城市道路照明设计及截光型.doc

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城市道路照明设计及截光型,半截光型和非截光型光源

城市道路照明设计及截光型,半截光型和非截光型光源

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技术知识

常规车行道灯根据配光分为截光、半截光、非截光三种类型，截光型灯具的最大光强方向是0—65°，半截光型的最大光强度是0—75°。

在指定的角度方向上所发出的光强最大允许值，截光型车行道灯超过了90°，而非截光最大只能达到80°，快速路主干道及迎宾路、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、大型交通枢纽等干道严禁采用非截光车行道灯，在次干道支路、主要供行人和非机动车通行的居住区道路不得采用非截光车行道灯。

截光型灯具fullcut-offluminaire:

最大光强方向在0°～65°，其90°和80°角度方向上的光强最大允许值分别为10cd/1000lm和30cd/1000lm的灯具。

半截光型灯具semi-cut-offluminaire:

最大光强方向在0°～75°,其90°和80°角度方向上的光强最大允许值分别为50cd/100lm和100cd/1000lm的灯具。

1城市道路照明灯具及光源

1.1  城市道路照明灯具的要求及其分类

1.1.1  城市道路照明灯具的分类

城市的道路照明通常采用悬臂式路灯。

悬臂式路灯分为单叉式、双叉式和多叉式3种。

为了控制光通的分布，灯具内部都装有反光罩。

灯具常以高压钠灯或金属卤化物灯为光源。

此类灯具的配光分为截光型、非截光型和半截光型3种类型。

[1]

（1）截光型配光较窄，光通分布主要集中在0～65°范围内，严格限制了水平光线，几乎感觉不到眩光，因此适用于城市快速路、主干道。

（2）非截光型配光很宽（灯具横向），不限制最大光强方向。

适用于要求明亮的繁华街道或城市支路。

（3）半截光型介于截光与非截光型之间，适用于城市次干道、支路照明。

1.1.2  城市道路照明灯具的要求

灯具是用来固定和保护光源，并调整光源的光线投射方向，以获得照明环境的合理光分布。

对灯具的要求主要包括：

光学特性、机械特性以及电气性能。

（1）光学特性：

光束峰值光强、光束角度、截光角度、光束效率、光强分布曲线及被照建筑物的体形、被照面面积、要达到的效果及灯具安装位置、高度等选择合适的灯具。

（2）机械特性：

灯具应便于在水平及垂直方向进行调节，并具有牢固可靠的锁紧装置；应具有良好的耐腐蚀性能，室外灯具的防尘、防水等级应高于IP55。

（3）电气特性：

城市道路照明灯具都安装于室外，因而必须具有良好的防触电保护，使灯具与保护接地连接。

2灯具的布置

2.1 路灯的布置形式及其相应适用条件

   路灯布置方式有单侧布灯、两侧交叉布灯、两侧相对布灯、丁字路口布灯、十字路口布灯和弯道布灯等多种。

对于道路照明要求不高的路面或者道路的宽度小于9m时，宜采用单侧布灯的方式；对于道路照明要求较高或路面的宽度大于9m时，宜采用两侧相对布灯或者两侧交叉布灯的方式；对于丁字路口根据实际情况可布置1～2盏路灯；对于十字路口可以布置四盏路灯或者直接使用高杆照明的形式，其杆高一般为15m以上；对于弯道则一般在其外侧布灯。

2.2  路灯布局形式

   常见的道路有直接由人行道和机动车道组成的道路以及由人行道、非机动车道和机动车道组成的道路。

那么此两种不同形式的道路，其路灯的布局形式也相应不同。

具体形式前者如图1，后者如图2。

2.3  灯具安装高度、道路宽度和灯具间距之间的关系

   为了使路面亮度分布均匀，对于不同的路灯布置形式，不同类型配光的灯具，其安装高度（h），道路有效宽度（w）、灯具间距（d）必须符合一定的条件，其具体约束计算公式如表2所示：

其中h为路灯安装的高度，即为电光源中心点至地面的垂直距离。

w为道路的有效宽度，因为对于悬臂式路灯其光源的中心点并没有和路面对齐，由于悬臂的存在总会使光源超出道路边界而悬在道路上面，为此在进行有效宽度w就应该等于道路的总宽度减去一个悬挑长度；当灯具采用双侧布置方式时，道路有效宽度为实际路宽减去两个悬挑长度；当灯具布置在中央分隔带采用中心对称布置方式时，道路有效宽度就是道路实际宽度。

d为灯具之间的间隔距离。

 名称          截光型       截光型      半截光型      半截光型    非截光型     非截光型

安装高度（h） 路灯间距（d）安装高度（h） 路灯间距（d）安装高度（h） 路灯间距（d）

一侧排列    h≥w          d≤3h       h≥1.2w       d≤3.5h     h≥1.4w      d≤4.0h

交错排列    h≥0.7w       d≤3h       h≥0.8w       d≤3.5h     h≥0.9w      d≤4.0h

相对排列    h≥0.5w       d≤3h       h≥0.6w       d≤3.5h     h≥0.7w      d≤4.0h

确定灯具布置方式后，需要进行照度计算。

可采用利用系数曲线进行平均照度计算。

平均照度E的表达式如下所示：

（1）

其中：

n为每盏路灯中的光源数

      为灯泡的光通量

      u为灯具使用系数

      k为维护系数，一般在0.6～0.8之间

      N为路灯排列方式，1代表单排、交错排列；2表示双排排列

      S代表灯杆间距

      W表示路面宽度

灯具悬臂的长度一般应根据路宽和树木的品质决定，通常设定为0.5～3.5米。

3 照明设计中常遇到的一些问题

   很多时候，人们总是认为照明光度越大越好，甚至一些行政领导将道路明亮与否当成了自己上任后的大事来抓。

道路确实亮了，可是问题也接踵而至：

（1）浪费电能：

为了提高路面的亮度，需要增加路灯的功率。

若平均每盏灯增加50W，统计全国660个城市的路灯400万盏，共增容20万kW，年多耗电7亿kWh。

要解决这个问题，首先必须扭转不顾能耗只追求道路亮度的观念，严格按照《城市道路照明设计标准》（CJJ45_2006），科学计算、合理布置道路照明，在照度标准达到规范要求的基础上功率密度LPD值低于规范要求；积极采用合理的节能措施，例如区分全夜灯、半夜灯，采用节能型镇流器等；关注新技术的发展，如风光互补路灯等。

（2）光污染：

光污染可分为眩光与干扰光两种。

眩光常使用在对车辆、行人造成的影响的评价，干扰光较多地使用在对居民的影响的评价。

眩光是指刺眼的路灯和沿途灯光广告及标志所产生的眩光，使汽车司机开车感到紧张，容易造成严重后果；干扰光是指城市照明所用的高功率投光灯或路灯的光透过窗户，将室内照得通亮，使人昼夜不分，晚上难以入睡，打乱了正常的生物规律，干扰了人们正常的工作和生活的一种现象。

干扰光主要来自两个方面，一是来自泛光照明产生的溢出光，据有关人士推算，泛光照明有1/3的光线溢散到空中或射入室内；二是城市照明中各种灯光通过建筑物墙面及地面产生的反射光。

所以城市照明设计中的照度和亮度的确定、光源的选择、灯具的选型与布置等都与干扰光的产生有着密切的关系。

可以通过合理的规划，将光污染降低到适当的程度。