Понимание угол рассеивания светодиода — угол рассеивания уличного светильника

Понимание угол рассеивания светодиода — угол рассеивания уличного светильника

Введение

В настоящее время угол рассеивания уличного светильника обычно классифицируется по типам I M, II M, III M, VS и т. д.; однако в некоторых тендерах на поставку уличного освещения требования по-прежнему формулируются с использованием параметров угла рассеяния (Более подробная информация о требованиях, указанных в тендере на уличное освещение.). С чем это связано? Ответ кроется в использовании двух систем классификации: первая опирается на систему классификации светильников IES (LCS), а вторая — на классификацию NEMA (которая, разумеется, также приведена в справочнике IESNA). Обе системы описывают пространственное распределение света, излучаемого светильниками, но каждая из них имеет свои особенности. В данной статье рассматриваются система классификации светильников IES (LCS) и классификация NEMA, а также их применение для описания светораспределения уличных светильников, включая различные типы распределения света и углы рассеяния.

Что такое система классификации светильников IES (LCS)?

Система классификации светильников, предложенная IES, служит основой проектирования дорожного освещения; она определяет типы светильников на основе характеристик поперечного и продольного распределения света по поверхности дороги. Поперечное распределение света (также называемое боковым) классифицируется в зависимости от соотношения высоты установки светильника и ширины дороги. Этот параметр определяется путем анализа линии, соответствующей половине максимальной силы света. Тип I подходит для узких тротуаров, где свет распределяется преимущественно в пределах расстояния, равного одной высоте установки (1 MH — высота установки), по обе стороны от светильника (т. е. линия половинной силы света проходит в пределах 1 MH со стороны зданий и 1 MH со стороны проезжей части относительно места установки). Типы II и III подходят для дорог средней ширины; при этом для типа III точка половинной силы света находится на расстоянии от 1,75 до 2,75 высоты установки перед светильником. Тип IV предназначен для освещения обширных пространств и характеризуется очень широким боковым светораспределением: линия половинной силы света выходит за пределы расстояния, равного 2,75 высоты установки. Система также учитывает продольное распределение света, которое определяется путем анализа линии максимальной силы света для классификации типа светораспределения (короткое, среднее или длинное). Как правило, если точка максимальной силы света находится в пределах от 1,0 MH до 2,25 MH по обе стороны от места установки, светильник классифицируется как имеющий короткое светораспределение. Для светильников со средним светораспределением точка максимальной силы света находится в диапазоне от 2,25 MH до 3,75 MH. Для светильников с длинным светораспределением эта точка находится в диапазоне от 3,75 MH до 6,0 MH. Эти три типа светораспределения соответствуют малому, среднему и большому шагу установки опор соответственно. Параметры светораспределения обычно рассчитываются с учетом ряда типовых условий: высоты установки светильника, его поперечного положения (выноса над проезжей частью), продольного шага опор, ширины освещаемого участка дороги и схемы размещения светильников(Какова схема расположения светильников в уличном освещении?).

Одинаковое светораспределение LCS означает одинаковый результат освещения?

Классификация светораспределения по системе LCS основывается на линиях, соответствующих половинному и максимальному значениям силы света (в канделах). Поскольку светораспределения, попадающие в один и тот же диапазон, считаются идентичными, фактические результаты освещения для них неизбежно будут различаться — причем в некоторых случаях весьма существенно. При моделировании дорожного освещения мы также используем светораспределения типа II (поперечное распределение) для оценки освещенности отдельных полос движения; результаты наглядно демонстрируют, что один вариант обеспечивает значительно лучшие показатели освещения, чем другой. Аналогичная ситуация наблюдается и в случае со светораспределением типа xxM (вертикальное распределение). В связи с этим компания ZGSM рекомендует заказчикам при наличии конкретных данных о проекте высота опор (Какие факторы определяют высоту уличных фонарей?), шаг их расстановки, вылет и отступ консоли, угол наклона) подбирать тип светораспределения для моделирования исходя из требований к освещению, а не руководствоваться лишь соотношением высоты опоры и ширины дороги или шагом расстановки опор, так как полученные результаты могут не соответствовать требованиям вашего проекта.

