发布时间 : 星期二 文章北美IESNA标准路灯照明系统光学配光 - 图文更新完毕开始阅读
海峡两岸第十六届照明科技与营销研讨会关于北美ＩＥＳＮＡ标准路灯照明系统光学配光的探讨王波杜雪蒋金波张志辉李荣彬（香港理工大学先进光学制造中心）ｌ引言道路照明设计不仅仅局限于照度要求，作为城市的景观建设，既要能适合道路状况的照明，又要能体现城市人文与环境的特色，通过亮度变化、颜色差异和外观风格等元素来体现路灯的线条以及立体效果，以达到近可能的照明美学观念。现今，在全球积极节能的趋势之下，ＬＥＤ路灯的需求量节节提升。０７年在北美ＬＥＤ路灯的渗透率仅０．２５％，但预期０９年ＬＥＤ路灯的渗透率将超过ｌ％，２０１１年更可突破５％，达５．８％，届时路灯的需求量将成长至８百万座。以每座路灯约需１１０颗ＬＥＤ的需求量来看，估计今年ＬＥＤ应用于路灯的需求量将较去年增加１３８％。且预期ＬＥＤ渗透率突破至５％时，将是需求快速起飞之际，估计届时ＬＥＤ路灯的产值将突破３６亿美元，估计２００７－－２０１０年，ＬＥＤ路灯产值的复合成长率高达８７％，如表一所示【ｌ】。表一．北美ＬＥＤ路灯需求量逐年对比２００７２００８１２５２００９１３０１．９２０１０１３４４２０１１１３８８北美路灯‘需求量（百万）ＬＥＤ路灯需求量（百万）每座路灯ＬＥＤ使用颗数路灯ＬＥＤ使用总颗数（百万）同比上年增长率１２０Ｏ．３Ｏ．８ｌｌＯ３３１１０８８１１０２０９１００４００ｌｏｏ８００１６７％１３８％９ｌ％１００％北美几个大城市，如美国的罗利市（Ｒａｌｅｉｇｈ）、阿恩邝可波尔市（ＡｎｎＡｒｂｏｒ）、奥斯丁市（Ａｕｓｔｉｎ）和加拿大的多伦多市（Ｔｏｒｏｎｔｏ）等，在２００７年就启动了‘＇ＬＥＤＣＩＴＹ”计划，这个计划主要应用范围为路灯、停车场照明等，希望在几年内这些照明领域都运用ＬＥＤ作为光源，以达到节能、环保和减少维护成本等目的。克林顿气候行动计划（ｃｃＩ）下的“户外照明计划”目前正在与洛杉矶展开合作，将在洛杉矾海峡两岸第十六届照明科技与营销研讨会进行城市发展史上最大规模的ＬＥＤ街道照明改造工程。ＣＣＩ的户外照明计划还与多个伙伴城市建立合作，通过整合技术、采购和项目支持来改善路灯及交通灯系统的能效水平。洛杉矶路灯管理局计划在未来五年内将该市现有的１４０，０００盏路灯更换为ＬＥＤ路灯。远程监控站将直接向管理局自动报告路灯故障情况，从而缩短路灯故障时间并提高维护效率。据管理局估算，在计划实施的七年时间内，将会为这座城市节省４８００万美元的电费开支，并可减少１９７，０００吨的碳排量。一旦还清投资贷款（首期贷款将全部由目前的能源及维护成本节余部分来承担）后，这项路灯改造工程每年将会为洛杉矶节约１０００万美元的开支。这项巨大的工程不仅会让洛杉矶的街道变得更加灯火辉煌、降低用电量和节省开支，而且还将降低光污染（也称为天空辉光）。美国前总统比尔．克林顿在今年２月１６日的ＣＣＩ新闻发布稿中说道：“如果每个城市都效仿洛杉矶，将它们的路灯用电量减少一半，这就相当于每年至少关闭２．５座燃煤火电厂。”克林顿接着说：“我们这样做不仅可以节约纳税人的钱。而且，还可以改善我们的夜空景色。”由此可见，北美市场对于ＬＥＤ路灯的需求量逐年飞速上升，这是一块“大蛋糕”，但是这块“大蛋糕”基本上都是由国外的ＬＥＤ灯具公司占领，国内企业鲜有涉及，其原因很多，但最主要的一点就是对于北美标准ＩＥＳＮＡ把握不准，从而使得ＬＥＤ路灯的配光达不到要求。２灯具配光曲线和ＩＥＳＮＡ标准配光是指光源（灯具）在各个空间方向上的光强分布。其表示方法有配光曲线、空间等照度曲线、平面相对等照度曲线、光强分布表格及数学函数表示等。