一種低燈位正向照明路燈的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種低燈位正向照明路燈，其包括燈體基座、防眩光結構、光源、驅動電路、固定裝置及管線，該防眩光結構、該光源、該驅動電路均置于該燈體基座的中空燈體內(nèi)形成集成化路燈，該驅動電路收容于該燈體基座內(nèi)并與該管線連接，該光源上方設置有遮光板，該固定裝置設置于所道路兩側的欄桿或護墻上，該光源中用于正向照明的光源的功率為2W至12W，色溫不高于4000K，投光方向與所在車道的車行方向的水平角度為5°至65°，?65°至?5°，照射空間為燈高位置下方空間，且無仰角散射；上述結構，不僅具有較高的環(huán)保性、整體性、適用范圍廣泛性以及循環(huán)利用性，而且易于實現(xiàn)整個照明路燈的一體化集成的同時，還能避免眩光現(xiàn)象及提供報警功能以降低二次事故發(fā)生的幾率。
【專利說明】
一種低燈位正向照明路燈
技術領域
[0001] 本實用新型屬于道路照明技術領域，尤其涉及一種用于對普通或特殊道路、高速 公路、以及橋梁和高架橋道路進行照明的低燈位正向照明路燈。
【背景技術】
[0002] 常規(guī)照明方式的高速公路(包括封閉的快速道路）路燈，采用HPS或LED光源，安裝 高度為l〇m_12m，安裝間距為30-40m，單燈功率為150-250W，這種照明方式構成目前主流照 明方式，我們稱之為"傳統(tǒng)照明方式"。該照明方式存在以下問題：
[0003] (1)眩光問題
[0004] 在道路照明中，眩光為重要的評價指標。傳統(tǒng)照明方式下，單燈功率大、亮度高，在 視線方向會產(chǎn)生較強的影像導致該行車方向上車的前上方產(chǎn)生強烈眩光。目前，道路照明 設計規(guī)范要求采用截光、半截光型路燈來減少此種眩光情況的發(fā)生。這一措施雖然可以限 制眩光但無法消除眩光。產(chǎn)生眩光的原因是：以截光型燈具(包括HPS燈和LED燈)為例，其光 路主要照射部分并不投射到機動車駕駛員眼中，從這個意義上說，截光型燈具基本避免了 直接眩光。但是，該型燈具總是存在一個亮度很高的發(fā)光面，由于該發(fā)光面與駕駛員之間存 在高度差H，則總存在視角α使得駕駛員可直視該發(fā)光面，從而造成來自前上方的路燈發(fā)光 面產(chǎn)生眩光（參圖1所示）。這一眩光不是傳統(tǒng)意義上的直接眩光，但仍然屬于失能眩光，該 眩光存在的充分條件是:α>0。而產(chǎn)生直接眩光的根本原因是路面與駕駛員位于光源同側， 且光源直接暴露于駕駛員前方視域內(nèi)。
[0005] (2)無效照明問題
[0006] 請參圖2所示，為提高照度均勻度，高燈位照明方式將光源以下空間盡可能均勻照 亮，形成如圖2所示的光照區(qū)。對于封閉的快速道路，機動車駕駛員僅需觀察路面及道路前 方情況而不需要同時觀察道路內(nèi)外的目標情況。因此，道路照明并不需要路面上方接近l〇m 高的光照空間，其光照空間可降低至一半甚至更低，駕駛員識別道路路面和前方障礙物主 要依靠這一光照空間內(nèi)的照明，我們將這一高度內(nèi)的光照空間稱為有效光照區(qū)域。事實上， 只有有效光照區(qū)域內(nèi)的有效照明分量是有效照明，無效照明包括無效光照區(qū)的照明及有效 光照區(qū)域內(nèi)的無效照明分量。顯然，現(xiàn)行高燈位照明方式存在大比例的無效光照區(qū)。同時， 根據(jù)余弦定律，即使在有效光照區(qū)域內(nèi)，現(xiàn)行高燈位照明方式也存在大比例的無效照明分 量;另一方面，根據(jù)平方反比定律，現(xiàn)行高燈位照明的照度垂直分布規(guī)律是上亮下暗，這使 得處于上部的無效光照區(qū)的照度會高于位于下部的有效光照區(qū)的照度，這顯然與駕駛員觀 察所需要的上暗下亮的照明基本需求相悖。
[0007]傳統(tǒng)照明方式下，對于路面的有效照明僅占全部照明中的很小一部分，無效照明 分量遠大于有效照明分量，因而傳統(tǒng)照明方式對于路面照明的能量功效極低。因此，現(xiàn)行主 流照明方式都存在大比例無效照明及違背照明基本需求的問題。
[0008] (3)可見度低下問題
