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    浅谈道路照明的无效光幕区域

    发布时间:2019-11-26
      为提高照度均匀度,现行照明方式需要将高灯位光源以下的空间尽可能均匀照亮。结果是在道路前方断面形成高于10米的上方光幕区。但事实上,对于封闭的快速道路,机动车驾驶员仅需观察路面及前方障碍物情况而不需要同时观察道路以外目标以及路面上方10M高目标的情况。因此,道路照明并不需要将道路以外和路面上方按10M高的空间照亮。据此,路面上方光幕区可降低到一半甚至更低,我们将一高度内的光幕空间称为有效光幕区域,驾驶员识别道路路面和前方障碍物主要靠这一光幕区内的照明才有意义,无效光幕区域接近全部照明区域近一半,这无疑是巨大的能量浪费。

      另一方面,根据平方反比定律,现行高灯位照明方式的照度在垂直方向的分布规律是上亮下暗。这使得处于上部的无效光幕区域的照度会高于位于下部的有效光幕区的照度,这表明现行照明方式在照度分布上同样的合理。

      为保证道路上较好的照明均匀性,现行主流道路照明方式中,路灯典型蝙蝠型配光。如果我们将光源入射方向与机车先驱方向相同的照明称为“顺向照明”,与机动车行驶方向相反的照明称为“逆向照明”,那么,现行道路照明方式是由高灯位顺向照明与高灯位逆向照明两种照明的组合。

      在三维道路空间模型下,若不考虑路面反射作用,顺向照明在驾驶员视网膜照度分量趋于0.这说明,即使在效照明区域内,顺向照明也不能为驾驶员视网膜提供有效的照明照度。同样可以证明,在三维道路空间模型下,在高灯位条件下,逆向照明的无效照明分量均大于有效照明分量。

      事实上,不但,无效照明区域内的照明为无效照明,即使有效区域内,也仅有部分可以提供有效照明,但在现行照明方式下,由于有效照明区域内存在大量的无效照明,这对于路面照明能量功效极低。

      现行照明方式中,对于空间照明是通过路灯的顺向照明分量进行的。

      由余弦定律,当路灯照射前方物体时,为实现辨识前主障碍物的目的,驾驶员的视线方向几乎与路面平行,垂直照度是观察的主要分量。

      现行照明方式主要以水平照度评价末能反映这一事实。原因在于,人视条件与车视条件的不同。正常工作时,人眼视轴近于垂直于工作面,故工作面照度通常为水平照度,照度越高,人感受到工作面越亮,这就是人视条件的照明,极端条件是,入射光轴与人眼均垂直于工作面,人眼感受到工作面“最亮”。

      车视条件则不同,驾驶员视线为向前,几乎与路面平行,在光源光强一定的条件下,空间垂直照度与水平照度的关系是,垂直照度越高,水平视度越小。

      在人视条件与车视条件下,前方物体亮度的有效与无效分量恰恰相反。高灯位的存在,使得仅有的照明也含有大比例的无效分量。
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