太阳能灯具道路照明设计

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术语及相关要求
灯具效率：在规定条件下测得的灯具所发射的光通量值与灯具内所有光源发出的光通量测定值之和的比值。采用常规道路照明灯具时，灯具效率低于60%者不应选用。
维护系数：照明装置使用一段时间之后，在工作面上产生的平均照度与该装置新安装时在同样条件下产生的平均照度之比。
道路有效宽度：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的理论距离。
当灯具采用单侧布置方式时，道路有效宽度为实际路宽减去一个悬挑长度。
当灯具采用双侧（包括交错和相对）布置方式时，道路有效宽度为实际路宽减去两个悬挑长度。
当灯具在双幅路中央分车带上采用中心对称布置方式时，道路有效宽度就是道路实际宽度。
灯具的安装高度：灯具的光中心至路面的垂直距离。
灯具的安装间距：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：灯具的光中心至临近一侧缘石的水平距离，即灯具探出或缩进缘石的水平距离。
灯臂长度：从灯杆的垂直中心线至灯臂插入灯具那一点的水平距离。
灯具类型：截光型、半截光型和非截光型。
照明标准 道路照明标准如表1所示。
级别 道路类型 亮度 照度 眩光限制 诱导性
平均亮度Lav(cd/m2) 均匀度
Lmin/Lav 平均亮度Eav(lx) 均匀度
Emin/Eav
Ⅰ 快速路 1.5 0.4 20 0.4 严禁采用非截光型灯具 很好
Ⅱ 主干路及迎宾路、通向政府机关和大型公共建筑的主要道路、市中心或商业中心的道路、大型交通枢纽等。 1．0 0.35 15 0.35 严禁采用非截光型灯具 很好
Ⅲ 次干路 0.5 0.35 8 0.35 不得采用非截光型灯具 好
Ⅳ 支路 0.3 0.3 5 0.3 不宜采用非截光型灯具 好
Ⅴ 主要供行人、非机动车通行的居住区道路和人行道 - - 1-2 - 采用的灯具不受限制 -
1．表中所列的平均照度仅适用于沥青路面，若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相应降低20-30%；
2．表中各项数值仅适用于干燥路面；
3．三幅路、四幅路的非机动车道的平均照度值宜为相邻机动车道的1/2；
4．规定的平均亮度（或照度）值均为维持值，新安装光源、灯具的道路，其路面的初始亮度（或照度）值应相应提高30-50%；
5．选定道路照明标准时，要考虑城市的性质和规模，一般中小城市可视道路类型采用低1级的标准。
一、光源和灯具的选择
1．光源的选择
（1）太阳能道路照明应采用新型高光效灯具，不应采用白炽灯等光效偏低的灯具。
（2）选择光源应符合下列规定：
①快速路和对颜色识别要求不高的市郊道路宜采用低压钠灯、大功率LED或电磁感应无极灯；
②主干路和次干路宜采用LED或电磁感应无极灯；
③支路和居住区道路，宜采用LED、电磁感应无极灯、高效直流节能灯。
2．灯具的选择
(A)机动车道应采用功能性灯具。
（1） 快速路、主干路必须采用截光型、半截光型灯具；
（2） 次干路应采用半截光型灯具
（3） 支路宜采用半截光型灯具
(B)禁止机动车通行的商业街道、居住区道路、人行地道、人行天桥以及有必要单独设灯的非机动车道宜采用装饰性和功能性结合得好的灯具或具有较高机械强度的装饰性灯具。
(C)采用高杆照明时，宜采用光束比较集中的泛光灯。
(D)照明标准高、环境污染严重、维护困难的道路和场所宜采用防尘防水级别较高的灯具。
（E)空气中酸碱等腐蚀性气体含量高的地区或场所宜采用耐腐蚀性较高的灯具。
（F）发生强烈震动的场所宜采用带减震措施的灯具。
二、布灯方式和要求
1．布灯方式
常规照明有单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、横向悬索布置和中心对称布置五种基本布灯方式，如图1所示。
(1)单侧布置；(2)双侧交错布置；(3)双侧对称布置；(4)横向悬索布置；(5)中心对称布置
2．相关要求
（1）采用常规照明方式时，灯具的配光类型、布灯方式、安装高度和间距应符合的条件如表2所示。
表2 灯具的配光类型、布灯方式与安装高度、间距的关系
配光类型 截光型 半截光型 非截光型
布灯方式 安装高度H(m) 间距S(m) 安装高度H(m) 间距S(m) 安装高度H(m) 间距S(m)
单侧布置 H≥Weff S≤3H H≥1.2Weff S≤3.5H H≥1.4Weff S≤4H
交错布置 H≥0.7Weff S≤3H H≥0.8Weff S≤3.5H H≥0.9Weff S≤4H
