灯具设计规范.doc

路灯照明
路灯照明随着国民经济的发展，公路交通系统的作用日趋重要，而道路隧道照明直接关系到交通流的速度和安全。本节从设计与安装施工的角度作一个简要介绍。
路灯的平面设计主要考虑照明灯具的选择、灯具的平面布局、灯具的安装高度、照度计算及绘制平面施工图等。
一、室外照明的一般要求:
1.       路灯种类
路灯照明灯具要求灯具必需能防水、防风雪、冰雹或其他机械损伤。路灯照明光源宜采用陶瓷金卤、高压钠灯、Cosmo 、节能灯等。在交通量比较大的一级公路通常采用高压钠灯。庭院照明用光源宜采用小功率高显色金属卤化物灯和节能灯。室外照明宜选用半截光型或非截光型配光灯具。由于高压钠灯发光效率高、平均寿命长、透雾性好被国际公认为道路照明用灯具的发展方向。尤其是在高速公路照明为首选灯具。常用灯具：一是控照式灯具，效率比较高。二是乳白色漫反射灯具，效率低，但是可以有效地避免眩光，没有明显的阴影，照明均匀度好，适用于公园、庭院及要求舒适的旅游场所。
路灯的形式
(a)快慢车道兼用(b)机动车和自行车兼用(c)广照灯(d)(e)(f)漫反射灯
2、.路灯照明安装高度
为了避免眩光，可以选用漫反射灯中(d)(e)(f)、路灯的安装高度不宜小于4.5m。路灯杆间距离可为25～30m，进入弯道处的灯杆间距应适当减少。当道路宽度为A时，庭院灯的高度可按0.6A(单侧布灯)～12A(双侧对称布灯)选取，但不宜高于3.5m。庭院灯杆间距可为15～20m。
路灯伸出路崖宜为0.6～1m，路灯的水平线上的仰角宜为5度，路面亮度不宜低于1cd/m2。室外照明宜在每灯杆处设置单独的短路保护。最小照度与最大照度之比，宜为1：10～1：15之间。
室外照明宜在值班室或变电室进行遥控，并在深夜可关掉部分灯光。室外照明采用三相配电时应在不同控灯方式中保持三相负荷平衡。室外停车广场灯杆的配置位置不得影响交通。停车广场照明可采用显色性高、寿命长的光源。
高杆照明应采用轴对称配光灯具，灯具安装高度H可由下式确定：
H≥0.5R
R为被照明范围的半径，单位为m。高杆照明宜采用可升降式灯盘。
a，路灯的平面布局路灯的平面布局受到许多客观条件的限制，要考虑许多的因素，这些因素又互相影响、彼此制约。诸如道路的等级、交通流量、速度、路宽、路面结构、灯具的功率、安装高度及交叉路口等条件不同则平面布局各异。
1.一般道路的布灯方式（路灯的排列方式）。当道路的宽度不超过15m时，通常采用单侧布灯方式。  
(a)单侧布灯(b)中心线布灯(c)两侧交叉布灯(d)两侧对称布灯
1-灯杆2-路灯3-钢索4-隔离带
当道路两侧有商店或橱窗照明度比较高时，可以采用中心布灯的方式。在比较宽的高速公路上或有上、下分车道时，也可以采用中心布灯的方式。如果道路两侧都有电杆，可以拉钢索，把灯具吊装在道路的中心线上方。也可以在隔离带上拉钢索布灯。道路的宽度在12～15m的二、三级公路，常采用中心线布灯。优点是照度比较均匀。缺点是灯具在道路中心维修不太方便。当路面的宽度大于15m时，而且车辆及行人比较多，又强调美观时，则可以采用两侧交错布灯或两侧对称布灯。
在实际作设计时，往往会受到许多客观条件的限制，例如路面较宽而有只能单侧布灯时，可以增大灯具的仰角，一般可以增大到15度角。如果仰角过大则灯具的发光效率降低，而且容易产生眩光。
2.交叉路口的布灯如果是丁字路口，最好将灯具设在道路尽端的对面，这样不但可以有效地照亮路面，而且有利于司机识别道路的尽头。
交叉路口的布灯
(a)丁字路口布灯(b)十字路口布灯
在十字交叉路口布灯间距宜减小，路灯最好设置在汽车前进方向司机视线的右侧，这样容易使司机看清横穿交叉路口的行人或车辆。在交叉路口的各个灯具都有相应的主要功能，是由道路①向右转弯的汽车和由道路④向左转弯的汽车而设置的。同理可以分析乙灯、丙灯、丁灯的功能。
在交叉路口中心悬挂的灯具往往用红色的灯罩，以引起司机的注意。在复杂的交通路口，为了引起司机提早注意，在附近路段改变灯具的种类或光源的种类(即改变灯具的光通量)也有良好的效果。交叉路口设计照度标准要求高一些，一般不低于几条相交道路照度标准之和。
如果相交道路的照度标准相差比较大时司机从亮区驶入暗区会由于人的眼睛有“暗适应时间”关系而使人的视觉功能骤然下降。为此，需要在比较暗的路口设置过度地段，过度段的长度一般不少于100m。
亮度相差较大时道路照明的过度段
(a)无照明过度段(b)有照明过度段
