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1、LED 路灯的照明设计原则一 路灯的光分布路灯光除了照射路面和人行道之外，其余均为无用光并对环境造成污染，因此灯具 的设计应力求将灯光投射到路面和人行道上。二 路面分析宏观地看路面是一个平面，但是微观的看路面有许许多多小洼兜。没有这些小洼兜， 汽车行驶在路面上摩擦力变小，会打滑；有了这些小洼兜，便形成了路面照明的许多特点。 图 2 路面照明光反射图（1）光线射到路面后，部分被吸收，部分被反射，反射的状况与路面的形状有关； 由于路面宏观地看基本上是个平面，因此，相当一部分光线大致遵从反射定律。其反射角大 致与入射角相近；（2）由于地面的微观形状是不规则的、凹凸不平的，因此光线射到此处后形成漫反
2、射；（3）随着光线入射角度的增大，洼兜处被遮挡的部分越来越多，微观形状的影响越 来越小，即漫反射的成分变小，而规则反射所占比重越来越大；形成了以反射光居多的部分 漫反射光。也就是说：在大角度入射光照射下，当路面得到相同的照度时，它具有更大的亮 度值。图 3 照明光大角度入射（4）路面的新旧和干净与否对路面的漫反射状况也有影响；因为旧路面的颜色变浅， 减少路面的吸收，增大反射比重；同时旧路面洼兜部分变小，积尘的路面使洼兜变浅，两者都会增大规则反射的比重。（5）有雨水的路面洼兜被水面填平，镜面反射的比重大大增多，形成了刺眼的路面 反射光。三 驾驶员的观察场景 这是我们最关心的，因为它关系到行车安全
3、和速度。（1）驾驶员观察视线的确定： 根据安全刹车距离和驾驶员观察舒适性的综合考虑，我国和国际上将观察视线定为 水平向下 1；根据大小车司机的座位高度的综合考虑，司机眼睛的高度定为 1.5 米（美国 为 1.45 米）。在此规定下，驾驶员视点位于前方 86 米处；（2）驾驶员看到的是路面上各路灯照射到路面后的综合效果，而不是单一路灯的贡 献；（3）人眼所看到的东西是动态的，人眼是眼睛和大脑的组合，眼睛持续不断把图象 信息传递给大脑，并且眼睛在不停的转动，让视网膜黄斑扫过路面的各个角落。大脑把所获 得的信息进行动态累加，就得到了我们所感觉到的图象了。因此，虽然黄斑面积比较小，但 是我们依然可以感
4、觉到比一次成象要清晰很多，并且视野大很多的图象。四 驾驶员感知的是目标和路面的亮度而非路面照度图 5 路面照度与路面亮度由图 5 可见，照度指的是路面受照后单位面积所获取的光通量，它并未进入人眼， 人眼感觉到的是照明光经路面和目标漫反射后，射入眼瞳的那部分光强被人眼所感知的亮度 而非照射到路面的光通量（或光强）所呈现的照度。（1）路面照度为路面各点被照射后所产生的照度，它与路面的性质无关，也不是进 入眼瞳的那部分光线所引起的视觉感应；照度表示式为：E=（dl cosy） / r 2=（dl/r。） cos 3ydl照射到该点的光强，r。 路灯发光口面中心至路面的垂直距离Y路面被照点，其入射光线
5、对路面垂线的夹角；路面平均照度则为路面各点照度的平均值：Eav=E/n（2）路面亮度的形成则与路面性质有关，入射光照到路面后、部分被吸收、部分发 生散射；被照路面各点的散射光，有一小部分进入观测者的眼瞳，在视网膜产生亮度，亮度 公式（3）如下：L路面亮度。单位cd/m2 （坎德拉/米平方）或nit （尼特）dl眼睛观察方向的光强。单位cd （坎德拉）dscosa光源在该观察方向的垂面上的投影面积。路面平均亮度则为观测者观测到的路面各点亮度的平均值：Lav=工L/n五 照射光方向对亮度的影响 从上述分析可以看出：灯下点的入射光角度小，其漫反射光的主体部分的出射角度也小，而驾驶员视线是水平向下 1
6、（相当于接收大角度出射光）因此，进入眼瞳的光线占 漫射光的比重小，形成灯下点的照度虽然很高，但是驾驶员感觉它的亮度并不是很高；而前 方稍远处，入射角度大，它的漫射光的主体部分的角度也大，此时进入眼瞳的光线占漫射光 的比重较大。因此，看起来较亮。（见图 6）照度均匀的路面，其亮度不一定均匀；灯下点的照度最大，但是，看起来却较暗。六 路灯照明光之光路分析照明光射到路面后部分被吸收、部分漫反射（如图 7 所示），一簇光线射向天空和 环境成了污染光；射入人眼眼瞳的那部分光线形成了路面光，对于驾驶员来说这才是有用光； 许许多多路面光组成路面背景光；还有部分光线直接射入眼瞳，较亮；它在视网膜产生一层光幕，
7、图 6 中所示之眩光 为直接眩光，对眼睛来说这是杂散光，它降低了信噪比，产生失能眩光;它由该眩光在眼瞳 产生的照度、以及路面平均亮度和观察者的年龄所决定。一般说来，逆向光照明（相对于驾驶方向而言）对路面光贡献大，而顺向光照明对路面光的贡献小很多，因为占很大比重的规则反射部分并没有进入驾驶员的眼瞳。所有照射光经路面散射后都有部分漫反射光对路面光有贡献，只是有的贡献太小， 可忽略不计。七 目标的辨认图 8 目标的辨认（ 1）用对比度 C 表示：当目标光和路面光的差异越大，目标看得越清楚；当目标光和路面光的亮度一样时还不 能说两者就没有差异，因为，表征目标的亮度特征除了亮度外、还有它的颜色特征，据孟塞 尔表色系，颜色的表观特征有三个一一明度、色调和彩度(色彩饱和度);三者分别与CIE1931 标准色度学系统的亮度、主波长和颜色纯度相当。即使目标和背景的明度相同，若色调或彩 度不同，则目标照样可以被分辨。就如一只黄色小狗在白光照射的路面上，即使其亮度和路 面亮度相同，也照样可以被分辨一样，这是常识。但是，在黄光照射的路面上如果二者亮度 相同便无法被分辨，这是高压钠灯的致命弱点。(2)用调制度 CT 表示：
LED路灯的照明设计原则
