楊學(xué)沛

在確定一條道路上需要多少燈具，燈具類型選擇之前，首先要確定所要設(shè)計(jì)工程中的道路類型和等級(jí)，并據(jù)此提供相應(yīng)的照明設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合所在水利工程實(shí)際，就車速、車流量、交通構(gòu)成、不同類型交通車道隔離狀況、道路交匯區(qū)分布密度、周圍環(huán)境的亮度情況等多個(gè)方面，進(jìn)行實(shí)地考察，將每個(gè)因素定量化，并在燈具選擇時(shí)體現(xiàn)綠色、節(jié)能、環(huán)保照明理念，以實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約、環(huán)境友好和照明品質(zhì)的目標(biāo)。

1.根據(jù)道路等級(jí)選擇燈具

1.1 計(jì)算依據(jù)

根據(jù)道路的交通功能和對(duì)周圍居住的百姓的服務(wù)功能等。道路的劃分主要可以歸納為以下5 種類型包括：快速路、主干路、次干路、支路、居住區(qū)道路。

工程為水庫(kù)堤頂路照明設(shè)計(jì)，堤頂路總長(zhǎng)度為10530m。根據(jù)實(shí)際情況調(diào)查，堤頂路為兩個(gè)大型村鎮(zhèn)之間的連接路，在功能上可劃分為次干路。

1.2 平均照度計(jì)算公式

道路照明工程為燈具均勻分布的戶外照明情況，在計(jì)算平均照度的時(shí)候一般采用利用系數(shù)法，利用該方法計(jì)算的結(jié)果比較準(zhǔn)確。

利用系數(shù)曲線法，計(jì)算公式為Eav=ΦUKN/SW。

道路照度計(jì)算公式：

式中：

Eav—路面上的平均照度，lx；Φ—光源光通量，lm；

U—利用系數(shù)，根據(jù)燈具安裝高度、懸臂長(zhǎng)度和仰角，從《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P407,燈具利用系數(shù)曲線圖中查得，（此次計(jì)算取0.6）；

K—維護(hù)系數(shù)，（室外環(huán)境，維護(hù)系數(shù)為0.65）；

N—光源數(shù)量；

S—道路寬度；

W—燈桿間距。

1.3 平均照度計(jì)算過(guò)程

根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45-2015）4.1.1 次干路和支路可選擇高壓鈉燈、發(fā)光二極管或陶瓷金屬鹵化物等。設(shè)計(jì)選用發(fā)光二極管（LED）燈光源。僅計(jì)算路面平均照度及照明功率密度。

光源光通量根據(jù)選用的燈具廠家提供的數(shù)據(jù)：35WLED 路燈取3150lm；燈具利用系數(shù)，LED 燈取0.6；維護(hù)系數(shù)，LED 燈取0.65。

機(jī)動(dòng)車道路寬度6m，路燈采用兩側(cè)對(duì)稱布置，間距25m，路燈間距25m。

機(jī)動(dòng)車道照度（次干路）

1.4 功率密度計(jì)算

計(jì)算公式：

LPD—照明功率密度;

∑P—裝設(shè)光源的功率和鎮(zhèn)流器；

S—道路面積。

機(jī)動(dòng)車及人行道道路功率密度計(jì)算：

2.照明節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)概述

我國(guó)早在上世紀(jì)九十年代就已經(jīng)開始準(zhǔn)備啟動(dòng)綠色照明的計(jì)劃，并隨后正式制定推出了《中國(guó)綠色照明工程實(shí)施方案》，又在21 世紀(jì)初期由聯(lián)合國(guó)計(jì)劃開發(fā)署和聯(lián)合國(guó)的環(huán)境基金（GEF），協(xié)同中國(guó)制定了“十五”期間綠色照明的實(shí)施計(jì)劃，中國(guó)的綠色照明事業(yè)發(fā)展有了明顯的進(jìn)步，并取得了顯著成效。近年來(lái)，綠色照明的標(biāo)準(zhǔn)體系也在不斷的進(jìn)步完善。

設(shè)計(jì)是實(shí)施綠色照明的關(guān)鍵因素和重要環(huán)節(jié)，必須給予高度的重視。整體方案都是在設(shè)計(jì)中確定的，合理選擇照明器材是實(shí)現(xiàn)綠色照明的有效方法。在滿足同照度要求時(shí)，節(jié)能型燈具（如LED 燈）的耗能僅為普通白熾燈的十分之一，且LED 燈的有效使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白熾燈的壽命。

