計(jì)算LED路燈的照度

1、用“利用系數(shù)”法計(jì)算LED路燈的照度及配置摘要：路面平均照度是城市道路照明的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，也是路燈配置的一項(xiàng)重要參考指標(biāo)。一條城市道路要配置或更換為L(zhǎng)ED路燈，技術(shù)上首先就要計(jì)算照度指標(biāo)。用“利用系數(shù)”法計(jì)算則是比較簡(jiǎn)單有效的方法之一。本文提供了“利用系數(shù)”法計(jì)算的公式、依據(jù)、數(shù)據(jù)及實(shí)例。關(guān)鍵詞：LED路燈 照度 利用系數(shù) 計(jì)算路面平均照度是城市機(jī)動(dòng)車交通道路和人行道路照明的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，也是路燈配置的一項(xiàng)重要參考指標(biāo)。一條城市道路要配置或更換為L(zhǎng)ED路燈，技術(shù)上首先就要涉及到照明的相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算。用“利用系數(shù)”法計(jì)算則是比較簡(jiǎn)單有效的方法之一?！袄孟禂?shù)”法計(jì)算的公式，絕對(duì)照搬傳統(tǒng)照明理論研

2、究的結(jié)論。我們要做的只是要將LED路燈的一些實(shí)驗(yàn)或理論數(shù)據(jù)輸入公式，得到結(jié)果并與道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)照而已。不言而喻，這些計(jì)算也是LED路燈的設(shè)計(jì)、開發(fā)、改進(jìn)、提高以及市場(chǎng)營銷的必需。一、概念利用系數(shù)（U）是直接照在路面上的光通量與全部光源發(fā)出的光通量的比值,與路燈燈具的高度、仰角、布置方式、路面寬度等有關(guān)。光通量()是光源發(fā)射并被人的眼睛接收的能量之總和。表示單位時(shí)間輻射光能量的多少，單位為流明lm。其它表示方法：cd.sr(cd是發(fā)光強(qiáng)度的單位：坎德拉。Sr是立體角球面度的單位。照度(E)是光通量與被照射面積之間的比例系數(shù)，單位為勒克司lx。1lx即指1lm的光通量平均分布在面積1平方

3、米的能量，即lmm2。路面平均照度（Eav）是按照有關(guān)規(guī)定在路面上預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)上測(cè)得的或計(jì)算得到的各點(diǎn)照度的平均值。維護(hù)系數(shù)（k）是照明裝置使用一定時(shí)期之后，在規(guī)定表面上的平均照度或平均亮度與該裝置在相同條件下新安裝時(shí)在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比。燈具的安裝高度（H）是燈具的光中心至路面的垂直距離。燈具的安裝間距（S）是沿道路的中心線測(cè)得的相鄰兩個(gè)燈具之間的距離。懸挑長(zhǎng)度（XL）是燈具的光中心至鄰近一側(cè)緣石的水平距離，即燈具伸出或縮進(jìn)緣石的水平距離。 路面有效寬度（Weff）是用于道路照明設(shè)計(jì)的路面理論寬度，它與道路的實(shí)際寬度、燈具的懸挑長(zhǎng)度和燈具的布置方式等有關(guān)。 部分相關(guān)概念

4、見下圖：二、計(jì)算公式根據(jù)照度的定義式，E=A (1)式中，A被照射面積，m2路面平均照度，Eav=F(W*S)(2)式中，F(xiàn)路燈光源的額定光通量，lm；W路面寬度，m。S安裝間距，m；因?yàn)槁窡舭惭b的高度、仰角、布置方式、路面寬度等不同，其光源額定的光通量的利用程度也不同，所以路燈光源的額定光通量必須要考慮“利用系數(shù)”（U）；這是其一；其二，因?yàn)橐S持路面的平均照度，要考慮燈具本身的光衰、燈具的防護(hù)等級(jí)和擦拭周期，所以路燈光源的額定光通量必須要考慮維護(hù)系數(shù)(k)；其三，因?yàn)槁窡舻呐帕蟹绞饺鐔闻?。雙排對(duì)稱，雙排交錯(cuò)等，其對(duì)平均照度也有影響，也必須考慮排列系數(shù)（N）。所以公式（2）在考慮以上因素后，

5、為：Eav=F*U*k*N(W*S)(3)這就是“利用系數(shù)”法計(jì)算平均照度的公式。實(shí)際工程計(jì)算中，一般路面的平均照度標(biāo)準(zhǔn)是有要求的，也就是說Eav是已知的。而較多是要計(jì)算滿足需要路燈的額定光通量F。將公式（3）公式變形后為：F = Eav*W*S(U*k*N)(4)注意，公式中W應(yīng)是路面的有效寬度，路面有效寬度的計(jì)算見表3。6、路面平均照度要求CJJ45規(guī)定的機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值（維持值）見表5：表5機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值（維持值）道路類型主干道次干道支路路面平均照度維持值lx20/3010/158/10注：“/”左側(cè)為低檔值，右側(cè)為高檔值，詳見CJJ45的規(guī)定。其它類型如交會(huì)區(qū)照明標(biāo)準(zhǔn)