Аналогичное боковое светораспределение типа II — угол рассеивания уличного светильника.

Что такое классификация NEMA?

Ассоциация производителей электрооборудования (NEMA, широко известный как розетка NEMA) разработала систему классификации светильников, основанную на распределении светового потока внутри формируемого ими светового пучка. Эта система применяется преимущественно для спортивного и внутреннего освещения. Она предусматривает семь типов распределения (от 1-го до 7-го), при этом ширина пучка последовательно увеличивается от узкого к широкому. В данной системе классификации и сопутствующих методах для описания характеристик светораспределения используются понятия «угол пучка» (beam angle) и «угол поля» (field angle). Угол рассеивания уличного светильника определяется как угол, в пределах которого сила света составляет не менее 50% от максимального значения (измеряемого от центральной оси светораспределения). Как показано на приведенной ниже схеме классификации NEMA, если максимальная сила света светильника составляет 100 000 кд, то угол пучка — это угол между двумя линиями, соединяющими точки с силой света 50 000 кд (расположенные по обе стороны от центра) с началом отсчета (0 кд). Рассмотрим в качестве примера прожектор серии ZGSM Zoom: согласно отчету о фотометрических испытаниях, максимальная сила света данного светильника составляет 5542 кд, половина этого значения — 2771 кд, а угол рассеивания уличного светильника в плоскости C0/180 равен 25,1°, что соответствует заявленному в техническом паспорте значению 25°.

угол рассеивания уличного светильника и способы его определения

Одинаковый угол рассеивания уличного светильника означает одинаковый результат освещения?

Не всегда. Исходя из нашего определения угла рассеивания (beam angle), мы знаем, что даже при схожих значениях этого параметра светильники могут существенно различаться по характеру распределения света. Как показано на рисунке выше (слева и справа), хотя углы раскрытия светового потока у этих прожекторов для мачт большой высоты (Осветительные решения ZGSM для высоких мачт) — измеренные от центра до точек, где интенсивность света падает до 50% от максимальной, — составляют около 15 градусов, свет первого светильника заметно более концентрирован, тогда как часть светового потока второго выходит за пределы этого 15-градусного угла. Данные фотометрических испытаний также подтверждают значительную разницу в освещенности центральной точки при установке на одинаковой высоте: у первого светильника она составляет 890 люкс (на расстоянии 30 м), что существенно отличается от показателя второго — 924 люкс (на том же расстоянии). Результаты светотехнического моделирования для этих двух светильников также существенно различаются. Как показано ниже на примере стандартного футбольного поля, мы сравнили два прожектора с заявленным углом рассеивания 15°: средняя освещенность, обеспечиваемая первым из них, оказалась заметно ниже, чем вторым. Аналогичная ситуация наблюдается и с углами рассеивания уличных светильников. Анализ показывает, что основная причина кроется в недостаточной концентрации света у первого светильника: часть светового потока уходит за пределы поля или рассеивается в небе, из-за чего на само поле попадает меньше света. Кроме того, свет, направленный на периферию, не только приводит к нежелательному рассеиванию (засветке прилегающих территорий), но и создает слепящий эффект — оба этих фактора недопустимы при качественном освещении спортивных объектов. Приглашаем вас ознакомиться с материалами нашего блога, чтобы узнать больше о способах минимизации нежелательной засветки при освещении спортивных площадок.

Одинаковый угол рассеивания прожектора — разный результат освещения

Распределение света угол рассеивания уличного светильника

В настоящее время для классификации светораспределения уличных светодиодных светильников чаще всего используется система IESNA LCS (с обозначениями типов, такими как Type IS, Type IIM, Type IVS и т. д.). Однако, если в техническом задании на проект уличного освещения установлены требования к угол рассеивания уличного светильника, классификацию светораспределения необходимо проводить в соответствии со стандартами NEMA. Как известно, уличные светильники обычно устанавливают с одной стороны дороги; даже при использовании выносных кронштейнов их чаще размещают ближе к краю проезжей части, а не по ее центру. Поэтому в светодиодных уличных фонарях часто используется асимметричное распределение света (Асимметричное распределение света и его преимущества) для удовлетворения требований к дорожному освещению. Каким же образом применяется система классификации NEMA?

