照明系統(tǒng)的教案

照明系統(tǒng)的教案第1頁/共73頁概述照明的必要性在夜間為交通用戶創(chuàng)造良好的視看環(huán)境，保障交通用戶安全，減少交通事故，提高交通運輸效率防止犯罪活動美化城市環(huán)境第2頁/共73頁照明1.光通量光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射并引起視覺的能量，稱為光通量，用符號Φ表示，單位為流明（lm）。每消耗1W功率所發(fā)出的光通量，稱為發(fā)光效率，簡稱光效。這是光源性能的重要參數(shù)。光學的基本物理量第3頁/共73頁亮度概念的理解LUMINANCE(路面亮度)Luminance(亮度)Illuminance(照度)對于相同的能量利用,在考察道路照明的能見度時,使用亮度比照度更科學3.亮度:觀察者在某一方向接受到的指定表面的明亮程度.單位是坎德拉/平方米(cd/m2)2.照度：某一表面上入射光通量與表面積的比值，單位:lux=lm/m2第4頁/共73頁4發(fā)光強度單位立體體內(nèi)的光通量稱為發(fā)光強度，用符號I表示，單位為坎德拉（cd）。發(fā)光強度是表示光源發(fā)光強弱程度的物理量。照明的基本概念第5頁/共73頁提綱概述

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立交照明和廣場照明34主車道道路照明第6頁/共73頁視覺可靠性視功能(可見能力)人在視場內(nèi)察覺物體細微變化的能力。視舒適人在給定光環(huán)境下感到視覺舒適，長時間維持良好的視覺。第7頁/共73頁視覺可靠性道路照明評價指標路面平均亮度（Lav）路面亮度均勻度總均勻度（U0）縱向均勻度（Ul）眩光限制（TI）失能眩光不舒適眩光環(huán)境比（SR）誘導性第8頁/共73頁視覺可靠性路面平均亮度汽車行駛中，駕駛員借助障礙物和路面之間的亮度對比來察覺前方道路上是否有障礙物存在。只有當亮度對比度大于閾值才能察覺障礙物。背景亮度與閾值的對比關(guān)系第9頁/共73頁亮度不同路面的照明效果第10頁/共73頁視覺可靠性路面亮度均勻度路面上亮度分布的均勻程度稱之為均勻度。即使平均亮度很高，但亮度分布相差大的地方，使發(fā)現(xiàn)障礙物變得困難。使駕駛員不舒適。道路照明的均勻度分為兩類：一是影響發(fā)現(xiàn)障礙物的總均勻度二是影響駕駛員視覺舒適性的縱向均勻度。第11頁/共73頁視覺可靠性總均勻度總均勻度低，發(fā)現(xiàn)較暗區(qū)域里的障礙物就困難，需要提高平均亮度來補其不足。為了使路面上各個區(qū)域里的各點都有足夠覺察率，就需用確定路面上最小亮度和平均亮度之間的允許差值即亮度總均勻度。第12頁/共73頁視覺可靠性縱向均勻度當駕駛員在路面上行駛時，如果在其前方路面上反復相繼出現(xiàn)明顯的亮帶和暗帶，即“斑馬線效應”，會造成駕駛員的眼睛不停地調(diào)節(jié)適應，影響駕駛舒適性。因此必須限制沿車道中心線上最亮區(qū)和最暗區(qū)的亮度差即亮度縱向均勻度。它定義為通過觀察者位置并平行于道路中心線上的最小亮度和最大亮度的比值。第13頁/共73頁視覺可靠性眩光限制失能眩光當強光入射到駕駛員的眼球內(nèi)之后，發(fā)生散射而引起了一種光幕（等效光幕）。該光幕會使障礙物與背景亮度的對比降低很多。失能眩光損害視看物體的能力，直接影響到駕駛員覺察物體的可靠性。降低眩光的常用方法有：限制燈具的仰角、增加燈具的安裝高度、選用截光型或半截光性燈具。不舒適眩光舒適眩光通常不會降低目標的可見度，但會引起不舒適感覺和疲勞，直接影響到駕駛員的舒適程度。第14頁/共73頁視覺可靠性環(huán)境比道路照明不但要照亮道路本身，而且也要兼顧道路周圍環(huán)境的照明，使駕駛員容易發(fā)現(xiàn)從車道邊緣的狀況，提高駕駛安全性。第15頁/共73頁環(huán)境比5m5mSR50%路邊環(huán)境5米寬區(qū)域平均亮度與路邊向路中心5米寬區(qū)域內(nèi)平均亮度的比值第16頁/共73頁視覺可靠性誘導性誘導性分為視覺誘導和光學誘導。光學誘導通過燈桿和燈具的排列、燈具式樣、燈光顏色或其強度的變化，標志著道路走向的改變或?qū)⒁咏徊媛房诘忍厥獾攸c。視覺誘導即通過道路的誘導輔助設施，如路面中線、路緣或路面標志、應急路欄等使駕駛員明確自身所在的位置和道路前方的走向。道路照明設施不但起光學誘導作用，也起視覺誘導作用。第17頁/共73頁視覺可靠性中國道路照明設計標準第18頁/共73頁視覺可靠性美國道路照明設計標準第19頁/共73頁視覺可靠性日本道路照明設計標準第20頁/共73頁視覺可靠性英國道路照明設計標準第21頁/共73頁視覺可靠性第22頁/共73頁提綱概述