[0009] 傳統(tǒng)照明方式下，高燈位路燈的安裝間距為30m左右，這使得在道路的部分區(qū)域機 動車行進方向的垂直照度難以均勻(此非水平照度意義上的"斑馬線"）。有研究指出，在部 分區(qū)域的垂直照度非常弱，甚至接近于零。請參圖3所示，眾所周知，前方目標物表面亮度與 空間垂直照度存在準線性正相關關系，而亮度與前方目標可見度在中間視覺范圍亦分段的 呈現(xiàn)正相關關系。當垂直照度不均勻還將導致行車方向前方空間亮度不均勻（忽明忽暗）， 亦會降低前方目標可見度的RP值，而垂直照度的不均勻，一方面將導致部分暗區(qū)可見度較 低，同時也引起整體可見度的降低，這表明高燈位路燈照明方式下，存在可見度特別低的 區(qū)域。
[0010]以高燈位為特征的傳統(tǒng)照明方式是隨著高壓氣體放電光源的應用而誕生的，其上 述弊端已顯露，LED光源的出現(xiàn)，為解決上述問題提供了契機。LED具有亮度高、體積小、顯色 性高和低壓安全等特點。但目前LED應用于道路照明主要是與傳統(tǒng)光源(如HPS)進行簡單的 替換，LED路燈是以仿造"蛇頭燈"進行設計和制造的。由于此種方式僅是以LED光源替換HPS 光源，卻并未改變照明方式，因而不可能解決上述傳統(tǒng)照明方式存在的弊端。
[0011]傳統(tǒng)照明方式在本質上是一個燈(光源）同時承擔了路面照明、空間照明、復雜天 氣照明三重任務，它們在空間上相互制約，一些技術指標甚至相悖，例如亮度均勻性與眩 光，有些則不可能實現(xiàn)，例如越接近路面，照度越高。要突破傳統(tǒng)照明方式，LED路燈需要走 出簡單替代的模式，根據(jù)LED光源小功率及高光效的自身特點，進行自主型應用研發(fā)。
[0012] 近期，低燈位路燈照明方式開始出現(xiàn)，低燈位路燈照明中，燈具直接安裝在道路護 欄、隔離帶上，向路面投光，以滿足路面必要的照明需求。但現(xiàn)有的護欄燈基本上是用于景 觀照明，無法滿足行車道路的功能性照明。一種現(xiàn)有的低安裝高度路燈，其采用大功率光 源，安裝間距為8至11m，安裝高度在1.2m以內(nèi)，此種結構的路燈由于無法很好的配光，導致 路面均勻度較差。另一種現(xiàn)有的雙向低位LED道路燈，該燈采用LED作為光源，實際上只是普 通護欄燈，主要差別是普通護欄燈單側照明，而該燈可向兩側照明。實踐已證明，護欄燈不 能滿足快速道路照明規(guī)范所規(guī)定的指標。
[0013] 因此，設計一種能解決上述問題的低燈位正向照明路燈顯得尤為必要。 【實用新型內(nèi)容】
[0014] 本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種低燈位正向照明路燈，旨在其不僅 具有較高的環(huán)保性、整體性、適用范圍廣泛性以及循環(huán)利用性，而且易于實現(xiàn)整個照明路 燈的一體化集成的同時，還能避免眩光現(xiàn)象及提供報警功能以降低二次事故發(fā)生的幾率。
[0015] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種低燈位正向照明路燈，其包括燈體基座、防眩光結 構、正向照明光源、驅動電路、固定裝置及管線，所述防眩光結構、所述正向照明光源、所述 驅動電路均置于所述燈體基座的中空燈體內(nèi)形成集成化路燈，所述驅動電路收容于所述燈 體基座內(nèi)并與所述管線連接，所述正向照明光源上方設置有遮光板以使所述正向照明光源 形成無仰角散射，所述固定裝置設置于所道路兩側的欄桿或護墻上，所述正向照明光源的 功率為2W至12W，色溫不高于4000K，其投光方向與所在車道的車行方向的水平角度為5°至 65°，-65°至-5°，照射空間為燈高位置下方空間。
[0016] 進一步地，前述的防眩光結構為格柵或磨砂透鏡。
[0017] 進一步地，前述的燈體基座采用工程塑料一次壓制成型，其殼體內(nèi)添加有熒光粉。
[0018] 進一步地，前述的燈體基座的材質為鋁材或鋼材，其殼體內(nèi)貼有熒光紙。
[0019] 進一步地，前述的正向照明光源的電壓為直流12V或24V，其中12V電源可為汽車啟 動提供電源。
[0020] 進一步地，前述的低燈位正向照明路燈還包括報警照明光源，所述報警照明光源 的光色為單色或多個光色相間，其功率為0.1W至4W，并通過手動按鈕開閉。
[0021] 進一步地，前述的驅動電路采用供電線路控制方式用于對所述正向照明光源及所 述報警照明光源的運行狀態(tài)進行獨立控制。
