電磁感應(yīng)燈:智能道路照明的一個(gè)新選擇
摘要: 本文主要討論了電磁感應(yīng)燈在道路照明中應(yīng)用的可行性。通過分析電磁感應(yīng)燈的特點(diǎn)、道路照明的要求和視覺研究
前言:道路照明目的是在夜間為車輛駕駛者及路邊行人提供良好的視見環(huán)境,達(dá)到保障夜間交通安全,提高交通運(yùn)輸效率,方便人民生活。根據(jù)最近研究表明,合理的夜間道路照明至少可以會(huì)降低30 %的城市道路交通事故率、45 %的鄉(xiāng)村道路交通事故率和30 %的高速公路交通事故率。另外,合理的道路照明還能提高交通引導(dǎo)性,從而提高道路的利用率,降低犯罪率,對(duì)提高環(huán)境的舒適度以及美化城市也有重要意義。目前人們節(jié)約能源、節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)逐步得到增強(qiáng),實(shí)現(xiàn)高效、合理、舒適、便捷的照明是發(fā)展的趨勢(shì)。當(dāng)前各大城市的路燈的光源主要為高壓鈉燈和汞燈,隨著電磁感應(yīng)燈的不斷成熟,道路照明的光源也有了更多的選擇,可以使道路照明更舒適多樣。
不同道路對(duì)光源的要求不同
城市道路的功能主要有三個(gè)方面:交通功能、城市景觀功能和環(huán)境功能。在傳統(tǒng)的城市道路照明中,比較重視道路的交通功能,而忽略景觀環(huán)境功能。事實(shí)上城市道路是城市景觀的不可缺少的組成部分,特別是在夜晚道路照明對(duì)城市景觀有結(jié)構(gòu)性作用。對(duì)不同道路照明來講,其強(qiáng)調(diào)的功能是不同的,通常主干道路及高速公路、鄉(xiāng)村道路和隧道主要考慮交通功能,住宅區(qū)道路、次要道路及工廠區(qū)道路主要考慮交通和人身安全,而商場(chǎng)購(gòu)物區(qū)及公園廣場(chǎng)等公共空間需要考慮景觀和環(huán)境功能。依據(jù)城市道路照明的不同功能要求,對(duì)各種道路照明作簡(jiǎn)單分析如下:
1 景觀道路
景觀道路照明以景觀形象的提升為目的,照明方式以功能性照明和裝飾性照明并重。光源光色易采用高色溫如冷白色,給人們帶來現(xiàn)代、新鮮和醒目的視覺感受,顯色性要求高。
2 高速路
高速路車流量大,車速高,全封閉或高架,無非機(jī)動(dòng)車道,機(jī)動(dòng)車道設(shè)置中央隔離帶,道路使用者類型比較單一,主要是高速行駛的各種機(jī)動(dòng)車輛,照明應(yīng)側(cè)重為機(jī)動(dòng)車駕駛員提供安全駕駛的條件,以功能性照明為主,禁止裝飾照明,禁止動(dòng)態(tài)照明。在光色與光源類型的選擇上應(yīng)盡量使用節(jié)能高效并具有良好的視覺功效的光源。燈具尺度應(yīng)較大,燈具風(fēng)格應(yīng)簡(jiǎn)潔明快,具有現(xiàn)代感,避免過多裝飾。
3 歷史文化街、步行商業(yè)街
歷史文化街在一些歷史文化名城尤為重要。交通特點(diǎn)是步行流量大,道路照明應(yīng)著重考慮行人,應(yīng)增大裝飾型照明的比例,和突出傳統(tǒng)歷史文化。在此區(qū)域,照明設(shè)施的樣式風(fēng)格有著格外重要的角色,燈具風(fēng)格、光色關(guān)系到是否能夠保護(hù)獨(dú)具特色的歷史文化名城風(fēng)貌,充分體現(xiàn)歷史文化街區(qū)文化內(nèi)涵。
步行商業(yè)街是人們購(gòu)物消費(fèi)的地方,道路照明應(yīng)烘托出繁華、熱鬧而濃厚的商業(yè)氛圍,對(duì)購(gòu)物者形成心里誘導(dǎo)。可選用非截光燈具(如磨沙玻璃罩),因?yàn)樵谝圆叫袨橹鞯牡缆氛彰髦校9鈫栴}對(duì)步行者并沒有形成較多不利影響,相反適當(dāng)閃爍的燈光常常有助于產(chǎn)生一種誘人與生機(jī)勃勃的氣氛。光色可采用暖白色、冷白色、中性白等高顯色性的白色調(diào)。在此類道路中,道路寬度一般較小,進(jìn)行照明不需要大功率的光源與很高的安裝高度,具有良好顯色性的、較小功率的光源和小型化的燈具尺度應(yīng)為首選。燈具風(fēng)格強(qiáng)調(diào)具有藝術(shù)人文特色,能良好的體現(xiàn)當(dāng)?shù)匚幕滋N(yùn)。