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立交照明和廣場照明34主車道道路照明第23頁/共73頁照明設備光效（lm/w）輸入電功率轉(zhuǎn)換成光通量的比例，單位lm/w光通量(lm)功率和光效的乘積，光效為85的100w的光源，光通量為8500lm平均壽命(h)光源的平均使用壽命第24頁/共73頁照明設備光通維持率光源運行一段時間，現(xiàn)有光通量和原始光通量的比例顯色性(Ra)物體的真實顏色與某一標準光源下所顯示的顏色關(guān)系功率(w)和亮度(cd/m2)第25頁/共73頁根據(jù)其由電能轉(zhuǎn)換光能的工作原理不同，大致可分為熱輻射光源和氣體放電光源兩大類。熱輻射光源是利用物體通電加熱而輻射發(fā)光原理，如白熾燈、鹵鎢燈等。氣體放電光源是利用氣體放電時發(fā)光的原理，如熒光燈、熒光高壓汞燈、高壓鈉燈、霓虹燈、氙燈和金屬鹵化物燈等。照明光源第26頁/共73頁照明設備

汞燈 金屬鹵化物燈鈉燈白熾燈標準反射PAR鹵鎢低壓鹵鎢主電壓鹵鎢低壓汞燈TLPLSLQL高壓汞燈HPL-NHPLComfortML(自鎮(zhèn)流)金鹵燈HPIMHDMHNCDMMastercolourMHN/W高壓鈉燈SON(Plus)SON-HSonComfortSON-TDecoSDW-T(白鈉)低壓鈉燈SOXSOX-E緊湊型H.I.D.傳統(tǒng)光源氣體放電光源第27頁/共73頁白熾燈:光效15lm/W;Ra100;壽命2000h鹵素燈:光效25lm/W;Ra100;壽命3000h熒光燈(高壓汞燈,低壓汞燈)

光效:80lm/W;Ra80;壽命8000h鈉燈(高壓鈉燈,低壓鈉燈)

光效:120lm/W;Ra23;壽命12000h金屬鹵化物

光效:85lm/W;Ra90;壽命8000hQL燈: 光效:70lm/W;Ra85;壽命60000h照明光源常見的光源第28頁/共73頁1、白熾燈

（1）原理最早出現(xiàn)的光源。屬第一代光源，將燈絲加熱到白熾程度，利用熱輻射發(fā)出可見光。（2）特點

顯色性好，結(jié)構(gòu)簡單，瞬時點燃，無頻閃現(xiàn)象，可調(diào)光，價格便宜。常用的照明光源第29頁/共73頁（3）種類普通型、磨砂型、漫射型、反射型、裝飾型、局部照明燈泡、水下燈泡常用的照明光源第30頁/共73頁2、鹵鎢燈（1）原理白熾燈的鎢絲在熱輻射過程中蒸發(fā)并附著在燈泡內(nèi)壁。為了減緩這種進程，通常在燈泡內(nèi)充以惰性氣體以抑制鎢絲的蒸發(fā)。