[0022] 進一步地，前述的固定裝置為固定支架，所述固定支架為彈性金屬材質的雙三角 穩(wěn)定結構，所述固定支架包括連接部、與所述連接部相對設置的垂直支撐部、連桿及水平固 定部;所述連桿連接在所述連接部與所述垂直支撐部的一端，所述水平固定部水平連接在 所述連接部與所述垂直支撐部的另一端之間;所述連接部、所述垂直支撐部、所述連桿及所 述水平固定部在水平方向上圍成一三角形;所述水平固定部上設置有固定螺孔以將所述 固定支架連接至所述欄桿或護墻上。
[0023] 進一步地，前述的垂直支撐部包括有第一支撐部及與所述第一支撐部連接的第二 支撐部，所述第一支撐部沿平行于所述水平固定部的方向上的厚度大于所述第二支撐部的 厚度;所述第一支撐部上設置有兩個第一螺孔，所述第二支撐部上設置有一個第二螺孔，所 述第一螺孔與所述第二螺孔在垂直方向上圍成一三角形。
[0024]進一步地，前述的燈體基座的截面為圓形、橢圓形、三角形或多邊形;所述燈體之 間以電纜通過防水接線盒或防水接頭連接;所述燈體基座的安裝高度0.5m至1.5m，安裝距 離1.2m至10m。
[0025] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有益效果在于:本實用新型實施方式提供的低燈位 正向照明路燈，通過將傳統(tǒng)照明方式的集中式照明改為分布式照明，將高燈位安裝改為低 燈位安裝，將大功率光源改為小功率光源，使不同用途光源與燈具的效能最大化，從而使總 體照明的綜合最優(yōu)化;另外，本實用新型的低燈位正向照明路燈不僅具有較高的環(huán)保性、整 體性、適用范圍廣泛性以及循環(huán)利用性，而且易于實現(xiàn)整個照明路燈的一體化集成的同時， 還能避免眩光現(xiàn)象及提供報警功能以降低二次事故發(fā)生的幾率。
【附圖說明】
[0026] 圖1是傳統(tǒng)高桿路燈直接(失能)眩光的示意圖。
[0027] 圖2是傳統(tǒng)高桿路燈無效照明區(qū)域的示意圖。
[0028] 圖3是傳統(tǒng)高桿路燈由于路面亮度不均勻導致可見度降低的示意圖。
[0029]圖4是本實用新型實施例提供的低燈位正向照明路燈的正向照明光源與燈體基座 的結構示意圖。
[0030] 圖5是本實用新型實施例提供的低燈位正向照明路燈的報警照明光源與燈體基座 的結構示意圖。
[0031] 圖6是本實用新型實施例提供的低燈位正向照明路燈的支架的結構示意圖。
[0032] 圖7(a)是粗糙路面宏觀粗糙-微觀粗糙的示意圖。
[0033] 圖7(b)是粗糙路面宏觀粗糙-微觀光滑的示意圖。
[0034] 圖8(a)是光滑路面宏觀光滑-微觀粗糙的示意圖。
[0035] 圖8(b)是光滑路面宏觀粗糙-微觀光滑的示意圖。
[0036] 圖9是光滑路面微觀反射的示意圖。
[0037] 圖10是粗糙路面微觀反射的示意圖。
[0038]圖11是低燈位正向照明路燈垂直路面方向投光的示意圖。
[0039] 圖12是低燈位正向照明路燈平行路面方向投光的示意圖。
[0040] 圖13是眩光對于可見度影響的示意圖。
【具體實施方式】
[0041] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0042]請參閱圖4至圖6所示，本實用新型提供的低燈位正向照明路燈對普通或特殊道 路、高速公路、以及橋梁和高架橋道路進行照明，所述低燈位正向照明路燈包括燈體基座1、 防眩光結構2、正向照明光源30、驅動電路(未圖示）、固定裝置及管線4。所述防眩光結構2裝 設在所述燈體基座1的后端，且與所述防眩光結構2相對設置。所述驅動電路收容于所述燈 體基座1內(nèi)并與所述管線4連接，所述固定裝置設置于道路兩側的欄桿或護墻上。在本實施 例中，所述防眩光結構2、所述正向照明光源30、所述驅動電路均置于所述燈體基座1的中空 燈體內(nèi)形成集成化路燈，所述正向照明光源30上方設置有遮光板以使所述正向照明光源30 無仰角散射。
[0043]所述燈體基座1的材質可以為工程塑料、鋁材或鋼材，當所述燈體基座1采用工程 塑料時，其殼體內(nèi)添加有熒光粉；當所述燈體基座1采用鋁材或鋼材，其殼體內(nèi)則貼熒光 紙。所述燈體的截面為圓形、橢圓形、三角形或多邊形；且所述燈體之間以電纜通過防水接 線盒或防水接頭連接，且主要線路敷設在道路兩側矮墻的外側，在一般交通事故中，保證主 線路不受損害；部分線路可采用防水公母頭連接。所述燈體基座1的安裝高度〇.5m至1.5m， 安裝距離1.2m至10m。在本實施例中，所述燈體基座1采用工程塑料一次壓制成型。
