道路照明设计-路灯

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1、城市照明常用照明器的选择照明器是光源与灯罩的组合。灯罩的作用是固定光源，把光源的光能分配到需要的方向，防止光源引起的眩光及保护光源、电器不受外力、潮湿及有害气体的影响。如何评价照明器的好坏，在外形结构设计方面，主要考虑灯具既结构合理、开启灵活、外形美观，又便于安装和维修。在光学特性方面，主要以配光曲线（光强分布曲线）、保护角、效率三项指标来衡量照明器是否符合城市道路照明使用的要求，下面分别对常用照明器的光学特性、照明器分类和生产厂商必须提供的技术资料作一介绍。一、照明器的结构和主要部件图2-1 照明器结构图说明：图中1.安装盖板 2.螺钉 3.角度调节座 4.壳体 5.进线孔 6.塑料圈 7.

2、固定压板 8.压板螺栓 9.瓷灯座 10.上盖扣攀 11.光源 12.线夹 13.玻璃透光罩 14.接线柱 15.压线板 16.灯头固定攀 17.灯头盒 18.灯头支架 19.六角螺栓 20.反光器21.螺栓 22.线束 23.镇流器 24.电气固定板 25.灯杆1.密封型道路照明器的结构特点： (1)灯体和灯盖由铝合金压铸成形，外壳光滑、曲线优美。 (2)透光罩采用钢化玻璃制成，具有良好的透明度和强度。 (3)反射器采用优质铝板拉伸压制而成，并具有蝙蝠翼形光强分布曲线。 (4)照明器内没有活性碳空气净化器，以防空气中的灰尘进入反射器腔体内，确保光通量的高输出和预防反射系统的衰减。 (5)壳体

3、上盖采用铝合金扣攀脱卸，安装、维修方便。 (6)照明器与灯臂安装有水平和垂直两种方式，并没有角度调节，以适应不同场所使用的需要。 2.照明器的主要部件 (1)壳体：照明器的壳体由铸铝、拉伸铝板、增强塑料和玻璃钢等材料制成。其中拉伸铝板有壳体与反光器成一体的和壳体与反光器分开二种。外壳的主要作用：防止眩光、保护视觉、防雨防水作用；固定光源、反光器和电器附件；与灯臂(架)的联接固定。(2)反光器：基本类型可分为三类，即旋转对称型、柱面型、双向组合曲线型。其主要功能是重新分配光源光通量，以便最有效地利用光源光通量，使道路的纵向得到符合要求的照度数值和光分布。道路照明器通常采用呈蝙蝠翼形的非对称光源分

4、布特性的反光器。(3)透光罩：封闭光学系统、减少外界灰尘和水气等有害气体对光源、反光器的污染和侵蚀，以保持照明器的利用效率等作用，同时与壳体构成完整的造型。透光罩常用的材料有钢化透明玻璃、磨砂或乳白玻璃等耐高温材料。壳体与透明光罩的接合面采用耐热、抗老化性能好的硅橡胶制成密封圈。(4)灯座：灯座(或叫灯头)的功能是固定光源并与电器联接。因为各种光源的结构特点不同，道路照明器主要采用E27和E40两种规格的瓷螺旋灯座。当采用高压钠灯时，为防止启动时产生的高压脉冲，应采用中心伸缩式瓷螺旋灯座，以确保相地之间的安全放电距离。二、照明器的技术指标和要求1.配光曲线(光强分布曲线)用于表示照明器光强空间

5、分布特性。配光曲线又分极坐标光强分布曲线和直角坐标光强分布曲线。都是为合理选择和布置照明器进行照明计算的基本数据之一。(1)极坐标光强分布曲线：通过照明器发光中心的某一测光平面上，测出照明器在不同角度的光强值。从某一给定的方向起(通常把灯轴向下的方向作零度)，以角度为变量，将测得的各角度光强值用矢量杯在极坐标图上，然后将矢量顶端的各点联结成光滑曲线，即得该照明器某一截面的极坐标光强分布曲线。对于有旋转对称轴的照明器，在与轴线垂直的平面上，各个方向的光强值相等，因此，只用通过轴线的一个测光面的光强分布曲线就能代表其空间光强分布，称为对称配光(见图2-2所示)。图2-2 对称光强分布曲线对于非对称

6、的照明器则要选择若干测光面，以一组光强分布曲线表示其空间光强分布特性的，称为非对称配光(见图2-3所示)。图2-3 非对称光强分布曲线(2)直角坐标光强分布曲线：对于聚光类型的投光灯具发出的光通，由于集中于狭小的立体角内，往往用极坐标不易表达清楚，可用直角坐标表示(见图2-4所示)。图2-4 直角坐标光强分布曲线图中从纵轴表示光强I，以横轴表示光线投射角(以光轴方向为0)，用这种方法绘制的曲线称为直角坐标光强分布曲线。2.保护角是为了降低或消除照明器对眼睛造成眩光，配置具有适当保护角的照明器，使在保护角范围内看不到光源，以避免直接眩光。一般用保护角d来衡量，即照明器开口平面的边沿处和发光体(或