3.人行横道的布灯——人行横道的布灯对司机安全行车非常重要，尤其是在道路狭窄的地方司机看不清楚想要横过马路的人。一旦看清楚了，行人已经走到马路上了，这就增加了危险性，因此需要增加人行横道外面下部空间的亮度。在行人穿过比较多的地方宜种高杆的树种，并及时剪枝。为了避免眩光，不宜把灯具设置在人行横道的正前方，我国规定车辆靠右边行驶，因此灯光宜从左方照射。人行横道附近的照度也要加强，一般人行横道前后50m之间的平均照度大于30lx为宜。
4.弯道的照明布局当弯道半径小于1000m时，照明就要按照曲线处理，一般在弯道侧布灯。这样从远处就能以灯光的亮点辨别出路线是弯道，越靠近弯道中心部分的灯具距离越密。如果弯道的半径比较小时，应减少灯具的纵向间距，以增大路面的照度。
弯道布灯
5.坡道的照明布局当车辆通过陡坡变坡点时，车辆前灯的照明效果变差，因此应该提高路面的照度，即减少灯具的间距。
6.与铁路平交路口的布灯为了能够清楚地识别道杆和铁路，就要选择能同时照射到道杆和铁路口两个方向的配光的照明点，灯具不宜设在司机行进方向的正前方，以免产生眩光。路灯距离活动栏杆的水平距离l为3.5～4m。道杆外侧的照度宜大于5lx，铁道路口的照度宜大于10lx。
铁道路口的布灯
总之，路灯平面布局首先要考虑到功能的需要，既要有足够的照度，又要避免眩光。为了确保安全往往要从技术和经济指标反复比较才能确定出最佳方案。
18.5.3路灯的安装灯具的高度及纵向间距是照明设计中需要解决的数据。研究的主要目的是限制眩光、改善照度的均匀度。只有灯高与间距很好地配合才能发挥好灯具配光曲线特性，以便产生良好的视觉效果或经济效益。
北京市主要街道一般采用250～400W高压水银灯或高压钠灯。安装高度7～12m。一般的道路用150～250W的高压水银灯，安装高度6～8m。小胡同灯具安装高度5～6m。灯具安装低一些，光能利用率高，但是，为了避免眩光，灯具也不能安装过低，根据灯具亮度的不同推荐路灯安装高度见表1。
路灯最低安装高度表1
灯具表面亮度   灯具光通量(lm)   低亮度   中亮度   高亮度
    <3sb           5000             5       6       7
3～10sb          10000             6       7       8
>10sb            20000             7       8       9
近年来，因为不断地改善气体放电光源，所以道路照明的发展方向是向大功率、高光效、提高高度、扩大纵向间距和改进立体布局的方向发展。
灯具的纵向间距一般为30～50m。当有电力线杆或无轨电车架空电杆时，间距为40～50m。尽量将供电电杆与照明电杆合杆，以节约投资。如果采用地下电缆供电，间距宜小，有利于照度的均匀度，间距通常为30～40m。路灯的纵向间距、灯具的配光种类和灯具的安装高度三者有着密切的关系，根据北京市调查资料，推荐表2作参考。
灯距/灯高(l/H)路宽/灯高(B/H)推荐值表2
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比值│L/H│B/H
灯具配光├───┬───┼───┬───
布灯形式│A│B│A│B
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单侧布灯│5│7│1.5│2
中心布灯│5│7│2.5│3
两侧对称布灯│5│7│4│5
两侧交错布灯│7│10│2.5│3
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注：(1)灯具配光中A是指有配光(即截光或半截光)；B是指宽配光灯具。
(2)以上比值可以根据具体情况扩大到20％。
为了提高光通的利用率，设置灯具一般都伸进车道一定的长度(oh)称为悬挑长度。通常h为3～4m。这样，在一定的程度上还避免了树枝对灯光的遮挡。
灯具外伸与仰角
当需要大面积照明或层次复杂的空间照明时，(例如立交桥、交通枢纽、体育场等)通常采用高达15～30m的高杆照明。其特点是眩光少，照明空间大，耗电量也大，维护困难一些，目前已经大量使用
高杆组合照明
(a)体育场高杆灯(b)中型高杆灯(c)盘形高杆灯
路灯照明设计计算
1.平均照度计算法
道路照明通常采用利用系数法计算平均照度。利用系数是指电光源的光通量只有一部分照射到路面上，不同的灯具其利用系数各不相同。开始根据路面的宽度、交通量等因素合理地布置灯具平面排列方式，再选用灯具，确定路面最低照度标准，按下式计算所需光通量。