[0044]所述正向照明光源30的電壓為直流12V或24V，其中12V電源可為汽車啟動提供電 源，所述正向照明光源30的功率為2W至12W，色溫不高于4000K，投光方向與所在車道的車行 方向的水平角度為5°至65°，-65°至-5°，照射空間為燈高位置下方空間。所述低燈位正向照 明路燈還包括用于報警照明的報警照明光源31，所述報警照明光源31的光色為單色或多個 光色相間，其功率為0.1W至4W，并通過手動按鈕開閉。
[0045] 所述驅動電路用于對所述正向照明光源30及所述報警照明光源31的運行狀態(tài)進 行獨立控制。其控制方式有兩種：1)供電線路控制：不同用途光源在供電線路方面自成回 路，獨立運行，利用供電線路分別控制光源的運行狀態(tài);2)控制線路控制:所有光源統(tǒng)一供 電，另設控制線路分別對光源的運行狀態(tài)進行控制。在本實施例中，所述驅動電路采用的控 制方式為供電線路控制。
[0046]請參圖6所示，所述固定裝置為燈體與欄桿、護墻連接的固定支架。在本實施例中， 所述固定支架6為具有彈性的雙三角穩(wěn)定結構的金屬支架。所述固定支架6包括連接部60、 與所述連接部60相對設置的垂直支撐部61、連桿63及水平固定部64。所述連桿63連接在所 述連接部60與所述垂直支撐部61的一端，所述水平固定部64水平連接在所述連接部60與所 述垂直支撐部61的另一端之間。所述垂直支撐部61包括有第一支撐部610及與所述第一支 撐部610連接的第二支撐部611，所述第一支撐部610沿平行于所述水平固定部64的方向上 的厚度大于所述第二支撐部611的厚度。所述第一支撐部610上設置有兩個第一螺孔6100， 所述第二支撐部611上設置有一個第二螺孔6110,所述第一螺孔6100與所述第二螺孔6110 在垂直方向上圍成一三角形。所述連接部60、所述垂直支撐部61、所述連桿63及所述水平 固定部64在水平方向上圍成一三角形。所述水平固定部64上設置有固定螺孔(未標號）以將 所述固定支架6連接至所述欄桿或護墻上。
[0047]下面接合實際說明本實用新型的低燈位正向照明路燈的照明原理：
[0048]通常，路面是駕駛員觀察前方障礙物的主要背景，提供必要的路面亮度和亮度均 勻度是快速道路特別是高速公路照明的基本要求，見表1。
[0049] 表1快速道路照明的多重需求
[0050]
[0051] 前兩項照明需求有明確的設計規(guī)范和檢測指標，后四項需求雖無明確的檢測指 標，但對于提高駕駛員視覺舒適度和行車安全是顯而易見的需求。
[0052] 快速道路路面目前有兩種主要材料，水泥和瀝青，前者其光滑程度及反射率高于 后者。在相關計算軟件中，分為R1到R4四類。針對不同路面條件，有兩種高效照明方式:低燈 位逆向照明與低燈位正向照明。
[0053]針對光滑路面的高效照明方式一一低燈位逆向照明 [0054]低燈位逆向照明依據(jù)的基本原理為：
[0055]數(shù)學分析與實驗均表明，在光滑、平整路面上，當光源以投光角度接近平行于路面 (低燈位）、照射方向與車行方向相反(逆向照明）照射前方路面時，駕駛員視線方向上可獲 得最高的路面反射亮度。進一步實驗表明，由于低燈位逆向照明方式具有極高照明效率，因 而這種照明方式顯示出明顯的節(jié)能效果。
[0056]針對粗糙路面的高效照明方式一一低燈位正向照明
[0057]低燈位正向照明是本實用新型將闡述的另一種高效照明方式，其基本依據(jù)為:實 驗表明：通過粗糙路面與水泥路面的結果對比可知，在粗糙路面上，正向照明取得的地面平 均亮度高于逆向照明取得的平均亮度;反之，在水泥路面上，逆向照明取得的平均亮度值高 于正向照明取得的平均亮度;在所有路面上，正向照明/逆向照明取得的地面平均亮度高于 橫向照明取得的平均亮度。在燈具各項參數(shù)保持一致的情況下，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因在于 地面材料的不同，粗糙地面顆粒突出，以不定向反射為主，水泥地面顆粒相對平整，以定向 反射為主。入射到路面上的光，一部分被路面反射到達觀察者的眼睛;路面反射特性不同， 反射光的方向和分布不同，亮度不同，因此路面的反射特性起著重要的作用。
