-文字稿-
這是廣州市白云區珠水路的路燈工程圖紙。
在這條 10 米寬的雙車(chē)道上,每隔 30 米就有一根 10 米高 150W 的 led 路燈,這幾百根造價(jià) 7300 元的的路燈,會(huì )在日落后的 15 分鐘內打開(kāi),發(fā)出由藍光和黃色熒光粉混合而成的白光。
做一根路燈并不容易,太暗肯定不行,但是太亮又會(huì )閃瞎司機的眼睛。如何讓路燈恰到好處的發(fā)光?中國的 2600 萬(wàn)路燈又是如何被統一管理的?
首先我們需要明確兩個(gè)基本概念:光通量和光強。
光通量的單位是流明,代表光源的發(fā)光總量,除以給定方向上的立體角,就是光強。假設一個(gè)光通量 1000 流明的燈泡,平均向所有方向發(fā)光,則這個(gè)燈泡的光強是 1000/4π = 79.6 cd。
用來(lái)測量這些光度數據的設備叫分布光度計,這是一份專(zhuān)利。
分布光度計的核心結構是兩根相互垂直的旋轉軸。
垂直于水平面的旋轉軸兩端有光度探頭和攝像頭,被測光源在設備中央,縱軸繞光源旋轉一圈就能測量各個(gè)角度的光度數據。

之后把光源橫向旋轉,縱軸再次測量,再橫向旋轉,再測量,以此把光源橫向旋轉 360° 后,就能測出光源在各個(gè)發(fā)光平面上不同角度的發(fā)光強度。

有了確定距離的光強數據,我們就可以畫(huà)出路燈的配光曲線(xiàn)。
路燈的光強分布通常用 c-γ 坐標系表示,路燈是坐標系的中心點(diǎn),把路燈向路面做垂線(xiàn),把垂線(xiàn)平移就可以拉出一個(gè) c 平面,讓 c 平面圍繞垂線(xiàn)旋轉,就得到了各個(gè)角度上的 c 平面,其中 c=0° 和 c=180° 度與道路方向平行。

γ 表示光線(xiàn)和垂線(xiàn)的夾角,這樣,空間中的每一個(gè)方向就都能用 c 和 γ 來(lái)確定了。

確定一個(gè) c 平面角度,把這個(gè)平面上每個(gè) γ 角的光強數據帶入這張由 γ 角和光強值構成的圖表中(以光通量為 1000 lm 進(jìn)行換算),把所有點(diǎn)連起來(lái),就能得到測路燈在這個(gè) c 平面上的配光曲線(xiàn)。

配光曲線(xiàn)意味著(zhù)什么?
這是我們根據左上角的配光曲線(xiàn)渲染出來(lái)的路燈模型,這個(gè)綠色光圈上的每一個(gè)點(diǎn)的光強都對應著(zhù)配光曲線(xiàn)上對應 y 角的光強值。

那我們現在來(lái)思考一個(gè)問(wèn)題,合理的路燈配光曲線(xiàn)應該是什么樣的?
首先,曲線(xiàn)應該足夠平滑,不要讓人感覺(jué)忽明忽暗。

然后,在你距離路燈較遠時(shí),路燈應該發(fā)出更強的光,這樣,你在每個(gè)位置的感受到的亮度才能差不多。

最后,為了防止眩光,80 度 γ 角以上應該限制光強,這種形狀也被業(yè)內稱(chēng)為蝙蝠翼式配光。

根據不同的配光方式,我們可以把路燈分為三類(lèi)——截光型,半截光型,非截光型。
這樣分類(lèi)是為了限制司機敏感角度的光線(xiàn)強度,防止眩光。

這個(gè)一份半截光型路燈的測試報告,總光通量 4646 流明,平均光強 1321 cd ,相當于 1300 支蠟燭。
但在 90° γ 角上的光強最高也不超過(guò) 30 cd,幾乎感覺(jué)不到光線(xiàn)。而截光型對于 80/90° γ 角光強的限制會(huì )更低。

根據住建部發(fā)布的《城市道路照明設計標準》,中國的道路照明分為三類(lèi),機動(dòng)車(chē)道照明、交會(huì )區照明和人行道照明。
機動(dòng)車(chē)道照明中,大于 40km/h 的主干路與快速路必須用截光型路燈,速度較低的次干路和支路可以用半截光路燈。

而路燈的類(lèi)型又會(huì )影響路燈的高度、間距,不同的道路也有不同的路燈配置方案,時(shí)間有限,我們無(wú)法一一展開(kāi),感興趣的觀(guān)眾可以在我們的公眾號回復「路燈」獲取關(guān)于路燈配置的相關(guān)規定。

今天,中國最大多數的路燈都可以被實(shí)時(shí)監控,并獨立控制。
這是2017年末更新的《路燈控制管理系統》國家標準,控制系統是一個(gè)三層結構:主站層、管理層、控制層。

控制層是安裝在路燈電源內的單燈控制器,測量路燈的電流、電壓、溫度,上報給管理層。

管理層是一個(gè)安裝在路燈變電柜里的集中控制器,采集一條路上幾十根路燈的參數、運行情況、用電量等數據,通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)上傳回主站層。

主站層將整合所有的路燈狀態(tài)和數據,管理員能通過(guò)軟件監控整個(gè)區域的路燈情況,并獨立控制每一根路燈。

隨著(zhù)智能控制系統的完善,未來(lái)的路燈將越來(lái)越智能。
2015 年,中國幾十個(gè)城市開(kāi)始陸續試點(diǎn)集成充電、監控、報警等功能的智能路燈。你在看路燈的時(shí)候,路燈其實(shí)也在盯著(zhù)你。

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