常用的照明光源第31頁/共73頁在充填的惰性氣體中加入微量的鹵素物質(zhì)，利用鹵鎢的再生循環(huán)作用，被蒸發(fā)的鎢與鹵素結(jié)合成鹵化鎢，因燈管內(nèi)壁具有很高的溫度而不能附著其上，通過擴散或?qū)α鞯礁邷氐臒艚z附近又被分解為鹵素和鎢，其中鎢吸附在燈絲表面，鹵素又和蒸發(fā)出來的鎢反應，防止管壁發(fā)黑。

常用的照明光源第32頁/共73頁（2）特點與白熾燈比較，光效提高30％，壽命增長50%。體積小、功率大、能夠瞬時點燃、可調(diào)光、無頻閃效應、顯色性好和光通維持性好。常用的照明光源第33頁/共73頁3、熒光燈

（1）原理

屬第二代光源，低壓汞蒸氣放電。常用的照明光源第34頁/共73頁（2）特點表面亮度低，表面溫度低，光效高，壽命長，顯色性較好，光通分布均勻。廣泛用于精細工作、照度要求高或進行長時間緊張視力工作的場所。開關(guān)頻繁時，使燈絲所涂發(fā)射物質(zhì)很快耗盡，縮短了燈管的使用壽命，因此不適宜開關(guān)頻繁的場所。

常用的照明光源第35頁/共73頁4、高壓汞燈常用的照明光源第36頁/共73頁特點光效高、耐震、耐熱、壽命長等特點。啟動時間較長，不宜于作室內(nèi)照明光源。多用于道路、廣場的室外照明。高壓汞燈的壽命通常是按每啟動一次點燃5小時計算的，如果開關(guān)頻繁則壽命縮短。常用的照明光源第37頁/共73頁5、高壓鈉燈

常用的照明光源第38頁/共73頁特點光效高、紫外線輻射小、透霧性能好、光通維持性好、耐震，但顯色性差。廣泛用于道路照明，與其它光源混光后，可用于照度要求高的高大空間場所。常用的照明光源第39頁/共73頁6、金屬鹵化物燈

屬第三代光源，它與高壓汞燈類似，但在放電管中除了充有汞和氫氣外，還加充發(fā)光的金屬鹵化物（以碘化物為主）。金屬鹵化物燈發(fā)光效率高、顯色性能好、但平均壽命短。（1）鏑燈（2）鈉鉈銦燈常用的照明光源第40頁/共73頁提綱概述

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立交照明和廣場照明34主車道道路照明第41頁/共73頁主車道道路照明必要性觀察道路幾何線形前方道路上是否有障礙物路面狀況（事故多發(fā)路段）道路特殊場所及位置改善道路交通條件，保障道路交通安全第42頁/共73頁主車道道路照明影響道路照明的因素道路特征：沿線地形，道路線性，路面狀況，立交數(shù)量，橋長和航道凈空。交通流特征：路段高峰小時交通量，車型組成，最高車速。安全要求：事故多發(fā)路段和場所。經(jīng)濟效益：第43頁/共73頁主車道道路照明主車道廣泛采用桿柱式常規(guī)照明。第44頁/共73頁照明器布置形式（P301）單側(cè)式雙側(cè)交錯式雙側(cè)對稱式隔離帶對稱式橫向懸索式第45頁/共73頁提綱概述

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立交照明和廣場照明34主車道道路照明第46頁/共73頁大橋照明第47頁/共73頁照明要求中小型橋梁與主車道照明技術(shù)要求相同。大型橋梁照明比主車道照明技術(shù)要求高些。特大型橋梁需專門照明。第48頁/共73頁大橋照明大型橋梁辨認路面狀況，且不感到過分疲勞，以保證行車安全。道路照明光源及燈具的選用要與大橋的裝飾性照明協(xié)調(diào)。橋梁主干道水平、垂直照度應與入橋公路照度過渡、銜接良好。第49頁/共73頁大橋照明橋下有航道橋墩設置裝用指示照明，凸顯橋墩形狀和位置。避免產(chǎn)生眩光。必須選用具有透霧性能的光源。第50頁/共73頁大橋照明特大型橋梁照明應包含引橋。引橋部分應有亮度過渡橋，橋面照度高于車道路面。立體照明。橋下通航照明需特殊處理。第51頁/共73頁提綱概述