[0058] 波格(bouguer，1970)在對粗糙路面的研究中，假定每一種路面均可視為有大量的 朝向不同的顆?；蛘叨嗝骟w所組成，每一顆粒或者多面體均為鏡面反射光;沙貝（Sabey， 1971)認為路面可根據(jù)宏觀和微觀結構來描述，宏-微觀描述既將宏觀與微觀分別用粗糙與 光滑來描述路面(參圖7(a)、圖7(b)、圖8(a)、及圖8(b)所示），共有4種情況:宏觀粗糙-微觀 粗糙(圖7(a))，宏觀粗糙-微觀光滑(圖7(b))，宏觀光滑-微觀粗糙，宏觀光滑-微觀光滑。瀝 青路面接近圖7(a)及圖7(b)類路面，普通水泥路面接近附圖8(a)、8(b)類路面。在干燥條件 下，決定入射到路面上的光被反射的方式，宏觀和微觀結構均起作用。上述描述以R系列路 面反射指數(shù)表示：
[0059] R1:1、瀝青類路面，包括含有15%以上的人造發(fā)光材料或30 %以上的鈣長石類的 石料；
[0060] 2、路面的80 %覆蓋有含碎料的飾面材料，碎料主要由人造發(fā)光材料或100 %由鈣 長石類的石料所組成;3、混凝土路面。
[0061 ] R2:l、路面紋理粗糙；
[0062] 2、瀝青路面，含有10%-15%的人工發(fā)光材料;3、粗糙、帶有礫石的瀝青混凝土的 路面，礫石的尺寸不小于1〇_，且所含礫石大于60% ;
[0063]對于新鋪設的瀝青砂：
[0064] R3:l、瀝青混凝土路面，所含的礫石尺寸大于10mm，紋理粗糙如砂紙；
[0065] 2、紋理已磨亮。
[0066] R4:l、使用了幾個月后的瀝青砂路面；
[0067] 2、路面相當光滑;通過實驗，路面亮度與路面材料的關系可清晰的體現(xiàn)出來。
[0068] 實驗結果表明，在宏觀光滑路面條件下，通常低燈位逆向照明方式下的平均亮度 更高，原因在于這一情況下，路面為光滑一粗糙或光滑一光滑模式，逆向射向路面的光線大 部分按照反射定律射向前方(參圖9所示）；而在粗糙路面條件下，低燈位正向照明方式下平 均亮度值高于逆向照明方式，其原因在于這一情況下，路面為粗糙一粗糙或粗糙一光滑模 式，在這一情況下逆向射向路面的光線，由于地面顆粒比較粗糙，因此大部分被反射回去如 10所示。
[0069] 結論:在粗糙路面上，當光源以投光角度接近平行于路面(低燈位）、照射方向與車 行方向相同（正向照明）照射前方路面時，駕駛員視線方向上可獲得最高的路面反射亮度。
[0070] 為了適應粗糙路面條件，本實用新型提出一種正向照明低位路燈。包括燈體、用于 正向照明的光源、用于防眩光的格柵或磨砂透鏡、驅動電路、固定裝置和管線。用于正向照 明的光源的功率為2W至12W，色溫不高于4000K，其投光方向與所在車道的車行方向相同，并 與車行方向的水平角度為5°至65°，-65°至-5° (參圖11所示），照射空間為燈高位置下方空 間，所述光源上方設置有遮光板以形成無仰角散射(參圖12所示）。
[0071] 不難看出，低燈位正向照明路燈的照光方向與車行方向相同，因而在行車方向上 駕駛員前視眩光極小，幾乎可以忽略。而道路照明中有一條經(jīng)典曲線就是道路照明的視覺 功能與路面亮度之間的關系(參圖13所示）。該圖表明，當駕駛員前視眩光極低時，盡管路面 亮度低于標準值，駕駛員仍可獲得較高的視覺可見度。因此，正向低位照明方式下，可以適 當降低路面亮度，從而獲得更大的節(jié)能效益。路面的粗糙程度決定路面反射率，并非簡單依 據(jù)水泥路面或瀝青路面而定，需現(xiàn)場測定，測定采用專用儀器。
[0072] 低燈位正向照明路燈關鍵技術一一防止后視眩光技術
[0073] 低燈位道路照明的關鍵技術在于限制眩光，包括駕駛員前視眩光與后視眩光。對 于正向照明，其光源僅產(chǎn)生后視鏡眩光。經(jīng)試驗，在駕駛員距離約40米至50米處反光鏡中看 到的燈口正表面，其眩光為最不利條件。此時，駕駛員視線與路面之間水平角約為2度。
[0074] 為限制后視鏡眩光，傳統(tǒng)防眩光措施分為兩種措施：一是設計透鏡，通過精確配 光，使得眩光降至最低;二是設置格柵(截光板是格柵的最簡化形式），通過格柵片截斷直視 光線，使得光線在進入人眼前必須經(jīng)過格柵片的反射，保證人眼看不到直接眩光。
[0075] 逆向照明子系統(tǒng)采用菲涅爾透鏡+微構造透鏡+防眩光格柵的防眩光技術。
[0076] 菲涅爾透鏡的功能是將光源發(fā)出的18013的散射光匯聚為光束角小的近乎平行的 光束，與傳統(tǒng)的光學玻璃透鏡相比，菲涅爾透鏡具有重量輕、成本低，、厚度薄等特點。
[0077] 單獨的微構造透鏡是單面波紋狀透鏡，放置在菲涅爾透鏡前面，功能是將經(jīng)菲涅 爾透鏡射出的圓形光斑沿水平方向擴散為路面照明所需的條形光斑。但這種結構在菲涅爾 透鏡與微構造透鏡之間存在一個空氣間層，該間層將使菲涅爾透鏡投射的平行光發(fā)生部分 散射，降低了光效，同時也會沉淀灰塵。