7、灯丝)边缘点的连线，与通过发光体中心的水平线之间的夹角(见图2-5所示)。图2-5 一般照明器保护角当人眼平视时，如果照明器与眼睛的连线和水平线的夹角大于保护角(d)时，虽然可看见高亮度的光源，但由于夹角较大，眩光程度已大大减弱。一般被视物的背景的亮度对比超过1：100时，就容易引起眩光。眩光的强弱与眼睛的视角关系如图2-6所示。图2-6 眩光的强弱与视角的关系因光源不同照明器的保护角也不同，如图2-7(a)是采用带有荧光粉外玻壳的荧光高压汞灯，眩光保护角(d)应为照明器开口平面的边沿与光源外玻壳表面水平切线点的连线之间的夹角。而当采用透明玻璃壳的高压钠灯、金属卤化物灯等光源时，眩光保护角(d

8、)应为照明器开口平面的边沿处与光源放电管表面的水平切线点连线之间的夹角，(见图2-7(b)所示)。如照明器的透光罩采用半透明的磨砂、乳白玻璃材料制成的，则无论采用什么光源，即使有一定保护角的情况下，由于它本身具有一定亮度，仍可能成为眩光源，故应限制其表面亮度值，(见图2-7(c)所示)。图2-7 不同情况下的保护角3.照明器效率()是用来表示照明器的光学系统对光源光通量的利用率，也作为评价照明器技术经济效果的指标之一。任何材料制成的照明器对于光源辐射的光通量在经过反射和透射时，由于被吸收一部分而引起一些光的损失。所以照明器的效率总是小于1，一般不能低于70%。照明器的效率取决于透光罩开口的大小

9、和材料的反光、透光系数、以及反光器设计是否科学合理。照明器的效率一般用实验方法测出。4.机械强度高，才能确保照明器在运输、安装和使用过程中不易损坏，并延长使用寿命。还可增加使用的可靠性和安全感，并能保证照明器不变形，使反光器的光强分布曲线不变，从而确保照明器所设计的照明质量。5.防尘防水和耐腐蚀性能好，可以减少灰尘、昆虫及其它污物在照明器内外表面上沉积，从而提高照明器的维护系数，延长照明器的维护周期，减少维护工作量。城市照明工程中采用照明器防护等级一般要求不低于IP54。6.耐热性能好，要求照明器内的各个部件、壳体、透光罩和导线等所用的材料能经受住照明器内光源燃点时所产生的热量，即各个部分所达

10、到的最高温度必须在各自允许温度范围以下。7.电气绝缘性能要好，照明器的结构应使操作人员可以触及到各个电气部件，都应达到安全可靠的程度，根据GB7000.1-1996，IEC598-1：1992将照明器防触电保护程度分四类，其中零级(无接地措施)的照明器不宜在城市照明中使用。其它三级都能用。照明器内采用的导线截面必须适应光源的实际负荷，导线和其它电器应能经受住很高的触电电压。8.照明器的重量要轻，安装维修要方便，造型要尽可能美观大方。三、照明器按光分布分类照明器根据其光分布特性可分为截光型、半截光型、非截光型三类国际照明委员会(CIE)基于照明器的三个基本性能，为了进一步完善和方便使用，文推荐了

11、新的分类法，即：照明器的射程(Throw)、扩散(Spread)和控制(control)。下面将分别予以说明：1.截光型：最大光强值的位置rmax=65，指定角度的最大允许光强值(Imax)90时为10cd/1000lm，80时为30cd/1000lm。这类照明器把沿道路轴向的光作了严格的限制，即使在周围环境是暗的情况下也感不到眩光。一般用于告诉公路、城市主干道和重要地点等场所。2.半截光型：最大光强值的位置rmax=75，指定角度的最大允许光强值(Imax)90时为50cd/1000lm，80时为100cd/1000lm。这类照明器把沿道路轴向的光作适当的限制，另一方面把光尽量向外延伸，目前

12、半截光型照明器已被广泛应用于道路照明上。3.非截光型：这类照明器对沿道路轴向的光不作任何限制，因此，照明器的光源基本上是裸露的，没有保护角，眩光较大。因此非截光型照明器只允许用于一些交通流量小的道路上。4.照明器的射程：可分为短射程(rmax60)、中射程(rmax60、70)、长射程(rmax70)。见图2-8所示。照明器的是射程，即发出的光沿着道路轴向分布范围，由光束中心的仰角(rmax)最低0点开始向上度量所决定。这个仰角是通过光强最大值(Imax)的平面两个90%Imax仰角之间的二分之一处。图2-8 照明器的射程示意图5.照明器的扩散：可分为窄扩散(r9045)、平均扩散(r9045

