LED路灯的配光设计

1、www.osram.de led路灯的配光设计路灯的配光设计 robin. huang|16133 |gl d lum ap 2 agenda page 1概述概述5 2理论分析理论分析8 3led路灯的配光设计路灯的配光设计12 4场景仿真与分析场景仿真与分析23 5结论结论28 常用道路照明标准 3 1.概述概述 ansi/iesna rp-8-00cie140/en 13201cjj45 4 average luminance（lav） luminance uniformity（u0） longitudinal uniformity of luminance（ul） threshold

2、increment（ti） surround ratio（sr） 1.概述概述 主要评价参数 ansi/iesna rp-8-00标准 cie140/en 13201标准 照明软件中的评价参数 5 1.概述概述 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；照度均匀性好； 亮度不均匀，亮度不均匀， 斑马效应斑马效应，视觉疲劳。，视觉疲劳。 6 2.理论分析理论分析 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： min l ob ll vl vl能见度

3、能见度 lb背景亮度背景亮度 lo障碍物亮度障碍物亮度 lmin亮度差辨别阈值亮度差辨别阈值 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。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。起主要作用。 人眼结构和视网膜的细胞人眼结构和视网膜的细胞 眼球结构视网膜结构 2.理论分析理论分析 8 2.理论分析理论分析 国际照明委员会cie采用显

4、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.理论分析理论分析 视觉分辨对眩光控制的要求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。 8 . 0 2 8 . 0 6565 av eye av v l e k l l ti lv等效光幕亮度等效光幕亮度 lav路面平均亮度路面平均亮度 eeye眩光源垂直人眼视线上的照度眩光源垂直人眼视线上的照度

5、 视线与眩光源入射光线夹角视线与眩光源入射光线夹角 k 比例常数比例常数, 当当以度为单位时以度为单位时k=10 min l ob ll vl 能见度公式: 光幕眩光 10 视觉分辨对环境比的要求视觉分辨对环境比的要求 2.理论分析理论分析 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）。 area a area b 5m 5m sr = eav-b / eav-a 11 3.led路灯的配光设计路灯的配光设计 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）： 道路照明的亮度道路

6、照明的亮度 均匀性均匀性 眩光眩光 环境比环境比 不同的路面材质、路宽、灯具安装条件以及节能因素不同的路面材质、路宽、灯具安装条件以及节能因素 12 3.led路灯的配光设计路灯的配光设计 led路灯配光设计的标准要求路灯配光设计的标准要求 美标 type iv 欧标 me1me6 国标 iiii级道路照明要求 13 道路照明的评价区域道路照明的评价区域 3.led路灯的配光设计路灯的配光设计 采样点位于车道中心线 for s 30 m, n = 10 for s 30 m, d 3 m 14 led路灯配光设计的亮度计算路灯配光设计的亮度计算 3.led路灯的配光设计路灯的配光设计 路面亮度

7、计算需要充分考虑 ： 灯具、观察点、人之间的相对方位灯具、观察点、人之间的相对方位 路面的材质路面的材质 灯具的配光分布灯具的配光分布 路灯之间的照明叠加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路灯配光的设计要点 3.led路灯的配光设计路灯的配光设计 osram hpml系列路灯的配光设计： 沿车道方向为对称式配光沿车道方向为对称式

8、配光 垂直车道方向做偏光设计垂直车道方向做偏光设计 17 3.led路灯的配光设计路灯的配光设计 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：配光不宜设计成均匀性：配光不宜设计成 “蝙蝠翼蝙蝠翼”型，光强分布与亮化系数型，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。的叠加会扩大路面的亮度差异，导致斑马效应。 截光设计截光设计 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路灯的配光设计路灯的配光设计 19 3.led路灯的配光设计路灯

9、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。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。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。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路灯的配光设计路灯的配光设计 设计案例： 21 3.led路灯的配光设计路灯的配光设计 设计案例： 22 4.场景仿

10、真与分析场景仿真与分析 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.场景仿真与分析场景仿真与分析 25 4.场景仿真与分析场景仿真与分析 下图是osram针对欧洲的bs en 13201-2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。 sram hpml 系列路灯 26 4.场景仿真与分析场景仿真与分析 osram hpml系列路灯实际安装效果 27 5.结论结论 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