[0078] 解決的方法是將微構造透鏡與菲涅爾透鏡集成在一體，即在菲涅爾透鏡表面刻畫 波紋，形成"菲涅爾波紋透鏡"，一次成形打出上截止線分明的條形光斑。
[0079] 菲涅爾波紋透鏡，解決了路面照明所需的條形光斑問題，但并沒有解決眩光問題。 這是因為理論上平行但實際上無法做到完全平行的光束在菲涅爾波紋透鏡的外表面發(fā)生 散射，其非主光軸方向的光形成逸散光。逸散光在機動車駕駛員視線方向的分量，就構成直 接眩光，此時駕駛員眼前將呈現(xiàn)出一個高亮度的發(fā)光面。由于逸散光散射的角度很寬，機動 車駕駛員在行駛中的很多位置都會感覺到這個眩光。目前，汽車前照燈雖然做了許多改 進，但也都存在這種直接眩光。
[0080] 用透鏡配光的方法在實際中都存在無法解決的眩光問題。解決的關鍵是要使得駕 駛員視線避開在菲涅爾波紋透鏡的外表面發(fā)生的散射光。
[0081] 低燈位正向照明路燈采用防眩光格柵陣列技術來阻斷菲涅爾透鏡外表面對于駕 駛員的直射逸散光。
[0082]格柵陣列技術的基本原理是保證菲涅爾透鏡外表面的逸散光必須經(jīng)過格柵片的 反射與吸收后才可到達駕駛員的眼睛。當選用適當?shù)牟牧现谱鞲駯牌?，使得格柵片既有?射又有一定吸收能力時，經(jīng)過格柵片的反射與吸收后的逸散光必然減弱。逸散光減弱的程 度與格柵陣列的參數(shù)有關，這些參數(shù)包括格柵片陣列的尺寸，格柵片的間距、長度、形狀、材 質、顏色和反射率等。
[0083] 實驗表明，平直的格柵片陣列減弱逸散光的效率較低，而一種折彎式防眩光格柵 陣列，能有效減少逸散光所產(chǎn)生的眩光。該折彎式防眩光格柵陣列，由沿縱向間隔地將彎折 形成的非完全反射的薄膜平鋪疊置構成。每一薄膜按一定彎折角度連續(xù)彎折成形，其縱截 面大致呈波浪狀;逸散光的眩光分量在格柵陣列的兩相鄰薄板之間傳播時經(jīng)過反射與吸 收。
[0084] 低燈位正向照明路燈光源的投光方向與本車道行車方向相同，在照射路面的同時 也產(chǎn)生由菲涅爾透鏡外表面逸散光帶來的后視鏡眩光。該后視鏡眩光的最大值區(qū)間發(fā)生在 駕駛員距離光源約40米至50米處，需保證在駕駛員在該區(qū)間內(nèi)觀察燈的正發(fā)光面時無光源 成像。由于后視鏡眩光弱于前視眩光，因此逸散光在兩相鄰格柵之間傳播時需經(jīng)過反射與 吸收至少一次。
[0085] 由于防眩光格柵陣列使逸散光在兩相鄰格柵片之間傳播時經(jīng)過至少一次的反射 與吸收，在減低眩光的同時，其代價是降低了整燈光效。為保證在有效減少眩光的同時，保 持整燈光效不至由于反射與吸收而降得過低，需要對非完全反射的格柵片以及格柵陣列的 參數(shù)進行優(yōu)化設計。
[0086] 另一方面，多維道路照明系統(tǒng)所用的防眩光格柵陣列將原本由玻璃封閉的"燈 口"，改為在燈的前方形成開放的"燈口"，在長期使用下灰塵會附著在燈體內(nèi)外，包括格柵 片及菲涅爾透鏡外表面。如何高效的對防眩光格柵陣列進行清洗成為不可回避的問題，因 此，需要對防眩光格柵陣列清洗技術進行研發(fā)。
[0087] 清洗技術應滿足:平時無風天氣時，溫差壓力使得熱氣流從外部進入燈體內(nèi)部，后 水平運動至燈口流出，達到自潔效果。
[0088]低燈位正向照明路燈支撐技術一一雙三角穩(wěn)定、抗震支架。
[0089] 低燈位正向照明路燈的安裝高度為0.5m至1.5m，安裝距離為1.2m至10m。固定裝置 為支架，置于道路兩側的欄桿、護墻之上?？焖俚缆奋囕v通行時會產(chǎn)生較大振動，特別是橋 梁路段。為保證低燈位正向照明路燈在苛刻的條件下能夠長期穩(wěn)定運行，燈體基座與道路 兩側的欄桿、護墻連接的支架的穩(wěn)定、抗震設計十分重要。
[0090]所謂穩(wěn)定包括水平與垂直方向的穩(wěn)定，垂直方向的穩(wěn)定主要解決燈體荷載垂直方 向的重力，水平方向的穩(wěn)定主要解決大型車輛駛過產(chǎn)生水平方向的風荷載力，上述穩(wěn)定性 問題均應考慮發(fā)生在較強振動條件下。本實用新型采用雙三角穩(wěn)定支架，雙三角穩(wěn)定是指 在水平與垂直方向均以三角形金屬架支撐，保證在雙方向均可獲得最大穩(wěn)定性，同時要求 該金屬架桿件的本身具有一定彈性，以利抗振。本實用新型采用的雙三角穩(wěn)定支架所用的 金屬桿件是最少(短）的。
