Introducción

El alumbrado público es una parte importante de la infraestructura urbana. Desempeña un papel fundamental para garantizar la seguridad de peatones y vehículos, así como para mejorar el paisaje nocturno de la ciudad. Si tiene un proyecto de iluminación vial y necesita comprar farolas (farolas de diferentes series ZGSM), debe prestar atención a cuántos vatios de lámparas necesita comprar para cumplir con los requisitos del proyecto, pero no sabe mucho sobre los requisitos de iluminación, como luminancia, iluminación, uniformidad, etc. Este artículo se centrará en algunos estándares de iluminación vial a los que se debe prestar atención en la iluminación de carriles de vehículos motorizados, incluida la luminancia/iluminancia, la Iluminación uniforme y el deslumbramiento en carreteras secas. También mencionaremos los cambios en luminancia/iluminancia, uniformidad y deslumbramiento en carreteras mojadas. Además, existe una relación indirecta entre la iluminancia y la luminancia, que incluye la reflectividad de la carretera tanto en condiciones secas como húmedas. ZGSM espera que esta información ayude a los lectores a comprender mejor los principios básicos de la iluminación vial y a optimizar su propio diseño de iluminación y proyectos.

Normas para la iluminación vial

Existen indicadores de evaluación para la iluminación vial de vehículos y vías peatonales. Estos indicadores incluyen la luminancia media de la superficie de la carretera, la uniformidad del brillo de la superficie de la carretera, el límite de deslumbramiento y la relación de aspecto. Los indicadores de evaluación para la iluminación vial peatonal incluyen la iluminancia media de la superficie de la carretera, la iluminancia mínima de la superficie de la carretera y la iluminancia vertical. A continuación, se presentan los requisitos de iluminación específicos para dos vías comunes, que se refieren a la norma EN13201 (Más información sobre la norma EN13201 para el diseño de iluminación vial). Cabe destacar que existen ciertas diferencias entre la norma EN13201:2004 y la última norma EN13201:2015. La primera tiene las clases de iluminación ME1, ME2, … ME6, y MEW1, MEW2, … MEW6, mientras que la segunda solo tiene M1, M2, … M6.

Podemos observar que la iluminación de carriles vehiculares tiene un requisito U0 para carreteras mojadas, mientras que la clase de iluminación P no tiene requisitos de uniformidad para carreteras (incluidas las mojadas). Si su proyecto tiene requisitos de uniformidad, la simulación de iluminación debe cumplirlos, lo que también incluye los requisitos U0 para carreteras mojadas. Además, en la tabla se observan dos indicadores en los requisitos: "luminancia media" e "iluminancia media". Mucha gente no los comprende bien. Explicaremos estos dos indicadores en detalle en la siguiente sección. Los carriles vehiculares también tienen requisitos de deslumbramiento. Si le interesa, consulte nuestro blog "¿Cómo reducir el deslumbramiento?".

Más sobre luminancia e iluminancia

La fórmula para calcular la iluminancia es E=dΦ/dA, donde E es la iluminancia (unidad: lux), Φ es el flujo luminoso (unidad: lumen lm), que representa la emisión luminosa total de la fuente de luz, y A es el área iluminada (unidad: metro cuadrado m²). De esta fórmula, sabemos que la iluminancia describe el flujo luminoso (vatios vs. flujo luminoso) recibido por unidad de área, lo que refleja únicamente la cantidad de luz que llega a la superficie de la carretera.

La fórmula para calcular la luminancia es L = dΦ/dΩ/dA/cosθ, donde L es la luminosidad (unidad: candela/metro cuadrado cd/m²), dΩ es el ángulo sólido (unidad: estereorradián sr), que indica el alcance del cono de luz en la dirección de visión, y dθ es el ángulo entre la dirección de visión y la normal a la superficie de la carretera. Mediante esta fórmula, sabemos que la luminosidad describe el flujo luminoso emitido (o reflejado) por unidad de área de proyección y por unidad de ángulo sólido. El ojo humano observa la fuente de luz desde una dirección. La relación entre la intensidad de la luz en esta dirección y el área de la fuente de luz "vista" por el ojo humano se define como la luminancia de la fuente de luz, es decir, la intensidad luminosa por unidad de área de proyección. La fórmula de cálculo es relativamente compleja (requiere cálculo). Para facilitar su comprensión, se presenta la siguiente figura. Suponemos que el flujo luminoso emitido por unidad de área de proyección permanece invariable, por lo que la intensidad luminosa depende del ángulo sólido de luz recibido. Observamos que, al alejarse los ojos de la superficie luminosa, este ángulo se reduce; es decir, la luz recibida disminuye y la superficie del objeto visto se oscurece.