13、、55)、宽扩散(r9055)三种(见图2-9所示)。照明器的扩散为光线横穿道路方向扩散的程度。可以画两条与路轴平行且刚刚与90%Imax在路面上的轮廓线相切的直线，在两条这样的直线中取离照明器最远的一条，这条线的位置用r90表示，也就是在垂直于路轴的平面的垂线和从照明器到该线的方向之间的夹角。图2-9 照明器扩散示意图6.照明的控制：有限控制SLI2、中等控制2SLI4、严格控制SLI4(SLI是Specific Luminaire Index的缩写)。照明器对眩光控制的程度，由照明器的特性的指数所决定。四、照明器的防护特点分类1.开启型照明器：其结构特点是光源与外界空间直接接触，无透光罩，

14、维护检修方便，但光源、反光器极易受外界空气的污染而影响其照明效果。适用于对照明质量要求不高和灰尘不多的一般街道或里弄等处的照明。开启型道路照明器外型见图2-10所示。图2-10 开启型照明器2.密封型照明器：这类照明器的透光罩固定处加以一般封闭，与外界空气隔绝比较可靠，但是内外空气仍有有限流通。灯罩内光源、反光器不易受外界空气污染。适用于街道、广场、公园、桥梁等处的室外照明(外型详见图2-11所示)。图2-11 密封型照明器3.密封型照明器：该型照明器的透光罩与壳体固定处加以严密封闭，与外界隔绝相当可靠，内外空气不能流通，或通过有限的活性碳防尘呼吸器有限流通。这种照明器主要适用于大型广场、机场

15、、车站码头等场所作强光照明。外型见图2-4类型的照明器。五、照明器生产厂商应提供的技术资料在城市道路照明工程设计时，在确定了道路宽度、布灯方式、安装高度、灯架悬挑长度、仰角、灯间距和光源功率，就可根据你采用的照明器提供的光度测试资料“等照度曲线图”，对某一点的照度进行计算，若干点的照度计算出来就可计算平均照度。如果计算长度有限的一直路的平均照度，最容易最迅速的方法是采用光度测试报告中给出的利用系数曲线，通过一定的公式进行计算该路段的平均照度值。因此，照明器的光度测试报告是城市道路照明工程设计必不可少的技术资料。在采用任何一种照明器时，生产厂商必须提供以下几种光度测试报告：图2-12 正弦等光强

16、图图2-13 等照度曲线图图2-14 利用系数曲线图配光曲线图六、照明器的选择道路照明器选择得好坏，直接影响到道路照明工程质量和运行维护管理的经济效益，当我们对道路照明器的主要结构，特性和技术指标了解之后，应根据城市照明专业委员会关于贯彻“十一五”城市绿色照明工程规划纲要实施细则的要求选择照明器材：1.城市机动车道道路照明应采用符合下列规定的功能性照明器：(1)快速路、主干路必须采用截光型或半截光型照明器；(2)次干路应采用半截光型照明器；(3)支路宜采用半截光型照明器。2.商业区步行街、人行道路、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功能性装饰性相结合的照明器。当采用装饰性照

17、明灯具时，其上照光通比不应大于25%。3.采用高杆照明时，应根据场所的特点，选择具有合适功率和光分布的泛光灯或截光型照明器。4.为了提高照明器的反射效率，应采用密封型的照明器，光源腔体的防护等级不应低于IP54。环境污染严重、维护困难的道路和场所，光源腔体的防护等级不应低于IP65。照明器的电气腔的防护等级不应低于IP43。5.空气中酸碱等腐蚀性气体含量高的道路或场所宜采用耐腐蚀性能好的照明器。6.通过机动车的大型桥梁等易发生强烈震动的场所，采用的照明器应符合现行国家标准灯具一般安全要求与实验GB7000.1所规定的防震要求。7.无极荧光灯因为工作于高频，照明器必须通过电磁干扰测试，否则会对电网以及附近用电器产生干扰。8.在选择照明器时，必须要满足光强分布和眩光限制的要求，在此前提条件下常规道路照明照明器效率不得低于70%，泛光灯效率不得低于65%，应用率达85%以上。9.照明器应定时进行适当的清洁和维护，保证路面平均照度(亮度)达到维持值。10.照明器应设计合理，整体考虑节能性和经济性，防止照明器散热性能不好而缩短光源和电器的寿命。