Φ＝EavLB/μKP(18-1)
式中：Eav─根据道路等级及规范照度标准确定的平均照度；
L-相邻灯具纵向间距/m；B-路面宽度/m；
μ-利用系数；K-维护系数，一般取0-65～0.7；
P-与排列方式有关的数值，一侧排列及交错排列时，取P＝1，相对排列时取P＝2。将计算所须要的照度与灯具的广光通量不适应时，可以调整灯距、电光源的功率、灯具安装的高度等参数。平均照度法的精度不如逐点计算法精确，例如没有考虑道路宽度及灯具悬挑长度的影响。但是平均照度法方法简便，经常采用，完全能满足工程之需要。
【例4-1】某道路宽13m，要求平均照度不低于5lx，试选择电光源的功率、灯具的安装高度及灯具的间距。
解：根据已知条件，采用单侧布灯，(N＝1)。试选用GGY-400W高压汞灯，灯具的仰角为15度，维护系数为0.7。参考表18-1设定L/H为1.5倍，设H为7m，取L/H为5，5×7＝35m。取B/H为13/7＝1.86，查表18-8利用系数u为0.186。按光通量公式
Φ＝EavLB/μKP＝5×35×13/0.186×0.7×1＝17500(lm)
高压汞灯利用系数表表18-7
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灯利B/H│││││││││││││││
具用│││││││││││││││
仰系│││││││││││││││
灯具角数│0.5│1│1.5│2│2.5│3│3.5│4│4.5│5│5.5│6│6.5│7│7.5
型号│││││││││││││││
────┬───┬──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││15°│.108│.185│.225│.253│.266│.275│.282│.286│.29│.293│.265│.295│.298│.299│.3
│车道侧├──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││5°│.12│.193│.225│.245│.156│.263│.266│.27│.273│.275│.277│.279│.281│.282│.283
GGY125├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││5°│.035│.125│.155│.168│.177│.184│.186││││││││
│人行道├──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││15°│.075│.11│.157│.15│.156│.16│.164││││││││
────┼───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││15°│.106│.165│.198│.217│.228│.237│.243│.247│.25│.253│.255│.257│.258│.259│.26
│车道侧├──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││5°│.1│.155│.185│.202│.212│.219│.188│.226│.229│.23│.233│.234│.235│.236│.237
GGY250├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││5°│.09│.137│.163│.174│.182│.156│.158│.19│││││││
│人行道├──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││15°│.08│.12│.136│.147│.153│.156│.164│.158│││││││
────┼───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││15°│.084│.135│.156│.186│.2│.208│.213│.217│.22│.222│.224│.226│.228│.229│.23