En el alumbrado público, las farolas iluminan la carretera, y la iluminancia no puede reflejar con precisión la luminancia vial observada por el personal. La iluminancia no tiene nada que ver con las características reflectantes de la superficie de la carretera en sí, mientras que la luminancia depende de la iluminancia y las características reflectantes de la superficie de la carretera. Para el pavimento de asfalto seco y el pavimento mojado, si la iluminancia es la misma, el brillo de la carretera observado por el conductor también será muy diferente debido a sus diferentes características reflectantes. A través de la fórmula de cálculo, podemos saber que si no se considera la reflectividad de la carretera, la conversión entre luminancia e iluminancia está relacionada con el ángulo de observación y la distancia de observación. Si se tiene en cuenta la reflexión, podemos obtener un factor de brillo (Coeficiente de Luminancia Promedio Ponderado) Q0, que está determinado por el material de la carretera, la rugosidad y la humedad según la norma EN13201. PD: La premisa es que la distancia y el ángulo de la carretera observados por el conductor son ciertos. Por ejemplo: si la carretera asfaltada E=20lx está seca, Q0 es 0,10 y la luminancia L=200,1=2cd/m². Con la misma iluminación, el pavimento mojado Q0=0,20, es decir, la luminancia L=200,2=4cd/m². La siguiente tabla R muestra las características de reflectancia de diferentes tipos de pavimento.

¿Por qué es importante la Iluminación uniforme tanto en carreteras secas como mojadas?

En una carretera mojada se forma una película de agua que cubre la superficie rugosa del asfalto/hormigón. Esta película suaviza la superficie irregular de la carretera, transformándola de reflexión difusa a reflexión especular. Cuando la luz (del alumbrado público) incide sobre una carretera mojada, se forma una reflexión direccional (es decir, el ángulo de incidencia = el ángulo de reflexión). De igual manera, la luz de los faros delanteros se concentra y se refleja en los ojos del conductor, causando zonas de parpadeo. Sin embargo, las carreteras secas no presentan la distribución desigual de la luz (extremadamente brillante y oscura) de las carreteras mojadas debido a la luz dispersa de la reflexión difusa.

La siguiente figura muestra el efecto de iluminación de las farolas en carreteras de diferentes materiales. Podemos observar que la distribución de la luz (¿Qué es la distribución de la luz?) es relativamente uniforme en carreteras de materiales C1 y R3, mientras que el reflejo especular es evidente en la superficie mojada de la carretera W4. La luminancia del área que conecta la farola con el conductor es significativamente mayor, mientras que el brillo del carril más alejado de la farola es significativamente menor, por lo que la uniformidad también es deficiente. Concluimos que en carreteras secas (C1), la luz se dispersa por la superficie rugosa y hay cierto brillo en todas las direcciones sin deslumbramiento. En carreteras mojadas, la superficie lisa de la película de agua provoca una reflexión concentrada de la luz, y la intensidad de la luz reflejada en áreas locales es mucho mayor que en el área circundante.

¿Cómo utilizar el diseño de iluminación para conseguir una mejor uniformidad?

Para obtener una mejor Iluminación uniforme, es necesario explicar cómo se calculan U0 y UI en la iluminación vial. En la iluminación vial, Uo (uniformidad de luminancia promedio de la superficie de la carretera) se calcula mediante la relación entre la luminancia mínima y la luminancia promedio, es decir, Uo = Lmín/Lav. Si hay dos carriles, estos deben calcularse por separado, y el valor más pequeño de las dos uniformidades se utiliza para evaluar si la uniformidad general del brillo de la superficie de la carretera U0 cumple con los requisitos. UI (uniformidad longitudinal del brillo de la superficie de la carretera) es la relación entre la luminancia mínima y la luminancia máxima a lo largo de la línea central longitudinal de la carretera, UI = Lmín/Lmáx. De manera similar, si hay dos carriles, UI toma el valor más pequeño de los dos como resultado final. Los dos reflejan la uniformidad de la iluminación vial desde diferentes dimensiones. El primero refleja la Iluminación uniforme de toda la carretera, mientras que el segundo se centra en la uniformidad de la dirección de viaje del conductor (continuidad de la iluminación).

