风光互补LED道路照明设计应用实例及布灯原则.doc

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1、风光互补LED道路照明设计应用实例及布灯原则一、任务导入对于现代化的文明城市来说，宽阔的马路、明亮的灯光、碧绿的草地、美丽的鲜花和清新的空气是不可缺少的硬件，夜晚色彩斑谰、交相辉映的灯光，是现代都市文明进步、经济发展的象征。因此，道路照明与道路建设需同步进行，在规划设计上一定要有科学性和前瞻性，做到起点高，能适应中远期发展要求。具体在道路照明设计上，需根据道路宽度和绿化隔离带情况，采用单排或双排和单、双臂照明，选用一定高度、色调、形状、灯杆的灯具与周围环境协调配置，使道路照明壮观、亮丽，真正成为都市亮点和旅游观光景点。二、 相关知识 风光互补太阳能路灯系统原理是夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，

2、晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下，两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。主要由风力发电机、太阳能电池板、风能控制器、太阳能控制器、蓄电池组、电缆及支撑和辅助件组成一个发电系统。系统组成如下：图4-1风光互补太阳能路灯系统方案特点：1、风光互补路灯可根据不同的气候环境配置不同型号的风力发电机，在有限的条件内以达到风能利用最大化为目的。2、太阳能电池板采用目前转换率最高的单晶硅太阳能电池板，大大提升了太阳能的发电效能，有效改善了当风资源不足的情况下,太阳能电池板因转换率不足,导致充电不足,无法保证灯正常亮灯的问题。3、风光互补路灯控制器，风光互补

3、路灯系统内最主要的部件，起着对其它部件发号指令与协同工作的主要作用，风光互补控制器，集光控亮灯，时控关灯，自动功率跟踪,自动泄荷，过充过放保护功能于一身，性能稳定可靠。4、风光互补跟灯路灯采用高性能大容量免维护铅酸或者胶体电池,为风光互补路灯提供充足的电能,保证了阴雨天时LED风光互补路灯光源的亮灯时间,大大提升了系统的稳定性。学习情境 LED道路照明设计（一）道路照明设计前的准备 道路照明设计通常由两部分组成：道路照明的光照设计和道路照明的电气设计。在进行道路照明设计前应了解和收集有关资料有： (1)确定该条道路的照明标准及其他特殊要求。 (2)收集道路平面布置、道路结构断面，在充分了解这些

4、资料的基础上，以便有针对性地进行照明设计。(3)了解道路周围环境及城市建设及整体规划方案。 道路照明有严格的要求，全球在道路照明设计规范以及路灯性能标准都相当完整明确；标准一般包含照度以及均匀度(最小照度平均照度)，国际照明委员会(CIE)的CIE 115提出参考规范，将道路分成四大类，路面照度基准分15、20、30与501x，均匀度(最小照度平均照度)要求04，但基于环境与文化因素考虑，各国规范仍有相当差距。配合道路照明设计的相关标准有： (1)道路照明。规范灯柱排列、灯杆高度与灯杆间距设计。 (2)道路照明所使用的灯具。规范各种道路照明灯具的类型与配光要求。 (3)道路照明灯具的灯杆。规范

5、灯杆强度要求。 (4)光源驱动器检测标准。 (5)路灯用光电式自动控制器的检验方法。 城市道路照明已日益成为城市建设中的一项重要内容，它不再是狭义的道路照明，还扩展到灯光夜景等新领域。近年来不少城市把“灯光夜景”作为美化城市、提高城市形象的一个重要手段，这也给城市道路照明设计提出了新的课题。城市道路照明虽然只是电气安装工程的一个附属项目，但它还涉及土建、电光源、照明等诸多领域，即要满足照明要求，又要与周围环境和谐协调。 （二）道路照明技术要求 首先应在保证照明质量的前提下，结合道路的形式和城市的美化及规划来开展道路照明设计工作。道路照明的质量指标主要有路面平均亮度、均匀度、眩光和诱导性四项。路