4 商業(yè)性交通干道
由于道路兩側(cè)商業(yè)發(fā)達(dá),有多處大型的購(gòu)物、餐飲、娛樂場(chǎng)所,具有較充足的步行空間,機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車的停車場(chǎng),考慮人群的安全與購(gòu)物環(huán)境及交通目的,既擔(dān)負(fù)城市交通性干道的功能又附有大量商業(yè)服務(wù)設(shè)施和其它類型公建,車流人流之間沖突大。照明方式主要采用高顯色性的白光照明,白光照明比黃光照明能獲得更多的信息量(從視覺獲得)。在此種商業(yè)性交通干道類別中,道路特性比較明顯,車流與人流的交互程度遠(yuǎn)高于一般交通性干道,行人流量大,行為活動(dòng)復(fù)雜,如購(gòu)物、餐飲、娛樂等等,視覺信息的需求量大,對(duì)顯色性和視覺舒適度的需求也必然上升到新的高度。因此,白光照明是推薦的最佳照明方式,搭配不同的色溫來營(yíng)造不同的環(huán)境氣氛。
5 交通干道、貨運(yùn)干道
交通干道是連接城市內(nèi)各區(qū)的主要道路,為貫穿全市或組團(tuán)之間的交通服務(wù),道路兩側(cè)較少有吸引大量車流人流的公共建筑物出入口。貨運(yùn)干道是城市交通的重要組成部分,擔(dān)負(fù)對(duì)外交通功能,車流量大,車速較高,道路使用者類型比較單一,以貨運(yùn)機(jī)動(dòng)車為主,此類道路以功能性照明為重點(diǎn),道路照明主要為駕駛員提供安全駕駛的條件為目標(biāo),光源盡量節(jié)能高效,對(duì)顯色性和光色要求不高。
6 交通支路
交通支路主要承擔(dān)短距離交通,非機(jī)動(dòng)車和進(jìn)出街區(qū)的機(jī)動(dòng)車通行,道路使用者以行人,非機(jī)動(dòng)車為主,照明方式采用常規(guī)照明,裝飾與照明相結(jié)合。光源的選擇范圍比較廣,應(yīng)在一定照明水平的基礎(chǔ)上,注重裝飾性和藝性。
因此,在選擇道路照明光源時(shí),要考慮歷史人文和地域特點(diǎn),根據(jù)不同道路照明的不同要求,以人為本,因路制宜,合理分析,采用相應(yīng)的光源使道路照明達(dá)到安全舒適、眩光少、光污染少、節(jié)約電能、美化環(huán)境的要求。
電磁感應(yīng)燈的基本特點(diǎn)
基于LVD電磁感應(yīng)燈的工作原理,我們可以簡(jiǎn)要分析其基本特點(diǎn):
1) 長(zhǎng)壽命
由于燈沒有電極結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使其壽命要比傳統(tǒng)的燈長(zhǎng)很多。燈的壽命主要取決于鎮(zhèn)流器。隨著電子學(xué)的進(jìn)步,鎮(zhèn)流器的壽命可以達(dá)到60 000小時(shí)。
2)良好光性能
LVD電磁感應(yīng)燈有較高的光效,特別是大功率的燈。例如,200W的燈光效可以超過80lm/W。由于汞齊技術(shù)的使用,使燈在冷端溫度在60~120℃變化仍有穩(wěn)定的光性能。
3)瞬時(shí)的啟動(dòng)和再啟動(dòng)
啟動(dòng)位相從E放電到H放電在電磁感應(yīng)燈中僅需幾個(gè)微秒,因此燈的啟動(dòng)和再啟動(dòng)時(shí)間非常短。
4)無閃爍
光源采用了高頻(230KHz)電子鎮(zhèn)流器來驅(qū)動(dòng),因此不會(huì)產(chǎn)生眼睛可以感受到的閃爍。
5)高功率因數(shù)
PFC電路IC芯片的應(yīng)用,使燈的功率因數(shù)可以達(dá)到0.95以上。
6)可調(diào)光鎮(zhèn)流器