对称布置 H≥0.5Weff S≤3H H≥0.6Weff S≤3.5H H≥0.7Weff S≤4H
注：Weff为路面有效宽度(m)
(2)灯具的悬挑长度不宜超过安装高度的1/4，灯具的仰角不宜超过15度。
三、系统组成
系统由太阳能电池板、蓄电池、控制器、光源、灯罩、灯杆、蓄电池密封箱、电池板固定架、线缆配件等组成。
四、各类光源对比
太阳能灯具中的光源主要有：节能灯、无极灯、低压钠灯、LED、高压钠灯、金属卤化物灯。
（1）低压钠灯
特点：发光效率高、寿命长、光通维持率高、透雾性强，但显色性差。
用途：隧道、港口、码头、矿场等照明。
（2）高压钠灯
特点：寿命长、光效高、透雾性强。
用途：道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等
（3）金属卤化物灯
特点：寿命长、光效高、显色性好。
用途：工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育场馆照明以及道路照明等。
（4）高频无极灯
特点：超长寿命（40000-80000h）、无电极、瞬间启动和再启动、无频闪、显色性好。
用途：公共建筑、商店、隧道、步行街、高杆路灯、保安和安全照明及其他室外照明等。
（5）发光二极管-LED
LED是电致发光的固体半导体光源。
特点：高亮度点光源、可辐射各种色光和白光、0-100%光输出（电子调光）、寿命长、耐冲击和防震动、无紫外（UV）和红外（IR）辐射、低电压下工作。
用途：交通信号灯、高速道路分界照明、道路护栏照明、汽车尾灯、出口和入口指示灯、桥体或建筑物轮廓照明及装饰照明等。
几种光源主要性能指标见表3。
表3主要电光源的技术性能指标
光源种类 光效（lm/w） 显色指数（Ra） 色温（k） 平均寿命（h）
普通照明白炽灯 15 100 2800 1000
卤钨灯 25 100 3000 2000-5000
普通荧光灯 70 70 全系列 10000
三基色荧光灯 93 80-98 全系列 12000
紧凑型荧光灯 60 85 全系列 8000
高压汞灯 50 45 3300-4300 6000
金属卤化物灯 75-95 65-92 3000/4500/5600 6000-20000
高压钠灯 100-120 23/60/85 1950/2200/2500 24000
低压钠灯 200 1750 28000
高频无极灯 55-70 85 3000-4000 40000-80000
五、太阳能灯具光源选择
庭院灯：节能灯、LED；
路灯：无极灯、低压钠灯、金卤灯；
庭院灯通常高度范围一般为：2.5m-4.5m；
光源类别：7w、9w、11w、13w、15w、18w、两个5w、两个7w、两个9w直流节能灯，根据客户不同的亮度要求选择。
一般情况：
2.5m庭院灯可选择9w节能灯；
3-3.5m庭院灯可选择11w或两个5w节能灯；
4-4.5m庭院灯可选择13w或两个7w节能灯。
根据实际需要，上述配置可根据具体亮度情况和成本要求适当升高或降低光源配置功率。
路灯通常高度范围一般为：5m-12m。
光源类别：20-70w大功率LED；18w、35w、55w低压钠灯；23w、40w、60w、80w无极灯。
一般情况：
5m-6m路灯可选择20wLED、18w低压钠灯或23w无极灯；
6m-7m路灯可选择25-30wLED、35w低压钠灯或40w无极灯；
7m-8m路灯可选择30-40wLED、35w、55w低压钠灯或60w无极灯；
8m-10m路灯可选择40-60wLED、55w低压钠灯或80w无极灯；
10m-12m路灯可选择50-80wLED、55w低压钠灯、两个35w低压钠灯或80w、120w无极灯；
根据实际需要，上述配置可根据具体亮度情况和成本要求适当升高或降低光源配置功率。
7太阳能灯具照明控制形式
太阳能灯具照明控制形式有：光控开-光控关、光控开-时控关、时控开-时控关、傍晚-凌晨开两端时控、主辅灯双路控制。
光控开-光控关：傍晚当光线强度低于一定值时，光源自动点亮，清晨当光线强度高于一定值时，光源自动熄灭。
光控开-时控关：傍晚当光线强度低于一定值时，光源自动点亮，开始计时，当达到预定关灯时间时，光源自动熄灭。
时控开-时控关：傍晚当达到预先设定的开灯时间时，光源自动点亮，清晨当达到预先设定的关灯时间时，光源自动熄灭。
傍晚-凌晨开两端时控：傍晚当光线强度低于一定值时，光源自动点亮，当达到预定关灯时间时，光源自动熄灭；凌晨当达到预定开灯时间时，光源自动点亮，清晨当光线强度高于一定值时，光源自动熄灭。
主辅灯双路控制：光源分成主灯和辅灯两路，傍晚当光线强度低于一定值时，光源自动点亮，主辅灯均可分别进行关灯时间控制，以组合出主辅灯不同的工作模式。