隧道灯的设计原理
日期: 2021-12-31 09:16 点击: 次
道路配光设计的目的是为驾驶员提供舒适的照明环境，保证道路交通安全。在不同的道路环境中，要有相对应的配光设计，其中隧道是一个特殊的道路照明环境。在大多数的隧道中，车辆单向行驶，来自上前方灯具的直接灯光和下前方地面的反射光构成了驾驶员的视觉效果，如图 2 所示。隧道灯具的配光设计要保证路面亮度有足够均匀度的同时，尽量减少灯光对人眼的直接照射 (减少眩目)。灯具发出的光线可以分为两类，正向传播光线和逆向传播光线。正向传播光线只会产生反射光，形成路面亮度; 小角度的逆向传播光线产生反射光，形成路面亮度，而大角度的逆向传播光线能直接入射到人眼，形成光幕而产生眩目。光幕的影响越大，人眼对物体的分辨能力就越弱。光幕的影响程度用眩光限制阈值增量 (TI) 来衡量，《城市道路照明设计标准 CJJ45—2006》规定了三种道路类型中 TI 的初始最大值。在道路照明中，路面亮度在 0. 05cd/㎡ ～ 5cd/㎡的情况下，可用以下公式计算: 其中，Lv为等效光幕亮度; Lav为路面平均亮度; n为同排 500m 范围里的灯具总数; K 为年龄系数，一般取10 (23 岁观察者); Eeyei为第i个灯具在人眼视线方向上在视网膜上的照度; θi为第i个灯具入射到人眼的光线方向与人眼视线方向的夹角。
一般驾驶员注意的区域在正前方60～160 米，相对于水平面的角度约为 1°。因此，在灯杆高度和灯杆间距一定的情况下，要减小灯具大角度的光强值以降低 TI 值，如图3所示。
从道路照明质量方面看，给驾驶员视觉舒适性带来影响的主要有 “斑马纹”和眩光。“斑马纹”主要是由路面的纵向亮度均匀度 (UI值) 过低造成的，而眩光则是由于灯具纵向 (沿车道方向) 的发光角度过大。增大灯具的纵向发光角可以提高 UI值，但是这使得眩光光线的Eeyei过大，增加了 TI值。因此，提高亮度均匀度和降低眩光值之间就存在着竞争关系。
不同于传统隧道灯沿沿车道方向的对称配光(完全对称或半偏光)，完全非对称 (全偏光) 的配光更具有灵活性。首先，完全非对称配光可使逆向传播的光线角度不会过大，而正向传播的光线角度适当放大一些，能量更多一些，以保证隧道路面有足够大的亮度均匀度。其次，在两灯之间的考察区域内，亮度是由主要相邻的两个灯具的光线引起的，非对称设计相对于对称配光设计来说，亮度均匀的优化设计就增加了一个自由度。
