LED路灯的配光设计

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1、www.osram.de LED路灯的配光设计路灯的配光设计Robin. Huang|16133 |GL D LUM AP2AgendaPage1概述概述52理论分析理论分析83LED路灯的配光设计路灯的配光设计124场景仿真与分析场景仿真与分析235结论结论28常用道路照明标准31.概述概述ANSI/IESNA RP-8-00CIE140/EN 13201CJJ454 Average luminance（Lav） Luminance uniformity（U0） Longitudinal uniformity of luminance（UL） Threshold Increment（TI）

2、Surround Ratio（SR）1.概述概述主要评价参数ANSI/IESNA RP-8-00标准CIE140/EN 13201标准照明软件中的评价参数51.概述概述 照度均匀的“蝙蝠翼”型配光 斑马效应早期的路灯配光设计成“蝙蝠翼”型: 照度均匀性好；照度均匀性好； 亮度不均匀，亮度不均匀， 斑马效应斑马效应，视觉疲劳。，视觉疲劳。62.理论分析理论分析 驾驶员眼睛注视区域位于前方60160m的路面，路面的反射光形成一个亮背景，障碍物显示为暗影。障碍物与背景亮度差，与人眼分辨阈值之比，定义为能见度：minLobLLVL VL能见度能见度 Lb背景亮度背景亮度 Lo障碍物亮度障碍物亮度Lmi

3、n亮度差辨别阈值亮度差辨别阈值能见度注视区域7视锥细胞：主要集中于眼球中央，每个细胞接一个神经元，对颜色敏感，明视觉下视锥细胞：主要集中于眼球中央，每个细胞接一个神经元，对颜色敏感，明视觉下 起主要作用。起主要作用。视杆细胞：分布于范围较广，多个细胞连接一个神经元，对颜色不敏感，暗视觉下视杆细胞：分布于范围较广，多个细胞连接一个神经元，对颜色不敏感，暗视觉下 起主要作用。起主要作用。人眼结构和视网膜的细胞人眼结构和视网膜的细胞眼球结构视网膜结构2.理论分析理论分析82.理论分析理论分析 国际照明委员会CIE采用显示能力RP (即看到路面上设定障碍物的概率) 来研究路面平均亮度（Lav）与均匀度

4、（Uo）对视觉功能的影响，实验结果如下图：CIE 显示能力曲线92.理论分析理论分析视觉分辨对眩光控制的要求视觉分辨对眩光控制的要求 灯具在视网膜的光幕眩光提高了人眼亮度辨分辨阈值Lmin，降低了物体的能见度。 为抵消眩光对视觉的影响，恢复物体能见度，需要提高的路面亮度百分比叫阈值增量TI。8 . 028 . 06565aveyeavvLEKLLTILv等效光幕亮度等效光幕亮度Lav路面平均亮度路面平均亮度Eeye眩光源垂直人眼视线上的照度眩光源垂直人眼视线上的照度视线与眩光源入射光线夹角视线与眩光源入射光线夹角K 比例常数比例常数, 当当以度为单位时以度为单位时K=10minLobLLVL能

5、见度公式:光幕眩光10视觉分辨对环境比的要求视觉分辨对环境比的要求2.理论分析理论分析 在道路照明设计中，为了防止车道很亮，但人行道很暗，不利于司机观察路边的环境，有潜在的危险（比方突然有人从侧面冲出来）。需要有一定的环境比（SR）。Area AArea B5m5mSR = Eav-B / Eav-A113.LED路灯的配光设计路灯的配光设计LED路灯的配光设计中均需要充分考虑 （基于人眼的视觉分辨）：道路照明的亮度道路照明的亮度均匀性均匀性眩光眩光环境比环境比不同的路面材质、路宽、灯具安装条件以及节能因素不同的路面材质、路宽、灯具安装条件以及节能因素123.LED路灯的配光设计路灯的配光设计