Elija la distribución de luz adecuada para una iluminación uniforme

Comparamos U0, U0W y UI de diferentes lentes bajo las mismas condiciones de carretera. El trazado de la carretera es una autopista de 7 metros con aceras de 2 metros a ambos lados. La superficie de la carretera es CIE R3 y la superficie de la carretera mojada es W3. De la tabla, sabemos que Q0 = 0,07 y Q0W = 0,20. La luminaria es una disposición de un solo lado, donde la distancia entre la luminaria y la autopista es de 0,5 metros y la longitud del brazo es de 1,5 metros. La altura del poste de la lámpara es de 9 metros, la distancia entre los postes de la lámpara es de 32 metros y el ángulo del brazo es de 0°. Con esta disposición de luminarias (Más detalles sobre la disposición de luminarias), comparamos tres distribuciones de luz y enumeramos los resultados en la tabla a continuación. Cuando la serie Rifle 60W está equipada con T3S55006, aunque U0wet cumple con los requisitos, UI no los cumple. Esto se debe a que la distribución vertical de la luz de esta lente es irrazonable, lo que resulta en una baja luminancia en el centro de las dos luminarias, lo que a su vez genera una baja uniformidad de iluminación (UI). Si se equipa con T2M55008, U0wet no cumple con el requisito de Iluminación uniforme. La farola Rifle de 60 W está equipada con T2S55004. Gracias a su distribución de luz razonable, sus U0, UI y U0wet pueden cumplir con los requisitos de iluminación de M3.

Establecer una disposición razonable de luminarias para lograr una iluminación uniforme

También probamos los efectos de diferentes disposiciones de luminarias en U0, U0W y UI. En la sección anterior, aprendimos que el uso de la serie ZGSM Rifle (verifique las farolas de la serie ZGSM Rifle) con T2M55008 en la disposición lateral no puede cumplir con el requisito de U0wet. Si se trata de una disposición de doble cara de 30 W, el resultado es obvio: U0wet puede alcanzar 0,42, que es significativamente mayor que el requisito de 0,15. Sin embargo, el costo también es muy alto, por lo que se recomienda mejorar U0wet mediante la optimización de la lente. Por supuesto, si se trata de una carretera de doble sentido con 4 carriles, entonces esta solución sigue siendo viable. En la figura a continuación, probamos la carretera de cuatro carriles, y los resultados muestran que U0Wet puede alcanzar 0,27, lo que puede cumplir plenamente con los requisitos de uniformidad del conductor en días de lluvia. Cabe destacar que no recomendamos la disposición central (dos lámparas en un poste), aunque su costo es relativamente bajo, pero el resultado U0wet no es ideal, ya que no permite obtener una iluminación uniforme. Además, la disposición de la vía (altura del poste, voladizo, inclinación de la pluma, longitud de la pluma, distancia entre postes) también influye considerablemente en el resultado U0, que no detallaremos aquí debido a limitaciones de espacio.

Farolas LED ZGSM

Como empresa dedicada a la producción y venta de lámparas LED con casi 20 años de experiencia, ZGSM siempre analiza y piensa desde la perspectiva del cliente, ya sea en la innovación en la apariencia de las lámparas, la diversificación de controladores LED, la marca de chips LED o la selección de la eficiencia de las lámparas. Al mismo tiempo, también prestamos atención a las normas relevantes de la industria, incluyendo los requisitos de la norma EN13201 para la Iluminación uniforme vial (consulte la solución para mejorar la uniformidad en otras opciones de iluminación exterior). Esto se debe a que las farolas LED de ZGSM tienen un diseño estructural razonable y, con diferentes lentes, pueden cumplir con los requisitos de U0, U0wet y UI para diferentes tipos de carreteras. A continuación, se muestran varios modelos de farolas de ZGSM. Si está interesado, puede hacer clic en las imágenes para obtener más información.

Resumen

El alumbrado vial es una garantía importante para la seguridad del tráfico urbano y las funciones nocturnas. Su diseño debe considerar exhaustivamente indicadores como la luminancia, la iluminancia, la uniformidad y el deslumbramiento. El artículo introduce que la normas de diseño de iluminación vial EN 13201 tiene requisitos de uniformidad de iluminación para carreteras secas y mojadas. En aplicaciones prácticas, prestamos más atención a la uniformidad de la iluminación en carreteras secas, pero rara vez prestamos atención al impacto de las carreteras mojadas en la uniformidad de la iluminación. Las carreteras mojadas formarán áreas con luz y oscuridad muy desiguales debido al efecto de reflexión de espejo, lo que conducirá a una caída brusca de la uniformidad. ZGSM explica por qué las mismas lámparas (con diferente distribución de luz) y disposiciones de lámparas producirán resultados U0 muy diferentes en carreteras secas y mojadas comparando la relación entre la iluminancia y la luminancia, así como la diferencia en la reflectividad entre carreteras secas y mojadas. El artículo analiza cómo mejorar la uniformidad optimizando el diseño de iluminación (soluciones de diseño de iluminación ZGSM para diferentes aplicaciones) de las lámparas (como la elección del tipo de lente adecuado) y el método de iluminación (como iluminación de un solo lado o de ambos lados, ajuste de la distancia entre los postes de las lámparas, etc.). Además, propone un plan de mejora para el U0wet en carreteras mojadas. Si desea obtener más información o tiene alguna pregunta sobre la explicación del artículo, contáctenos.

Preguntas Frecuentes

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