2.2 設(shè)計(jì)要求

近年來(lái)，LED 燈具的照明技術(shù)發(fā)展迅速，使用LED 燈具制作的路燈，具有效能高、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、顯色指數(shù)高，更適合采用太陽(yáng)能光伏技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)，是城市綠色照明的重要進(jìn)步。

當(dāng)燈具采用發(fā)光二極管時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：一是燈具的功率因數(shù)應(yīng)大于等于0.9。二是燈具效能應(yīng)滿足下表的要求：見(jiàn)表1。三是在標(biāo)稱工作狀態(tài)下，燈具在持續(xù)工作3000h 的光源光通量維持率≥96%，燈具持續(xù)工作6000h 的光通量≥92%。四是燈具的電源模組應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《燈的控制裝置第14 部分：LED 模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求》GB19510.14 的要求，且可現(xiàn)場(chǎng)替換，替換后的等級(jí)不應(yīng)降低。五是燈具防護(hù)等級(jí)≥IP65。六是燈具電源應(yīng)通過(guò)國(guó)家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證。

2.3 太陽(yáng)能板功率及蓄電池容量計(jì)算

太陽(yáng)能不僅因?yàn)樗乾F(xiàn)今最清潔的能源，還由于其取之不盡的特點(diǎn)，符合如今綠色照明的要求，積極利用太陽(yáng)能源，開發(fā)利用可再生能源，實(shí)現(xiàn)綠色照明的目標(biāo)，具有重要意義。近年來(lái)，在國(guó)家的大力支持下，太陽(yáng)能發(fā)電，太陽(yáng)能照明發(fā)展迅速，應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越廣泛。

工程選用太陽(yáng)能燈具功率為35W/臺(tái)，供電電壓為DC24V。根據(jù)實(shí)際需求要求燈具每天100%全功率使用時(shí)間為4h，50%半功率使用時(shí)間為4h，并且能夠在連續(xù)一周陰雨天氣時(shí)提供穩(wěn)定的電能輸出，在計(jì)算太陽(yáng)能發(fā)電板的功率及儲(chǔ)能電池容量時(shí)要同時(shí)滿足燈具功率和工作時(shí)間的需求。

經(jīng)查詢?cè)摰貐^(qū)年平均日照時(shí)間為5h 左右，最佳傾角為Φ+4。

路燈每天的耗電量=（全功率×工作時(shí)間+半功率×工作時(shí)間）/電壓。

P=（35×4+35/2×4）/24=8.75（Ah），蓄電池容量（Ah）=路燈每天耗電量×陰雨天數(shù)/0.85/0.6（0.85 為蓄電池充電效率，0.6 為蓄電池放電深度）。

C=8.75×5/0.85/0.6=85.8（Ah）根據(jù)蓄電池規(guī)格可選擇兩塊12V/96Ah 蓄電池，為L(zhǎng)ED 路燈提供DC24V 供電電壓。

太陽(yáng)能板功率=路燈每天的耗電量/0.85×1.5×17.5/年平均日照時(shí)間（0.85 為蓄電池的充電效率、17.5 為太陽(yáng)能板輸出電壓、1.5 為太陽(yáng)能組件綜合利用系數(shù)，包括太陽(yáng)能組件類型修正系數(shù)、當(dāng)?shù)仄骄照諘r(shí)間、安裝傾角修正系數(shù)，太陽(yáng)能組件表面污染修正系數(shù)，太陽(yáng)能組件裝換效率等）。

Wp=8.75/0.85×1.5×17.5/5=54（W）取整數(shù)為60W。根據(jù)太陽(yáng)能板規(guī)格選擇兩塊17.5V/60W 太陽(yáng)能板。

3.結(jié)語(yǔ)

從燈具選擇和綠色照明兩方面行討論，在實(shí)際設(shè)計(jì)中還有很多方面需要研究注意，例如燈具選擇除了光源選擇外，在燈具外形選擇是還應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厝宋?、歷史、環(huán)境等因素多方面進(jìn)行考慮，綠色照明也遠(yuǎn)不止是推廣應(yīng)用節(jié)能燈，還要合理地規(guī)劃照明時(shí)間、照明地點(diǎn)。我國(guó)的照明設(shè)計(jì)由于起步較晚，且大多數(shù)由電氣設(shè)計(jì)人員兼作照明設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)中難免研究不深、不夠標(biāo)準(zhǔn)，所以我們更要認(rèn)真深入學(xué)習(xí)，在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考量、不斷完善。