6、值、人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)值均見CJJ45。四、計(jì)算實(shí)例已知LED路燈配置在主干道，選低檔值Eav=20 lx，路面實(shí)際寬度Ws為15m，LED路燈防護(hù)等級(jí)為IP54，路燈間距S為30m，路燈安裝高度約12m,懸挑長(zhǎng)度為1.5m,燈仰角15，雙側(cè)對(duì)稱排列。由表2確定k=0.65；由表3計(jì)算Weff = Ws-2*XL=15-2*1.5=12m；由表4核查H=12m0.5 Weff=6m；S=30m3H=36m符合規(guī)定；由前述知，道路燈雙側(cè)對(duì)稱排列時(shí)N=2；查表1，因W/H=12/12=1對(duì)應(yīng)的15仰角總“利用系數(shù)”為0.72；帶入公式（4）F = Eav*Weff*S(U*k*N)=（20*12*3

7、0）/(0.72*0.65*2)=7692 （lm）選擇一款大于等于7692流明的LED路燈產(chǎn)品就可以滿足照度要求。將這些資料和數(shù)據(jù)在辦公軟件EXCIE中組合，根據(jù)實(shí)際情況選擇并輸入各項(xiàng)系數(shù)便可以自動(dòng)計(jì)算出結(jié)果。顯然，已知某LED路燈的流明數(shù)，也可根據(jù)條件或設(shè)定條件來計(jì)算其平均照度，再與CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)照，從而進(jìn)行有的放矢的配置選型。三、相關(guān)數(shù)據(jù)1、“利用系數(shù)”ULED路燈的“利用系數(shù)”見下表1：表1 LED路燈照明“利用系數(shù)”U燈具仰角051015W/H屋邊路邊總系數(shù)屋邊路邊總系數(shù)屋邊路邊總系數(shù)屋邊路邊總系數(shù)0.50.250.360.610.20.350.55

8、0.180.340.520.150.320.470.60.270.40.670.220.390.610.20.420.620.170.410.580.80.30.470.770.260.460.720.220.480.70.190.470.6610.320.530.850.280.540.820.240.560.80.210.550.761.50.360.550.910.310.590.90.260.630.890.220.640.8620.370.570.940.340.620.960.270.640.910.230.690.922.5-0.63-0.67-0.713-0.64-0.68-0

9、.724-0.65-0.69-0.73注1：W-道路寬度，H-燈具安裝高度，稱橫向距離比。注2：當(dāng)有懸挑長(zhǎng)度時(shí)，總 “利用系數(shù)”為“路邊利用系數(shù)”加“屋邊利用系數(shù)”。（見照明工程學(xué)報(bào)1994年9月第5卷第3期51頁）。注3：數(shù)據(jù)來源：徐連城文基于市場(chǎng)需求的LED路燈設(shè)計(jì)和營銷策略思考圖。2、維護(hù)系數(shù)kCJJ45規(guī)定的維護(hù)系數(shù)k見表2：表2 維護(hù)系數(shù)k防護(hù)等級(jí)維護(hù)系數(shù)IP540.7IP540.65注1：維護(hù)系數(shù)=光源的光衰系數(shù)*燈具污染的光衰系數(shù)。注2：根據(jù)我國常用道路照明光源和燈具品質(zhì)及環(huán)境狀況，以每年對(duì)燈具擦拭一次為前提的數(shù)據(jù)。3、路燈排列系數(shù)路燈排列一般有單側(cè)、雙側(cè)交錯(cuò)、雙側(cè)對(duì)稱和路中央4種排列方式。對(duì)稱排列時(shí)N=2，其它排列時(shí)，N=1。4、路面寬度及有效寬度CJJ45規(guī)定的路面有效寬度的計(jì)算見表3：表3 路面有效寬度的計(jì)算有效寬度單側(cè)排列雙側(cè)排列中間排列懸挑長(zhǎng)度XLWeff =Ws-XL=Ws-2XL=Ws0.25H注1：Ws路面實(shí)際寬度，m；XL懸挑長(zhǎng)度，m。5、路燈間距CJJ45規(guī)定的路燈間距S、安裝高度H及路面有效寬度W的關(guān)系見表4：表4 路燈間距、安裝高度與路面寬度的關(guān)系配光類型截光型半截光型排列方式安裝高