6、LED路灯配光设计的标准要求路灯配光设计的标准要求美标 Type IV欧标 ME1ME6国标 IIII级道路照明要求 13道路照明的评价区域道路照明的评价区域3.LED路灯的配光设计路灯的配光设计采样点位于车道中心线for S 30 m, N = 10for S 30 m, D 3 m14LED路灯配光设计的亮度计算路灯配光设计的亮度计算3.LED路灯的配光设计路灯的配光设计路面亮度计算需要充分考虑 ：灯具、观察点、人之间的相对方位灯具、观察点、人之间的相对方位路面的材质路面的材质灯具的配光分布灯具的配光分布路灯之间的照明叠加路灯之间的照明叠加 直接计算路面亮度分布较困难，通常先计算路面照度，

7、再乘上道路材质的简化亮度系数R-table。153.LED路灯的配光设计路灯的配光设计CIE144-2001公布的路面材质的简化亮度系数表：R-tableR3（沥青）路面C1（水泥）路面16LED路灯配光的设计要点路灯配光的设计要点3.LED路灯的配光设计路灯的配光设计OSRAM HPML系列路灯的配光设计： 沿车道方向为对称式配光沿车道方向为对称式配光 垂直车道方向做偏光设计垂直车道方向做偏光设计173.LED路灯的配光设计路灯的配光设计沿车道方向的配光设计需要充分考虑 ：节能：配光扩展角要足够大，充分利用斜射光线的高亮化系数节能：配光扩展角要足够大，充分利用斜射光线的高亮化系数均匀性：配光

8、不宜设计成均匀性：配光不宜设计成 “蝙蝠翼蝙蝠翼”型，光强分布与亮化系数型，光强分布与亮化系数 的叠加会扩大路面的亮度差异，导致斑马效应。的叠加会扩大路面的亮度差异，导致斑马效应。截光设计截光设计路灯截光斜射光线具有较高的亮化系数18截光要求可以参照下表：3.LED路灯的配光设计路灯的配光设计193.LED路灯的配光设计路灯的配光设计垂直车道方向的配光设计需要充分考虑 ：偏光设计：根据道宽做匹配的非对称配光，加强远侧光强，降低近侧光强。偏光设计：根据道宽做匹配的非对称配光，加强远侧光强，降低近侧光强。 道路越宽，偏光补偿越大。道路越宽，偏光补偿越大。路面材质：对于柏油路面，垂直车道方向的偏光补

9、偿程度要小于水泥路面。路面材质：对于柏油路面，垂直车道方向的偏光补偿程度要小于水泥路面。环境比：分配适当比例的光线照明道路周边，使环境比：分配适当比例的光线照明道路周边，使SR0.5。203.LED路灯的配光设计路灯的配光设计设计案例：213.LED路灯的配光设计路灯的配光设计设计案例：224.场景仿真与分析场景仿真与分析ME3ME5配光曲线ME1ME2配光曲线为了涵盖不同的道路况及安装条件，设计了窄、宽两种配光组合。234.场景仿真与分析场景仿真与分析对ME1ME5的各种不同的路灯安装条件进行仿真，使设计有更大的容差。244.场景仿真与分析场景仿真与分析 254.场景仿真与分析场景仿真与分析

10、 下图是OSRAM针对欧洲的BS EN 13201-2标准中常用的ME1ME5道路照明要求，根据前面分析的方法设计的HPMSL系列路灯及配光。SRAM HPML 系列路灯264.场景仿真与分析场景仿真与分析OSRAM HPML系列路灯实际安装效果275.结论结论通过分析可以看出LED路灯的配光设计需要从人眼视觉和行车安全角度，综合考虑亮度、均匀度、眩光、环境比等参数，在满足安全舒适照明的前提下做到尽可能的节能。行车方向接近于三角形（扇形）截面，垂直于道路方向做偏光设计的路灯是未来的趋势。同时要充分考虑到产品的通用性，针对不同路宽的道路以尽可能少的配光覆盖。从人眼视觉分辨原理出发，结合当前常用的道路照明标准， Osram 的 HPML 系列路灯的两种配光能够满足欧标CIE140/EN 13201中常用的ME1ME5道路照明要求。