用“利用系数”法计算LED路灯的照度及配置.docx

用用““利用系数利用系数””法计算法计算 LED 路灯的照度及配置路灯的照度及配置武汉长江半导体照明科技股份有限公司 方和全20110518 摘要：摘要：路面平均照度是城市道路照明的评价指标之一，也是路灯配置的一项重要参考指标 一条城市道路要配置或更换为 LED 路灯，技术上首先就要计算照度指标用“利用系数” 法计算则是比较简单有效的方法之一本文提供了“利用系数”法计算的公式、依据、数 据及实例 关键词：关键词：LED 路灯 照度 利用系数 计算 路面平均照度是城市机动车交通道路和人行道路照明的评价指标之一，也是路灯配置的一 项重要参考指标一条城市道路要配置或更换为 LED 路灯，技术上首先就要涉及到照明的 相关指标的计算用“利用系数”法计算则是比较简单有效的方法之一 “利用系数”法计算的公式，绝对照搬传统照明理论研究的结论我们要做的只是要将 LED 路灯的一些实验或理论数据输入公式，得到结果并与道路照明设计标准的要求对照而 已不言而喻，这些计算也是 LED 路灯的设计、开发、改进、提高以及市场营销的必需 一、概念一、概念 利用系数（利用系数（U U））是直接照在路面上的光通量与全部光源发出的光通量的比值,与路灯灯具的 高度、仰角、布置方式、路面宽度等有关。

光通量光通量(Φ)(Φ)是光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和表示单位时间辐射光能量的多少， 单位为流明 lm其它表示方法：cd.sr(cd 是发光强度的单位：坎德拉Sr 是立体角球面 度的单位 照度照度(E)(E)是光通量与被照射面积之间的比例系数，单位为勒克司 lx1lx 即指 1lm 的光通量 平均分布在面积 1 平方米的能量，即 lm／m2 路面平均照度（路面平均照度（EavEav））是按照有关规定在路面上预先设定的点上测得的或计算得到的各点照 度的平均值 维护系数（维护系数（k k））是照明装置使用一定时期之后，在规定表面上的平均照度或平均亮度与该装 置在相同条件下新安装时在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比 灯具的安装高度（灯具的安装高度（H H））是灯具的光中心至路面的垂直距离 灯具的安装间距（灯具的安装间距（S S））是沿道路的中心线测得的相邻两个灯具之间的距离 悬挑长度（悬挑长度（XLXL））是灯具的光中心至邻近一侧缘石的水平距离，即灯具伸出或缩进缘石的水 平距离 路面有效宽度（路面有效宽度（WeffWeff））是用于道路照明设计的路面理论宽度，它与道路的实际宽度、灯具 的悬挑长度和灯具的布置方式等有关。

部分相关概念见下图： 二、计算公式二、计算公式 根据照度的定义式，E=Φ／A (1) 式中，A—被照射面积，m2 路面平均照度，Eav=F／(W*S)(2) 式中，F—路灯光源的额定光通量，lm；W—路面宽度，mS—安装间距，m； 因为路灯安装的高度、仰角、布置方式、路面宽度等不同，其光源额定的光通量的利用程 度也不同，所以路灯光源的额定光通量必须要考虑“利用系数”（U）；这是其一； 其二，因为要维持路面的平均照度，要考虑灯具本身的光衰、灯具的防护等级和擦拭周期， 所以路灯光源的额定光通量必须要考虑维护系数(k)； 其三，因为路灯的排列方式如单排双排对称，双排交错等，其对平均照度也有影响，也 必须考虑排列系数（N） 所以公式（2）在考虑以上因素后，为： Eav=F*U*k*N／(W*S)(3) 这就是“利用系数”法计算平均照度的公式 实际工程计算中，一般路面的平均照度标准是有要求的，也就是说 Eav 是已知的而较多 是要计算满足需要路灯的额定光通量 F将公式（3）公式变形后为： F = Eav*W*S／(U*k*N)(4) 注意，公式中 W 应是路面的有效宽度，路面有效宽度的计算见表 3。