│车道侧├──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││5°│.076│.132│.162│.18│.19│.198│.203│.206│.208│.21│.212│.213│.214│.215│.215
GGY400├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││5°│.076│.128│.154│.167│.175│.179│.182││││││││
│人行道├──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──
││15°│.075│.12│.139│.148│.154│.156│.158││││││││
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洔查表17-8得400W高压汞灯光通量为21500lm。大于所需要的17500lm，完全能满足需要。从节约能源的角度可以修正所设定的值，如果将灯具的距离改大为40m，则
Φ＝5×40×13棊────────棊0.186×0.7×1＝20000(lm)
这时路面实际平均照度为
Eav＝ΦμKN棁─────棁LB＝21500×0.186×0.7棐───────────棊40×13＝5.4(lx)
计算结果大于所要求的5lx。如果修订灯高H值也可以，设计活动余地比较大，可以考虑若干个方案作技术经济比较，择优而定。
2.逐点照度计算法
可以在路面上挑选几个有代表性的点，计算其照度，方法复杂一点，而计算精度高。实用中通常只计算照度最高和最低的点。如图18-11计算AB两点的照度。A点的照度值与光源在PA方向光强的分量成正比，和距离PA的平方成反比，即
E＝I(Q、φ)cosQ/(PA)2
计算A、B点的照度
因为PA·cosQ＝H，PA＝H梾───梾cosQ
所以PA2＝H2梾───梾cosQ(18-2)
即E＝IQ、φ)/H2·cos2Q
式中I(Q、φ)─光源在PA方向的发光强度，可以根据配光曲线作图求得；
H─光源的高度/m；
Q─光源到地面的垂线与PA的夹角。
上例中若求灯具对地面B点的照度(图18-11中虚线所示)，在直角三角形BOP中，找出∠BPO，则：
tg(90°－∠BPO)＝H/B＝7/13＝0.54
可求出∠BPO＝62°，cos∠BPO＝cos62°＝0.47
然后根据灯具DDY400的配光曲线查出B点的光强I(或者从等光强曲线图查出)。从曲线图中查出∠BPO＝62°时的光强为66cd。因为这个配光曲线图是按光源光通量为1000lm作出的曲线，而我们选用的光源GGY400的光通量为21500lm，所以66cd还要乘上21.5倍。因此B点的照度为
E＝I(Q、φ)/H2·cos3Q
＝I/H2·∠BPO
＝66×21.5/72×0.473
＝6.40(lx)
3.路灯照明的控制
路灯照明一般都有专用变压器，由操作站控制各供电点路灯专用变压器副边的接触器。各供电点接触器可以串联相控。
道路照明用接触器远距离控制
1-操作站；2-供电点3、4、5-末端接触器；5、7、8-道路照明网；9-串接末端照明网；10-操作线；11-信号线
路灯照明的控制也可以采用光敏电阻元件制成自动开关器。光敏电阻值随自然光线的强弱而变化，天亮时电阻值小，使发热线圈电流增加，继电器动作，使双金属片弯曲，切断路灯电路。傍晚光线弱到一定程度时，能自动接通路灯控制电路。
5广场照明
5.1.广场照明布灯
城市需要建筑，城市也需要广场。作为人们集会、休闲、娱乐的场所，广场建筑是民用建筑的重要组成部分。广场对电气设计部分而言，重点是照明。广场照明不仅仅是电气问题，也是建筑问题，需要相关专业人员密切配合，共同完成。
2.投光照明
广场照明是要创造一个光学环境，要满足基本的亮度要求。投光照明就是满足广场基本照度要求的主要手段。
如：广场灯杆配置
若高杆照明高度为H，有效面积为55度，以外则称外围光，照度较差，须要由另外一个高杆照明覆盖为宜。
3.电脑灯
类似于舞台灯光照明，在节日时，广场需要一种热烈的气氛，可以采用电脑投照灯解决。
4.草坪灯
庭院草坪灯的间距宜为3.5～5.0H。H为草坪灯距地安装高度(m)。草坪灯的设置应避免直射光进入人的视野。当沿道路或庭院小路配置照明时，宜有诱导性排列，如采用同一侧布灯。
5.水池灯
大型广场中间往往设置有喷泉水池，设置一定数量的水下灯，有着特殊的烘托效果。