【導讀】其實從事過光學工程師崗位的人很多都明白,對于道路LED照明的應用設計時,大多只是滿足了規(guī)定中照度、亮度和眩光等方面的技術參數(shù),而對什么樣的配光更適合道路照明了解不夠?;诖?,本文將針對真心難以理解:照度、亮度的從業(yè)者,將為其分析從照明設計反觀配光設計,讓您能設計出效果更好道路LED照明。
道路照明怎么體現(xiàn)配光的設計,或者說想要得到更佳的照明效果,需要什么樣配光呢?照明設計與配光設計從來就是相輔相成,互相指引。進入正題之前,先來了解下面各參數(shù)的含義。
照明設計:分為功能性(數(shù)量化)設計和藝術性(質量化)設計,功能性照明設計是根據(jù)場所的功能和活動要求確定照明等級和照明標準(照度、亮度、眩光限制級別、色溫和顯色性)來進行數(shù)據(jù)化處理計算;在此基礎上照明設計還需要質量化設計,它可以成為氣氛的催化劑,能加強裝潢的層次感,可以根據(jù)人眼對照明的反應函數(shù)來設計最適于人眼的光環(huán)境。
眩光:是指在視野內有光亮度范圍不適宜,在空間或時間上存在著極端的光亮度對比,以至引起不舒服或降低可見度的視覺現(xiàn)象。用通俗的話說,就是刺眼。眩光會使人產(chǎn)生不舒適感,嚴重的還會損害視覺,道路上如果汽車駕駛員受到眩光,則容易造成車禍。眩光是由燈或燈具過高的亮度直接進入視野造成的,眩光效應的嚴重程度取決于光源的亮度和大小、光源在視野內的位置、觀察者的視線方向、照度水平和房間表面的反射比等諸多因素,其中光源的亮度是最主要的。
照度:如果一個被光線照射的表面上,照射在單位面積上的光通量為該表面的照度。
亮度:眼從一個方向觀察光源,在這個方向上的光強與人眼所“見到”的光源面積之比,定義為該光源單位的亮度。
也就是說,道路照明的亮度評價是基于行車動態(tài)的視點,而照度是基于靜態(tài)的一個數(shù)值。
如果很多業(yè)者是照度、亮度,傻傻分不清楚,如果真心難以理解的話,就記住一點:照度是個客觀量,而亮度是主觀的,與人眼位置有關,這個主觀量才是我們直接感知照明效果的關鍵因素。
1.如何評價道路照明設計是否合格?
我國現(xiàn)階段的道路評價采用照度和亮度作為評價依據(jù)(參考《城市道路照明設計標準CJJ 45-2006》第3.2條例),但實際測量時,由于照度的操作比較方便,大多采用照度計實測照度作為路燈工程的最終評價依據(jù)。在計算亮度時,也僅僅通過簡單的系數(shù)(照度(E)/亮度(L)=13-20)來進行轉換。
2.可是這樣做真的合理嗎?
來看看兩種不同配光A、B的模擬數(shù)據(jù):
A配光:按CIE的視點,在同一模擬條件下,典型單燈(A配光)路面照度和亮度分布如圖1:
圖1 A配光單燈照度、亮度分布圖
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擴大到正常路面,則照度和亮度分布圖如圖2所示,注:模擬條件為路寬W=24m,燈桿間距S=12m,計算高度H=12m,燈具仰角T=0°,燈具光通Flux=14000lm。
圖2 A配光多燈照度、亮度分布圖
表1 A配光照明計算結果
圖2的結果看起來,照度與亮度分布的趨勢差不多,模擬得到的結果是:平均照度E=21lx,視點亮度=1.45cd/m2。(表1)均勻度差別也很小,此時可以用系數(shù)法來評判,既實測時我們只需要測出路面的照度數(shù),就可以根據(jù)系數(shù)法得出其亮度(這里的系數(shù)E/L=21/1.45=14.5)
B配光:但假如我們換一種配光(B配光),同樣按CIE的視點,在同一模擬條件下,典型單燈路面照度和亮度分布如圖3。
圖3 A配光單燈照度、亮度分布圖
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擴大到正常路面,注:為方便比較,燈具光通相同,模擬條件為同一個。則照度和亮度分布圖如圖4所示。
圖4 B配光多燈照度、亮度分布圖
很顯然,差別很大,變化趨勢也不同,模擬結果為:平均照度E=26lx,視點亮度=1.10cd/m2。(表2)均勻度差別為25%, 差別很大,此時不可以采用系數(shù)法來評判,否則這里的系數(shù)E/L=26/1.1=24)已超出文章一開始說的正常范圍“13-20”了,此時系數(shù)法失效。
表2 B配光照明計算結果
結論是:對于比較均衡照度和亮度的A配光,可以按系數(shù)法來評判,但對于不那么均衡照度和亮度的B配光來說,系數(shù)法則失效。
由于目前標準的缺失或者不統(tǒng)一,導致國內很多標案僅僅靠不斷刷新的Lm/W來取勝,這實在令人頭痛又有苦難言……對于了解這一實際情況的照明工程師來說,有種明知不可為而為之的感覺,殊不知各項均衡的指標才是我們應該追求的目標,亮度(尤其是道路汽車駕駛員視點的亮度)尤為重要。
如果用一句話概括本文,好吧,三句(實在很重要,忍不住多啰嗦兩句,哈哈):
(1)在設計LED燈具配光時,注重亮度,適當兼顧照度,這樣才能讓道路照明設計效果更好,更符合道路安全舒適的條件;
(2)如果只能選一樣作為道路照明評價指標,那就選亮度;
(3)對于那些不均衡照度、亮度的配光,不能僅僅靠照度計的數(shù)據(jù)和系數(shù)法來判定其照明情況。
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