6、面平均亮度是影响能否看见障碍物的最重要因素。因道路照明是以看清障碍物的轮廓为原则的，故要按公式Lr=12cdmz设计，以此确定路面平均亮度。路面亮度的均匀度，是指路面亮度分布均匀程度，均匀度为最小亮度与平均亮度之比。眩光，是指照明设施产生的极高的亮度或强烈的对比时，造成视觉降低和人眼睛的不舒适感。在道路照明设计中，眩光的控制指数一般为G7，即以不能引起降低能见度和不损伤舒适感为原则。诱导性，是沿着道路恰当地布置照明器，在灯具的配置上除充分考虑路面亮度分布外，还要通过透视图来检查其诱导性是否正确。道路照明的方式很多，但灯杆型照明方式较适合我国城市道路照明光源和照明器的实际情况。它的特点是，在需要

7、照明的路段可用多种方式设置路灯，可依道路的线型变化配置照明器，而且具有较好的诱导性，还起到装饰及点缀环境、美化城市的作用。特别是灯杆照明增加了灯具的对地高度，既减少眩光，增加整个照明设施的舒适感，又增大增宽亮度分布，得到同样的亮度均匀度，减少了照明器数量。灯具对地的高度一般取1015m较为适合。加长灯臂可增高路面平均亮度，其主要决定于路型和灯型。机动车道与非机动车道有绿化隔离带时，灯杆布置在机动车道两侧绿化隔离带内(两侧布置方式)，非机动车道路的灯臂不宜太长，以2m较为合适。图4-2风光互补道路照明 道路照明灯具的选型应以功能性为主，路灯灯具的装饰性是在保证其功能性要求的前提下考虑的一个附带的

8、因素。国家标准CJJ 452006的第32I条规定：机动车道应采用功能性灯具，具体规定： (1)快速路、主干路必须采用截光型、半截光型灯具。 (2)次干路应采用半截光型灯具。 (3)支路宜采用半截光型灯具。 第322条规定：禁止机动车通行的商业街道，居住区道路、人行地道、人行天桥以及有必要单独设灯的非机动车道，宜采用装饰性和功能性结合得好的灯具或具有较高机械强度的装饰性灯具。 就路灯灯具的功能性和装饰性的关系而言，应是以功能性为主，兼顾美观装饰性，可是有些城市路灯灯具和灯杆的造型只重视美观、轻功能，以致造成能源浪费和严重的光污染。其主要表现在以下几个方面： (1)只重视灯的外观装饰性，轻视路灯

9、的功能性，颠倒了路灯功能性和装饰性的关系。 (2)路灯能耗大，光的利用率很低，经测试路灯95以上的光线射向天空，只有不到5的光线照到路面。 (3)道路照明光污染十分严重。 (4)由于路面照度低，在灯杆增装泛光灯进行照射，以致道路照明的直射眩光和雨天路面反射眩光严重，司乘人员及行人感到路灯十分刺眼。 (5)每根杆上的灯太多，最多的有120只光源和灯罩，路灯维修工作量十分繁重。 (6)在灯杆上附加的泛光灯、监视器、扩声设施等太多，破坏了原路灯的外观造型，以致影响路灯的日景美观。 在城市道路照明设计中应按以下原则处理好功能性和装饰性的关系： (1)设计理念上应明确认识两种照明的目的、对象、性质和要求

10、。 (2)设计上应把握功能和装饰照明的关系，克服重装饰，轻功能倾向。 通常所说的道路照明主要目的是为了使各种机动车辆的驾驶者在夜间行驶能辨认出道路上的各种情况(道路上的障碍物、行人、车辆及其他情况)，以保证行车安全，同时也为行人提供夜间行走的照明。决定道路照明质量的主要因素有以下四点： (1)平均照度。 (2)亮度分布的均匀性。 (3)采用的照明灯具眩光程度。 (4)路灯排列的诱导性指标。大量的试验研究表明，驾驶员评价为“好”的道路照明，所对应的平均亮度约为15cdm2(相当151x)，并非越亮越好，道路照明的亮度或照度在国际上是有相关标准的，CIE 1995年最新标准中规定M1级路为2cdm