其中，使用最广泛、计算较方便的是配光曲线，表示方法有两种：极坐标法和直角坐标法。对于投光灯，一般采用直角坐标法；对于室内和道路照明，一般使用极坐标法。目前，配光文件格式的标准有很多，比较流行的有ＣＩＢＥＳＴＭ一１４、ＥＵＬＵＭＤＡＴ、ＣＩＥｌ０２、ＩＥＳＮＡＬＭ一６３等。最广泛应用的分别是北美采用的ＩＥＳＮＡＬＭ一６３和欧洲采用的ＥＵＬＵＭＤＡＴ这两个标准。１９８６年，北美照明工程师社区ＩＥＳＮＡ出版了最早的灯具和光源配光电子版信息制作的工业标准，发行灯具配光曲线的电子文档格式，即ＩＥＳ推荐的配光曲线的电子文档格式（ＩＥＳＮＡＬＭ一６３—１９８６），很快便得到北美照明制造行业和照明软件开发公司的积极响应。这个标准在１９９１年进行了修订，增加了一些关键字。在１９９５年又做了修订，澄清了一些模棱两可的条款，而且其标题扩展为“配光资料及其相关信息电子版转换的ＩＥＳ标准文件格式”，所修订湃峡两岸第十六屠照明辩技与昔悄研讨会的新版本桐ｆ能干¨｜三【前的｜Ｉ＿１Ｊ扳木｝１｜菲释。绎过了１９９１、１９９５两次修订后，在２００２年，再次进行ｒ修【Ｉ。现在佳州的２００２年标准料到１’美时闻家标准学会（ＡＮＳＩ）批准认可．ＩＥＳＮＡＬＭ一６３—２００２已经成为北荧唯一使川的配光立仆格ｊ｜＝，文件扩展名为“＋ｉｅｓ”。在我国如今已经干『衅照明厂商和检测机构，Ｉ：始使ＪⅡＩＥＳＮＡ标准ｊ＿！｝行配光检钡ｉ和发行［ＥＳ配光文件”ｌ。任ＩＥＳＮＡ标准中，路灯的光型分布分为５类．如图１所示。ｎｐｅｈ这种光犁丰要用于狭窄的人打道或者自行乍道。灯头鲁体位ｆ道路中央，照明宽度（垂直于道路行进方向）’Ｊ灯高基本矧『一。耐ｐｅＩＩ：这种光型主要用于比较宽的人行逆、行车道的八口、自行车逆或者其它狭长ｎ窄小的照明应川。灯三【：主体位于道路的侧，而不是巾央。照明宽度人体上足灯高的ｌ７５倍。ＤｐｅＩＩｌ：卜要Ｈｊ于高速路、行１：道、停牛场和一般的广场照明。甜头ｔ体位于道路侧，照明宽度是灯商的２７５倍。研ｐｅＩｖ；ｌ攫用于洗埔照明和大范围的停车场ｊ｛ｆ｛明。灯头１：体位于路的侧。照明宽度为灯高的２．７５倍。其光型类似于卟半咧，尤其是从２７０度到０度再到９０度的光强分夼是相同的。１’ｐｅｖ：主要用于般停车场照明和大范罔广场照ＩＷ。照明范『｝ｊ为一圆形，灯头ｌ！体位于照明Ｋ域的中一ｔｌ，。罔２中分别为５种光’ｎ叶１和短照明长度的配光曲线。短照明长度指沿蹄方向的照明长度足灯岛的ｌ倍到２２５倍。巾ｊ！［｛Ⅲ】长度是指照明Ｋ度是灯高的２２５倍到３７５倍。长照明长度足从３７５倍到６倍，图３为ＩＥＳＮＡ标准对于光’诅分布的示意图。儿一Ｉ－红椎表示的是ＴｙｐｅＩＩ和ＴｙｐｅｌＩＩ的照明范围。这嘣个光型和ＴｙｐｅＩ主要川ｊ＋蹄＂的照明。但ＩＥＳＮＡ标准～中１ｑ路灯国家标准乖Ｉ欧洲标准币旧的足小允许调整＂义的俯仰角，所以Ｘ十－Ｊ‘想打八北美市场的ｒ…日路灯灯其生产Ｊ商来说，ＴｙＰｅＩＩ扁ｌＴｙｐｅＩｌＩ这两种光型要特别注意，眦光时一定要倾斜配光的独特设Ⅵ。幽渣臻罐圈１．ＩＥＳＮＡ标准５中光型海峡两岸第十六届恩明科技与营销研讨舍ＴｙｐｅＩｍｅｄＩｕｍＴｙｐｅＩｓｈｏｒｔｈｆ’ｒｍｆ、ｗ“ｒ”Ｉ¨。『ｊｈｔＰＦ－１ｒ☆’ｆｔ，１＿＿＿＿ｃ】，１●～－．：一＿：ｔ‘７、一二，，，ｔ…一‘。，：二，一≥’，．～～一。ＴＹｐｅＩＩｍｅｄｉｕｍ黑帆黝－”Ｆ§≯。ＴｙｐｅＵｌｍｅｄｉｕｍＴｙ呻ｍｓｈｏｒｔ【ｎ、＼ＴｖｐｅＩＶｍｅｄｉｕｍＴｖｐｅＩＶｓｈｏｒｔ，‘＼—～、一、ＴｙｐｅＶｓｈｏｒｔ攀∥。、＾＿一‘◆亡≮田２．５种光型的配光曲线