[0091 ]低燈位正向照明路燈報警功能一一手動無線遙控報警
[0092]當機動車發(fā)生故障，?？吭谟覀染仍郎蠒r，傳統(tǒng)的報警方式是駕駛員手持三角 形報警標志向來車方向行走約l〇〇m處放置在停車車道上，這一過程中駕駛員存在較大危 險。另一方面，由于三角形報警標志較小且僅有一個，在夜間行車道很難看清，因此，即便設 置了該報警標志，也仍然有追尾等交通事故發(fā)生。
[0093]低燈位正向照明路燈報警一一手動無線遙控報警功能是，當駕駛員停車后，可以 迅速地找到位于道路右側燈體上的手動無線遙控報警按鈕。按下按鈕后，在按鈕至來車方 向距離100m處的所有路燈均以紅色閃光方式向后面來車發(fā)出警報，表示前邊有車故障，從 而提醒后車駕駛員減速行駛。由于在l〇〇m的距離上有幾十個上述紅色閃光的路燈，這種報 警方式比單純一個三角形報警標志要醒目得多，因此也大大的提高了夜間行車的安全性。 [0094]低燈位正向照明路燈誘導技術一一燈殼內(nèi)添加熒光粉
[0095]在突然斷電時，傳統(tǒng)路燈將漆黑一片，行車安全大大降低。若采用工程塑料做為低 燈位正向照明路燈的燈體材質，則在殼體內(nèi)添加適量的熒光粉，在車燈照射下仍可發(fā)光，增 加誘導性，提高突然斷電時的行車安全。
[0096]低燈位正向照明路燈充電功能一一為汽車啟動提供電源
[0097]用于正向照明光源的供電電壓為直流12V或24V。當有車輛由于電瓶問題而無法啟 動時，12V電源可為汽車啟動提供電源。
[0098]本實用新型實施方式提供的低燈位正向照明路燈，是將傳統(tǒng)照明方式的集中式照 明改為分布式照明，將高燈位安裝改為低燈位安裝，將大功率光源改為小功率光源，使不同 用途光源與燈具的效能最大化，從而使總體照明的綜合最優(yōu)化。
[0099]本實用新型實施方式提供的低燈位正向照明路燈具有以下優(yōu)勢：
[0100] 1、自身優(yōu)勢
[0101] 本實用新型一一低燈位正向照明路燈對于粗糙路面提供一種高效的照明方式與 實用燈具，采用一體化集成，使不同用途光源各司其職，分別發(fā)揮最大效能，在采用特殊技 術后，不但無前視眩光，而且眩光也大大降低，因而具有良好的路面亮度、縱向均勻度和誘 導性，大大降低了能耗；
[0102] 本實用新型一一低燈位正向照明路燈采用全塑壓制、一次成型，可回收與循環(huán)利 用、利于環(huán)保、無被偷盜煩擾；
[0103] 本實用新型一一低燈位正向照明路燈采用12V或24V安全電壓，亦可為機動車或手 機等其他用電設備提供低壓安全的電力供應；
[0104] 本實用新型一一低燈位正向照明路燈提供報警功能，提高了事故條件下避免二 次事故發(fā)生的幾率。
[0105] 2、與傳統(tǒng)照明路燈比較
[0106] 本實用新型與傳統(tǒng)路燈相比，其工業(yè)集成度高，無需專門的鋼質燈桿及其基礎，產(chǎn) 品整體重量輕，施工、安裝與維護時無需高空車與多人配合，且拆裝方便、便于日常維護，而 且也不必為了更換、維護燈具而封閉車道，提高施工效率。無論從一次投資還是從運行成本 上衡量，都比目前主流的道路照明體系大大降低。
[0107] 目前，能滿足本實用新型所有要求的小功率高光效光源只有LED。因此，本實用新 型是基于LED光源自身特點進行的自主性應用研發(fā)，根本上擺脫了現(xiàn)行主流道路照明體 系一一蛇頭燈照明方式，也跳出了用LED燈替換其它光源的簡單替換模式。由于均采用小功 率LED光源分布式照明，既提高了縱向均勻度，又不存在目前大功率LED路燈的散熱問題。
[0108] 3、與現(xiàn)有低燈位照明方式比較
[0109] 本實用新型與現(xiàn)有公開的低安裝高度路燈相比，照明方式完全不同。現(xiàn)有的低燈 位照明方式僅以相對照射為照明方式，燈具主光軸（照射方向）為90°及-90°;本實用新型則 以正向照明作為主要照明方式，燈具主光軸為35°及-35°，從而導致與現(xiàn)有的低燈位照明方 式公開的文件中的照射范圍基本無重合。事實上，這恰是本實用新型能夠大幅度降低能耗 的關鍵所在?，F(xiàn)有的低燈位照明方式公開的低安裝高度路燈及護欄燈一類照射方式，作為 正常天氣條件下道路的路面照明，其照明效率在所有照明方式中是最低的，因此從目前已 安裝實施的實例來看，現(xiàn)有的低燈位照明方式公開的低安裝高度路燈既存在強烈眩光，也 絲毫不節(jié)能，在相同亮度水平下的功率密度要高于常規(guī)高位路燈，比傳統(tǒng)高桿路燈更費電； 同時護欄燈在亮度均勻度特別是縱向均勻度等方面亦無法達到國家標準。而由于采用的高 效照明方式及獨特的防止后視眩光技術，低燈位正向照明路燈不但沒有現(xiàn)有技術中公開的 低安裝高度路燈的前視眩光，而且眩光也大大降低，縱向均勻度顯著提高，達到國家標準。
