LED路灯的配光设计.ppt

LED路灯的配光设计,Robin.Huang|16133|GLDLUMAP,2,Agenda,常用道路照明标准,3,1.概述,ANSI/IESNARP-8-00,CIE140/EN13201,CJJ45,4,Averageluminance（Lav）Luminanceuniformity（U0）Longitudinaluniformityofluminance（UL）ThresholdIncrement（TI）SurroundRatio（SR）,1.概述,主要评价参数,ANSI/IESNARP-8-00标准,CIE140/EN13201标准,照明软件中的评价参数,5,1.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；亮度不均匀，斑马效应，视觉疲劳。,6,2.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：,VL能见度Lb背景亮度Lo障碍物亮度Lmin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，暗视觉下起主要作用。,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,8,2.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（Uo）对视觉功能的影响，实验结果如下图：,CIE显示能力曲线,9,2.理论分析,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。,Lv等效光幕亮度Lav路面平均亮度Eeye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K比例常数,当以度为单位时K=10,能见度公式:,光幕眩光,10,视觉分辨对环境比的要求,2.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）。,SR=Eav-B/Eav-A,11,3.LED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）：道路照明的亮度均匀性眩光环境比不同的路面材质、路宽、灯具安装条件以及节能因素,12,3.LED路灯的配光设计,LED路灯配光设计的标准要求,美标TypeIV,欧标ME1ME6,国标IIII级道路照明要求,13,道路照明的评价区域,3.LED路灯的配光设计,采样点位于车道中心线forS30m,N=10forS30m,D3m,14,LED路灯配光设计的亮度计算,3.LED路灯的配光设计,路面亮度计算需要充分考虑：灯具、观察点、人之间的相对方位路面的材质灯具的配光分布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，再乘上道路材质的简化亮度系数R-table。,15,3.LED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-table,R3（沥青）路面,C1（水泥）路面,16,LED路灯配光的设计要点,3.LED路灯的配光设计,OSRAMHPML系列路灯的配光设计：沿车道方向为对称式配光垂直车道方向做偏光设计,17,3.LED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均匀性：配光不宜设计成“蝙蝠翼”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。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,19,3.LED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。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SR0.5。,20,3.LED路灯的配光设计,设计案例：,21,3.LED路灯的配光设计,设计案例：,22,4.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。,23,4.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。,24,4.场景仿真与分析,25,4.场景仿真与分析,下图是OSRAM针对欧洲的BSEN13201-2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。,SRAMHPML系列路灯,26,4.场景仿真与分析,OSRAMHPML系列路灯实际安装效果,27,5.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