Различные типы светораспределения согласно классификации IES для наружных светильников

Как уже упоминалось, существуют описания различных типов светораспределения для уличных светильников. Компания ZGSM ранее уже публиковала материалы на эту тему, поэтому я не буду вдаваться в подробности. Если вам это интересно, вы можете ознакомиться со статьей в блоге ZGSM под названием «Типы светораспределения по стандарту IESNA и области их применения».

Угол рассеивания уличного светильника — угол распределения светового потока уличного светильника

Под угол рассеивания уличного светильника (или углом раскрытия луча) светодиодного уличного светильника понимается угол, в пределах которого распространяется излучаемый им свет. В частности, это угол, образуемый при расхождении светового потока от наиболее яркой центральной точки до границы, где интенсивность света снижается до 50% от максимального значения в центре (так называемый уровень половинной интенсивности). Однако, как известно, уличные светильники характеризуются асимметричным светораспределением: параметры излучаемого света различаются в зависимости от плоскости измерения (например, C0/180, C30/210, C60/240 и C90/270). В технических характеристиках таких светильников часто можно встретить обозначение вида «70° × 150°», указывающее на два угла рассеяния — для плоскостей C0/180 и C90/270 соответственно. Эти значения соответствуют углам рассеяния в характерных плоскостях C0–180 и C90–270: первый параметр характеризует распределение света поперек проезжей части (по ширине дороги), а второй — вдоль нее (по длине дороги).

Рассмотрим в качестве примера уличный светильник ZGSM Alca(Уличные фонари Alca) и разберем, как определяется угол рассеяния света. Для плоскости C0-180 максимальная сила света составляет примерно 4500 кд, следовательно, значение, соответствующее половине максимальной силы света, равно 2250 кд. Как показано на диаграмме, здесь присутствуют две красные линии; каждая из них соединяет начало координат с точкой, где сила света составляет половину от максимальной. В результате получается угол 69,6°. Таким образом, угол рассеивания уличного светильника в плоскости C0-180 составляет 69,6°. Угол рассеяния в плоскости C90-270 несколько отличается от угла в плоскости C0-180. Мы видим, что максимальная сила света здесь составляет около 10 500 кд. Очевидно, что угол между двумя линиями, соединяющими начало координат с точкой половинной силы света, будет меньше 160°, поскольку эта точка находится ниже линии 80°. В чем же дело? На самом деле, для определения угла рассеяния в плоскости C90-270 мы используем значение силы света в центре светового пучка (осевую силу света) светодиодного светильника, которое составляет примерно 3000 кд. Это дает нам угол рассеивания уличного светильника в плоскости C90-270, равный примерно 160°, что весьма близко к результату, показанному на диаграмме.

Как определить угол рассеивания уличного светильника

Применительно к уличным фонарям понятие угла рассеивания (угол рассеивания уличного светильника) можно упрощенно свести к вопросу о том, будет ли свет, падающий на землю, «концентрированным» или «рассеянным». Например, если угол рассеивания в поперечном направлении (плоскость C0-180) составляет 70°, световой поток в основном сосредоточен в пределах этого сектора; напротив, угол 150° в продольном направлении (плоскость C90-270) обеспечивает меньшую концентрацию света. Правильный выбор угла рассеивания критически важен для уличного освещения: слишком широкий угол в плоскости C0-180 может привести к попаданию света на обочину и возникновению светового загрязнения, тогда как слишком узкий угол может оставить неосвещенными участки проезжей части. Более узкий угол в плоскости C90-270 подходит для дорог с небольшим шагом установки опор и обеспечивает лучший контроль над слепящим действием света, в то время как широкий угол оптимален для дорог с большим расстоянием между опорами, но часто приводит к усилению слепящего эффекта(Блики и способы их уменьшения). Кроме того, сочетание узкого угла рассеивания и небольшой высоты установки опор может привести к образованию темных зон между ними, вызывая неравномерную яркость дорожного покрытия.