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立交照明和廣場照明34主車道道路照明第52頁/共73頁隧道照明1.黑洞現(xiàn)象進入隧道前的視覺問題——由于隧道內(nèi)外的亮度差異大，從隧道外部去看，駕駛員視覺出現(xiàn)“黑洞現(xiàn)象”。第53頁/共73頁隧道照明2.適應滯后進入隧道后出現(xiàn)的視覺問題——汽車由明亮的外部進入隧道以后，要經(jīng)過一定時間（4-9秒）才能看清隧道內(nèi)部的情況。第54頁/共73頁隧道照明3.能見度變化隧道內(nèi)部的視覺問題——隧道內(nèi)汽車排出的尾氣無法迅速消散而形成煙霧，將車燈和照明燈具發(fā)出的光吸收和散射，降低能見度。第55頁/共73頁隧道照明4.亮洞現(xiàn)象隧道出口的視覺問題——由于外部亮度較高，出現(xiàn)極強的眩光，駕駛員看不清外面道路的線型及路上的障礙物。第56頁/共73頁隧道照明5.頻閃效應隧道照明燈具排列不連續(xù)導致司機受到明暗變化的刺激，產(chǎn)生的視覺不適。由于隧道內(nèi)燈具安裝受幾何尺寸的限制，特別在燈具在安裝高度偏低時，產(chǎn)生頻閃效應，嚴重影響司機的視覺功能，使司機心煩意亂，危及行車安全。第57頁/共73頁隧道照明人眼適應：由于人眼適應新環(huán)境需要一個過程，如果隧道出入口內(nèi)外光強度相差較大，會讓汽車駕駛員出現(xiàn)短暫視盲，容易導致交通事故。照明的動態(tài)調(diào)節(jié)：隧道的照明系統(tǒng)比普通交通照明系統(tǒng)要更復雜。它需要根據(jù)隧道外的光強度和隧道內(nèi)的車速，車流量等參數(shù)來隨時調(diào)節(jié)隧道內(nèi)的照明，以利于汽車駕駛員進出隧道時，能最快的適應隧道內(nèi)外的不同光照情況，最大限度的避免交通事故。第58頁/共73頁隧道照明對策洞外路段設置專用減光設施分區(qū)短設置不同亮度第59頁/共73頁隧道照明對策洞外路段設置專用減光設施設置減光設施（百葉天棚、鋸齒墻、遮光棚、高大樹木等），使隧道出入口光線緩慢變化，增加亮度過渡變化的路段長度和視覺適應時間。適用于50-100m的隧道。第60頁/共73頁隧道照明對策分區(qū)段設置不同亮度亮度水平引入段適應段過渡段基本段出口段第61頁/共73頁隧道照明對策分區(qū)段設置不同亮度引入段：隧道入口前的部分路面。亮度適應的方法采用L20方法，在進入?yún)^(qū)的起點以駕駛員的視線為中心的20°的視角范圍內(nèi)四周、天空及路面的平均亮度。第62頁/共73頁隧道照明對策分區(qū)段設置不同亮度適應段區(qū)域的長度等于剎車距離。在開始部分時亮度要求保持不變并跟外部亮度L20值和交通狀況有關(guān)。后面部分可以使亮度快速下降，到結(jié)束時可以下降到初始值的40％。剎車距離是發(fā)現(xiàn)障礙物到剎車停止的距離，通常與車速有關(guān)。第63頁/共73頁隧道照明對策分區(qū)段設置不同亮度過渡段區(qū)域亮度不斷下降直到跟基本段相同為止，但亮度變化的比率不得超過1：3。基本段區(qū)域在過渡段和出口段之間，通常是隧道最長的部分。它的亮度水平