如前所述,燈的調(diào)光由改變鎮(zhèn)流器的工作頻率來實(shí)現(xiàn)。調(diào)光范圍可以達(dá)到30%~100%。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),電磁感應(yīng)燈和金屬鹵化物燈相比,電磁感應(yīng)燈的由于較低的眩光而可見度高。而可見度道路照明的一個(gè)重要指標(biāo)。
視覺科學(xué)
在道路照明標(biāo)準(zhǔn)中,路面平均亮度往往小于2cd/m2 ,是屬于中間視覺范疇,所以不應(yīng)采用明視覺條件下的亮度值來評(píng)價(jià)道路照明效果,尤其是不能采用2視場(chǎng)條件下的亮度值來直接評(píng)價(jià),即不能直接采用亮度計(jì)測(cè)得的亮度值來直接評(píng)價(jià)。在中間視覺條件下,光源的發(fā)光效率等不僅與光源的光譜分布有關(guān),而且還與人眼的適應(yīng)水平有關(guān)。圖1是不同視覺狀態(tài)下人眼不同的光譜靈敏度曲線。因此,為使道路照明水平更符合實(shí)際視見效果,達(dá)到道路照明節(jié)能的要求,就必須合理確定人眼的不同適應(yīng)水平時(shí)光源的發(fā)光效率。我們通常說的光效都是明視覺狀態(tài)下的光效,在道路照明選擇光源是不僅要考慮明視覺時(shí)的光源效率,還需考慮中間視覺時(shí)光源的效率,電磁感應(yīng)燈的中間視覺光效比較高。
數(shù)字技術(shù)和太陽能的應(yīng)用
道路照明的節(jié)能和控制也隨著城市建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展而被提到了日益重要的位置, 智能化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前道路照明的必然發(fā)展趨勢(shì)。尋找降低能耗節(jié)約能源的途徑也已經(jīng)成為道路照明設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),我國(guó)城鎮(zhèn)在夜晚9 點(diǎn)后,大中城市在午夜12 點(diǎn)后,道路上行人、車輛已經(jīng)比較少。從這一時(shí)段直至清晨6點(diǎn)路燈熄滅,在交通流量低峰的道路上仍然保持較高照度顯然沒有必要。由于電磁感應(yīng)燈采用了IC技術(shù),可以比較容易地實(shí)現(xiàn)調(diào)光和智能控制,而且工作性能穩(wěn)定。
另一個(gè)比較好的節(jié)能途徑是采用太陽能的電磁感應(yīng)燈作為道路照明光源。太陽能是綠色能源,既無污染又節(jié)約能源,電磁感應(yīng)燈是綠色光源,長(zhǎng)壽命和高光效可以節(jié)約大量的電能和維修費(fèi)用。電磁感應(yīng)燈的高頻發(fā)生器內(nèi)部本身具備boost升壓電路,所以它對(duì)蓄電池的供電電壓的要求大大降低了,系統(tǒng)只要能提供150V的電壓,電磁感應(yīng)燈就能正常工作。這使得系統(tǒng)需要的太陽能電池?cái)?shù)目可以大大降低,成本也隨之降低了。
應(yīng)用展望
電磁感應(yīng)燈的照明技術(shù)和理念正被照明設(shè)計(jì)師和研究人員應(yīng)用到道路照明設(shè)計(jì)中去,特別是在智能化控制、太陽能照明等高科技方面。目前道路照明的電磁感應(yīng)燈燈具正在不斷開發(fā)中,由于電磁感應(yīng)燈的溫度不會(huì)超過180℃,所以設(shè)計(jì)的燈具可以采用真空鍍膜而不會(huì)脫落,因此燈具的光輸出可以維持在較高水平。相信隨著人們對(duì)電磁感應(yīng)燈的了解和研究,電磁感應(yīng)燈會(huì)在道路照明中得到更多的應(yīng)用,成為道路照明光源的新選擇。
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