經(jīng)驗(yàn)分享:從道路LED照明設(shè)計(jì)反觀LED配光設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2014-04-09 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】其實(shí)從事過(guò)光學(xué)工程師崗位的人很多都明白,對(duì)于道路LED照明的應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí),大多只是滿足了規(guī)定中照度、亮度和眩光等方面的技術(shù)參數(shù),而對(duì)什么樣的配光更適合道路照明了解不夠。基于此,本文將針對(duì)真心難以理解:照度、亮度的從業(yè)者,將為其分析從照明設(shè)計(jì)反觀配光設(shè)計(jì),讓您能設(shè)計(jì)出效果更好道路LED照明。
道路照明怎么體現(xiàn)配光的設(shè)計(jì),或者說(shuō)想要得到更佳的照明效果,需要什么樣配光呢?照明設(shè)計(jì)與配光設(shè)計(jì)從來(lái)就是相輔相成,互相指引。進(jìn)入正題之前,先來(lái)了解下面各參數(shù)的含義。
照明設(shè)計(jì):分為功能性(數(shù)量化)設(shè)計(jì)和藝術(shù)性(質(zhì)量化)設(shè)計(jì),功能性照明設(shè)計(jì)是根據(jù)場(chǎng)所的功能和活動(dòng)要求確定照明等級(jí)和照明標(biāo)準(zhǔn)(照度、亮度、眩光限制級(jí)別、色溫和顯色性)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理計(jì)算;在此基礎(chǔ)上照明設(shè)計(jì)還需要質(zhì)量化設(shè)計(jì),它可以成為氣氛的催化劑,能加強(qiáng)裝潢的層次感,可以根據(jù)人眼對(duì)照明的反應(yīng)函數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)最適于人眼的光環(huán)境。
眩光:是指在視野內(nèi)有光亮度范圍不適宜,在空間或時(shí)間上存在著極端的光亮度對(duì)比,以至引起不舒服或降低可見(jiàn)度的視覺(jué)現(xiàn)象。用通俗的話說(shuō),就是刺眼。眩光會(huì)使人產(chǎn)生不舒適感,嚴(yán)重的還會(huì)損害視覺(jué),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(guò)高的亮度直接進(jìn)入視野造成的,眩光效應(yīng)的嚴(yán)重程度取決于光源的亮度和大小、光源在視野內(nèi)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(gè)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(gè)方向觀察光源,在這個(gè)方向上的光強(qiáng)與人眼所“見(jiàn)到”的光源面積之比,定義為該光源單位的亮度。
也就是說(shuō),道路照明的亮度評(píng)價(jià)是基于行車動(dòng)態(tài)的視點(diǎn),而照度是基于靜態(tài)的一個(gè)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(diǎn):照度是個(gè)客觀量,而亮度是主觀的,與人眼位置有關(guān),這個(gè)主觀量才是我們直接感知照明效果的關(guān)鍵因素。
1.如何評(píng)價(jià)道路照明設(shè)計(jì)是否合格?
我國(guó)現(xiàn)階段的道路評(píng)價(jià)采用照度和亮度作為評(píng)價(jià)依據(jù)(參考《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)CJJ 45-2006》第3.2條例),但實(shí)際測(cè)量時(shí),由于照度的操作比較方便,大多采用照度計(jì)實(shí)測(cè)照度作為路燈工程的最終評(píng)價(jià)依據(jù)。在計(jì)算亮度時(shí),也僅僅通過(guò)簡(jiǎn)單的系數(shù)(照度(E)/亮度(L)=13-20)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
2.可是這樣做真的合理嗎?
來(lái)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(diǎn),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(kuò)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(jì)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(jì)算結(jié)果
圖2的結(jié)果看起來(lái),照度與亮度分布的趨勢(shì)差不多,模擬得到的結(jié)果是:平均照度E=21lx,視點(diǎn)亮度=1.45cd/m2。(表1)均勻度差別也很小,此時(shí)可以用系數(shù)法來(lái)評(píng)判,既實(shí)測(cè)時(shí)我們只需要測(cè)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(diǎn),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(kuò)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(gè)。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(shì)也不同,模擬結(jié)果為:平均照度E=26lx,視點(diǎn)亮度=1.10cd/m2。(表2)均勻度差別為25%, 差別很大,此時(shí)不可以采用系數(shù)法來(lái)評(píng)判,否則這里的系數(shù)E/L=26/1.1=24)已超出文章一開(kāi)始說(shuō)的正常范圍“13-20”了,此時(shí)系數(shù)法失效。
表2 B配光照明計(jì)算結(jié)果
結(jié)論是:對(duì)于比較均衡照度和亮度的A配光,可以按系數(shù)法來(lái)評(píng)判,但對(duì)于不那么均衡照度和亮度的B配光來(lái)說(shuō),系數(shù)法則失效。
由于目前標(biāo)準(zhǔn)的缺失或者不統(tǒng)一,導(dǎo)致國(guó)內(nèi)很多標(biāo)案僅僅靠不斷刷新的Lm/W來(lái)取勝,這實(shí)在令人頭痛又有苦難言……對(duì)于了解這一實(shí)際情況的照明工程師來(lái)說(shuō),有種明知不可為而為之的感覺(jué),殊不知各項(xiàng)均衡的指標(biāo)才是我們應(yīng)該追求的目標(biāo),亮度(尤其是道路汽車駕駛員視點(diǎn)的亮度)尤為重要。
如果用一句話概括本文,好吧,三句(實(shí)在很重要,忍不住多啰嗦兩句,哈哈):
(1)在設(shè)計(jì)LED燈具配光時(shí),注重亮度,適當(dāng)兼顧照度,這樣才能讓道路照明設(shè)計(jì)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(píng)價(jià)指標(biāo),那就選亮度;
(3)對(duì)于那些不均衡照度、亮度的配光,不能僅僅靠照度計(jì)的數(shù)據(jù)和系數(shù)法來(lái)判定其照明情況。
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