[0110] 本實用新型的一體化結構使得LED光源與燈具內(nèi)置集成于燈體內(nèi)，現(xiàn)場裝配簡單、 拆裝方便、利于維護。
[0111]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種低燈位正向照明路燈，其包括燈體基座、防眩光結構、正向照明光源、驅動電路、 固定裝置及管線，所述防眩光結構、所述正向照明光源、所述驅動電路均置于所述燈體基座 的中空燈體內(nèi)形成集成化路燈，所述驅動電路收容于所述燈體基座內(nèi)并與所述管線連接， 所述正向照明光源上方設置有遮光板以使所述正向照明光源形成無仰角散射，所述固定裝 置設置于所道路兩側的欄桿或護墻上，所述正向照明光源的功率為2W至12W，色溫不高于 4000K，其投光方向與所在車道的車行方向的水平角度為5°至65°，-65°至-5°，照射空間為 燈高位置下方空間。2. 如權利要求1所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述防眩光結構為格柵或磨 砂透鏡。3. 如權利要求2所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述燈體采用工程塑料一次 壓制成型，其殼體內(nèi)添加有熒光粉。4. 如權利要求2所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述燈體基座的材質為鋁材 或鋼材，其殼體內(nèi)貼有熒光紙。5. 如權利要求3或4任一項所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述正向照明光 源的電壓為直流12V或24V，可為汽車啟動提供電源。6. 如權利要求5所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述低燈位正向照明路燈還 包括報警照明光源，所述報警照明光源的光色為單色或多個光色相間，其功率為0.1 W至4W， 并通過手動按鈕開閉。7. 如權利要求6所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述驅動電路采用供電線路 控制方式用于對所述正向照明光源及所述報警照明光源的運行狀態(tài)進行獨立控制。8. 如權利要求7所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述固定裝置為固定支架， 所述固定支架為彈性金屬材質的雙三角穩(wěn)定結構，所述固定支架包括連接部、與所述連接 部相對設置的垂直支撐部、連桿及水平固定部;所述連桿連接在所述連接部與所述垂直支 撐部的一端，所述水平固定部水平連接在所述連接部與所述垂直支撐部的另一端之間；所 述連接部、所述垂直支撐部、所述連桿及所述水平固定部在水平方向上圍成一三角形;所述 水平固定部上設置有固定螺孔以將所述固定支架連接至所述欄桿或護墻上。9. 如權利要求8所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述垂直支撐部包括有第一 支撐部及與所述第一支撐部連接的第二支撐部，所述第一支撐部沿平行于所述水平固定部 的方向上的厚度大于所述第二支撐部的厚度;所述第一支撐部上設置有兩個第一螺孔，所 述第二支撐部上設置有一個第二螺孔，所述第一螺孔與所述第二螺孔在垂直方向上圍成一 三角形。10. 如權利要求9所述的低燈位正向照明路燈，其特征在于，所述燈體基座的截面為圓 形、橢圓形、三角形或多邊形;所述燈體之間以電纜通過防水接線盒或防水接頭連接;所述 燈體基座的安裝高度0.5m至1.5m，安裝距離1.2m至10m。
【文檔編號】F21V13/02GK205592812SQ201521035359
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年12月11日
【發(fā)明人】趙海天
【申請人】深圳大學