Решение ZGSM для светодиодного освещения

Проектирование дорожного освещения

Проектирование освещения парковки

Проектирование освещения футбольного поля

Мастерская по дизайну освещения

Outdoor lighting design

Проектирование наружного освещения

Краткое содержание

При выборе и проведении тендеров на поставку уличных светодиодных светильников часто параллельно используются две системы классификации: система IES (IES Luminaire Classification System — LCS) и система NEMA. Система IES классифицирует светильники по типам (от I до IV) и дальности распределения света (короткое, среднее, дальнее) на основе характера распределения светового потока по дорожному полотну в горизонтальной и вертикальной плоскостях, служа общепринятой основой для проектирования дорожного освещения. В свою очередь, система NEMA использует в качестве критериев классификации углы рассеяния (угол рассеивания уличного светильника) и углы охвата (field angle), разделяя типы светораспределения на категории от 1 до 7; эта система применяется преимущественно для спортивного и внутреннего освещения. Несмотря на различия в определениях и сферах применения этих систем, некоторые уличные светильники до сих пор маркируются с использованием терминологии «угла рассеяния», характерной для спортивного и внутреннего освещения, — и именно этот вопрос рассматривается в данной статье.

На примере уличных светильников серии ZGSM Alca (нажмите, чтобы просмотреть другие модели уличного освещения ZGSM) в данной статье рассматриваются характеристики несимметричного светораспределения светодиодных светильников и подробно описывается методика расчета угол рассеивания уличного светильника в двух характерных плоскостях (C0-180 и C90-270). Также анализируется влияние угол рассеивания уличного светильника на зону освещения дорожного полотна, равномерность освещенности (что такое равномерность освещения и как ее повысить?), слепящее действие и образование неосвещенных участков («темных зон»). Подчеркивается, что выбор углов рассеяния должен основываться на светотехническом моделировании с учетом реальных параметров конкретного проекта; использование стандартных классификаций или фиксированных значений углов без такой проверки недопустимо. Отмечается, что светильники, относящиеся к одной и той же категории классификации LCS, не обязательно обеспечивают идентичные светотехнические показатели. Поскольку данная классификация базируется исключительно на траекториях линий половинной и максимальной силы света, фактические результаты освещения после установки светильников могут существенно различаться. Аналогичным образом, светильники с одинаковыми номинальными углами рассеяния могут демонстрировать разные характеристики освещения: различия в концентрации светового потока способны привести к значительным отклонениям показателей центральной и средней освещенности, а также равномерности распределения света. Для получения дополнительной информации о светораспределении светодиодных светильников и решениях в области светотехнического проектирования (решения ZGSM) свяжитесь с компанией ZGSM.

Сопутствующие товары

Похожие блоги

Related Cases

Люди также спрашивают

Beam angles of 60°, 90°, and 120° are among the most common angles; indeed, they were the three primary light distribution types utilized in floodlights in previous years. These angles correspond to a relatively broad illumination coverage and generally fall into the “medium” or “wide” beam angle categories. In addition to these, angles of 15°, 30°, and 45° are also frequently encountered; consulting NEMA beam angle charts reveals that these angles correspond to “narrow” beam angles, which are more typically suited for sports field lighting. In the context of industrial high-bay lights and floodlights, the 60°, 90°, and 120° angles are categorized based on their respective illumination coverage areas. A 60° beam angle produces highly concentrated light; consequently, the light emitted by the fixture forms a relatively small spot on the ground or the illuminated surface, resulting in comparatively high brightness. When applied to industrial lighting, this angle is well-suited for warehouses with high ceilings; however, due to the concentrated nature of the light, the ground surface is prone to exhibiting alternating patches of brightness and shadow—a phenomenon known as uneven illumination. Conversely, a 120° beam angle produces dispersed light, making it suitable for warehouses with lower ceilings. Given its wide beam angle, which results in significant lateral light emission, this configuration is prone to causing glare; therefore, it is not necessarily advisable to install such fixtures at the lowest possible height. The 90° beam angle strikes a balance between the two aforementioned extremes, representing a moderate choice that effectively optimizes both brightness and illumination coverage.