11、2(201x)。M5级路为05cdm2(51x)，美国标准为1，2cdm2(121x)，澳大利亚标准为1-15cdm2。在1999年北京路灯处赴美考察报告中，美国主要道路照明的照度一般为10N201x之间，著名的法国巴黎香榭丽舍大街的平均照度也只有171X，澳大利亚道路照明的路面照度约10201x，路面亮度约lcdm2。 照明工程设计中的主要技术质量指标有：平均照度Er、路面平均亮度Lr、总均匀度Vb、眩光控制指数G、高杆照明中还有照明半径R等。根据城市道路照明设计标准的规定：快速路平均照度为201x，均匀度为04，主干路平均照度为151x，均匀度为035，次干路平均照度为81x，均匀度为03

12、5，支路平均照度为51x，均匀度为03。 目前，我国绝大多数路灯生产单位仍旧采用照度指标，而且照度的测量方法远远方便于亮度的测量方法。平均照度是道路照明质量的第一指标，也是最主要指标。平均照度的定义是单位面积上接收到的光通量(1x)，符号为Ea。，计算公式为 Eav=(NMq)(WS) 式中：西为单只灯的光通量(1m)；N为光源处灯数量的总和；M为照明灯具的维护系数；叩为灯具的利用系数；q为路灯排列方式，单排、交错排列，ql；双侧排列，q一2；w为被测道路的测量宽度(m)；S为被测道路上灯杆的安装间距(m)。 道路照明的平均照度也可用被测道路上的点照度值总和除以测量点数总和进行计算。测量点照度

13、值应选用精度能读到01 lx的一级照度计进行测量。 照度均匀度是仅次于平均照度的主要技术指标，照度均匀度的定义是被测面积上各点接收到光通量的均匀程度。照度均匀度无单位量。计算公式为Ejy=EminEav。式中：E，为照度均匀度；Emi。为被测面积上测得的最小照度值；E。，为被测面积上的平均照度值。 照度均匀度的数值越大(但不可能接近1)，道路照明的照度均匀度越好，一般情况下，达到035为基本可以，如能达到05，该道路照明的照度均匀度就很好。 目前，世界上许多国家已采用亮度指标代替照度指标，则道路照明的质量主要由路面平均亮度、路面亮度的均匀度、眩光、诱导性四个因素来确定。表41中的值为维持值，新

14、装光源灯具的路面初始亮度值应相应提高3050。表41 维持值 级别IIIIIIIVV道路类型快速路主干路及迎宾路、通向政府机关和大型公共建筑的主要道路、市中心或商业中心的道路、大型交通枢纽等次干路支路主要供行人和非机动车通行的居住区道路和人行道亮度平均亮度1.51.00.50.3均匀度0.40.350.350.3路面的平均亮度是影响能否看见障碍物的最重要的因素，因道路照明是以把路面照亮到足以看清障碍物的轮廓为原则的。故应按下式设计道路照明的路面平均亮度 Lr=12cd 而路面亮度的均匀度是指路面亮度分布的均匀程度，均匀度为最小亮度与平均亮度之比，其表达式为Uo=LminLr， 式中：L。i。为

15、最小亮度；L，为平均亮度。 在工程设计中，因路面的平均照度与平均亮度之间，是比较单纯的比例关系，因此在设计中可采用工程计算法来计算路面的平均亮度，计算公式如下L=Erq=(NVf K)qA式中：L，为路面平均亮度cdm2，一般取L，=2cdm2；E，为平均照度1x；西为单个光源的光通量lm；N为光源的盏数；b为光通量利用系数，取VF一08075；K为灯具维护系数，取K=06o7；A为照明面积m2；AWS，W为道路宽度m；S为安装距离m；q为平均照度核算系数，对于沥青路面取值15，对混凝土路面取值10。 在实际工程计算中，根据道路的宽度，所选用照明灯具的光通量来计算安装距离S。灯杆高度和间距要根据不同区域设计。道路照明质量技术指标可按城市道路照明设计标准CJJ 45