6、路面平均照度要求 CJJ45 规定的机动车交通道路照明标准值（维持值）见表机动车交通道路照明标准值（维持值）见表 5 5：： 表表 5 5 机动车交通道路照明标准值（维持值）机动车交通道路照明标准值（维持值）道路类型主干道次干道支路路面平均照度维持值 lx20/3010/158/10注：“/”左侧为低档值，右侧为高档值，详见 CJJ45 的规定其它类型如交会区照明标准值、人行道路照明标准值均见 CJJ45 四、计算实例四、计算实例 已知 LED 路灯配置在主干道，选低档值 Eav=20 lx，路面实际宽度 Ws 为 15m，LED 路灯防 护等级为 IP54，路灯间距 S 为 30m，路灯安装高度约 12m,悬挑长度为 1.5m,灯仰角 15°， 双侧对称排列 由表 2 确定 k=0.65； 由表 3 计算 Weff = Ws-2*XL=15-2*1.5=12m；由表 4 核查 H=12m≥0.5 Weff=6m；S=30m≤3H=36m 符合规定； 由前述知，道路灯双侧对称排列时 N=2； 查表 1，因 W/H=12/12=1 对应的 15°仰角总“利用系数”为 0.72； 带入公式（4） F = Eav*Weff*S／(U*k*N)=（20*12*30）/(0.72*0.65*2)=7692 （lm） 选择一款大于等于 7692 流明的 LED 路灯产品就可以满足照度要求。

将这些资料和数据在办公软件 EXCIE 中组合，根据实际情况选择并输入各项系数便可以自 动计算出结果 显然，已知某 LED 路灯的流明数，也可根据条件或设定条件来计算其平均照度，再与 CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》的要求对照，从而进行有的放矢的配置选型三、相关数据三、相关数据 1、“利用系数”U LED 路灯的“利用系数”见下表 1： 表表 1 1 LEDLED 路灯照明路灯照明““利用系数利用系数”U”U灯 具 仰 角0°5°10°15°W/H屋边 路边总系 数屋边 路边总系 数屋边 路边总系 数屋边 路边总系 数0.5 0.25 0.36 0.610.20.35 0.55 0.18 0.34 0.52 0.15 0.32 0.470.6 0.270.40.67 0.22 0.39 0.610.20.42 0.62 0.17 0.41 0.580.80.30.47 0.77 0.26 0.46 0.72 0.22 0.480.70.19 0.47 0.6610.32 0.53 0.85 0.28 0.54 0.82 0.24 0.560.80.21 0.55 0.761.5 0.36 0.55 0.91 0.31 0.590.90.26 0.63 0.89 0.22 0.64 0.8620.37 0.57 0.94 0.34 0.62 0.96 0.27 0.64 0.91 0.23 0.69 0.922.5- --0.63 -0.67 -0.71 3- --0.64 -0.68 -0.72 4- --0.65 -0.69 -0.73 注 1：W-道路宽度，H-灯具安装高度，称横向距离比。

注 2：当有悬挑长度时，总 “利用系数”为“路边利用系数”加“屋边利用系数”见《照明工程学报》1994 年 9 月第 5 卷第 3 期 51 页）注 3：数据来源：徐连城文《基于市场需求的 LED 路灯设计和营销策略思考》图2、维护系数 k CJJ45 规定的维护系数 k 见表 2： 表表 2 2 维护系数维护系数 k k防护等级维护系数＞IP540.7≤IP540.65注 1：维护系数=光源的光衰系数*灯具污染的光衰系数注 2：根据我国常用道路照明光源和灯具品质及环境状况，以每年对灯具擦拭一次为前提的数据3、路灯排列系数 路灯排列一般有单侧、双侧交错、双侧对称和路中央 4 种排列方式对称排列时 N=2，其 它排列时，N=1 4、路面宽度及有效宽度 CJJ45 规定的路面有效宽度的计算见表 3：表表 3 3 路面有效宽度的计算路面有效宽度的计算有效宽度单侧排列双侧排列中间排列悬挑长度 XLWeff =Ws-XL=Ws-2XL=Ws≤0.25H注 1：Ws—路面实际宽度，m；XL—悬挑长度，m5、路灯间距 CJJ45 规定的路灯间距 S、安装高度 H 及路面有效宽度 W 的关系见表 4： 表表 4 4 路灯间距、安装高度与路面宽度的关系路灯间距、安装高度与路面宽度的关系配光类型截光型半截光型排列方式安装高度 H（m）间距 S（m）安装高度 H（m）间距 S（m）单侧H≥WeffS≤3HH≥1.2 WeffS≤3.5H双侧交错H≥0.7 WeffS≤3HH≥0.8 WeffS≤3.5H双侧对称H≥0.5 WeffS≤3HH≥0.6 WeffS≤3.5H注：Weff——有效宽度，m；曲线路段：半径在 1000m 以下，间距 S 按直线的 50%-70%。

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