Углы рассеивания 60°, 90° и 120° относятся к числу наиболее распространенных; фактически, именно эти три типа светораспределения чаще всего использовались в прожекторах в прошлом. Данные углы обеспечивают относительно широкую зону охвата и обычно классифицируются как «средние» или «широкие». Помимо них, часто встречаются углы 15°, 30° и 45°; согласно классификации NEMA, они относятся к категории «узких» и чаще применяются для освещения спортивных площадок. В контексте промышленных светильников для высоких помещений и прожекторов углы 60°, 90° и 120° различаются по площади освещаемой поверхности. Угол 60° создает высококонцентрированный световой поток: свет от светильника формирует на земле или освещаемой поверхности относительно небольшое пятно с высокой яркостью. В промышленном освещении такой угол хорошо подходит для складов с высокими потолками; однако из-за концентрации света на поверхности пола могут возникать чередующиеся зоны яркости и тени — явление, называемое неравномерным освещением. Напротив, угол 120° обеспечивает рассеянный свет, что делает его подходящим для складов с более низкими потолками. Из-за широкого угла рассеивания и значительного бокового излучения такие светильники могут создавать слепящий эффект, поэтому их не рекомендуется устанавливать на минимально возможной высоте. Угол 90° представляет собой «золотую середину» между двумя упомянутыми крайностями, обеспечивая оптимальный баланс между яркостью и площадью освещения.

If you consult the IESNA Handbook, you can find relevant information. On the polar coordinate diagram of the intensity distribution, you can see the beam angle and field angle labeled. The beam angle corresponds to the angle at which the intensity drops from the central peak to 50% (i.e., the half-peak intensity), while the field angle corresponds to the angle at which the intensity drops from the central peak to 10%. The former has a narrower range and is used to determine whether a luminaire is spot or flood, which is the “beam angle” we often refer to. The field angle represents the overall visible spread of light, including the softer outer halo or spill light.

Необходимую информацию можно найти в справочнике IESNA. На диаграмме распределения силы света в полярных координатах обозначены угол рассеяния (beam angle) и угол охвата (field angle). Угол рассеяния соответствует углу, при котором сила света снижается от пикового значения в центре до 50% (т. е. до уровня половины максимальной интенсивности), тогда как угол охвата соответствует углу, при котором сила света падает до 10% от пикового значения. Первый параметр характеризуется меньшим значением и используется для классификации светильника как узконаправленного (spot) или заливающего (flood); именно его мы обычно и называем «углом рассеяния». Угол охвата отражает общую видимую область распространения света, включая более мягкий внешний ореол или рассеянный свет.

The beam angle refers to the range of light emitted by a luminaire, which affects factors such as illuminance, coverage, and glare. NEMA classifies beam angles into seven categories based on their size, known as NEMA types, which correspond to: very narrow, narrow, medium narrow, medium, medium wide, wide, and very wide. When users refer to beam angles using vague terms such as “narrow,” “medium,” or “wide” rather than providing specific angular values, we need to understand the beam angle range the customer prefers in order to select the appropriate lens. The beam angle chart below illustrates the relationship between angular size, NEMA type, and corresponding descriptions.

Угол рассеяния (угол раскрытия луча) определяет характеристики светового потока, излучаемого светильником, и влияет на такие параметры, как освещенность, зона охвата и слепящее действие. Стандарт NEMA классифицирует углы рассеяния по семи категориям (типам NEMA): от очень узкого до очень широкого (включая узкий, средне-узкий, средний, средне-широкий и широкий). Если при описании требований к углу рассеяния вместо конкретных числовых значений используются такие общие понятия, как «узкий», «средний» или «широкий», необходимо уточнить предпочтительный диапазон угла, чтобы подобрать подходящую оптику. Приведенная ниже таблица иллюстрирует взаимосвязь между угловым размером, типом NEMA и соответствующими характеристиками.

Введение автора

About the author
Author

Здравствуйте, клиенты,

Меня зовут Тейлор Гонг, я менеджер по продукции ZGSM Tech. Я работаю в сфере светодиодных светильников более 13 лет. Хорошо разбирается в дизайне освещения, настройке системы уличного освещения и поддержке технологии торгов. Не стесняйтесь связаться с нами. Я рад предоставить вам лучший сервис и продукты.

Почта: [email protected] | WhatsApp: +8615068758483