[发明专利]一种高速公路四车道超宽断面隧道LED照明灯具横向配光方法

权利要求书

1.一种高速公路四车道超宽断面隧道LED照明灯具横向配光方法，其特征为：具体步骤为：

步骤一：根据隧道照明区域确定计算区域和坐标系

根据《公路工程技术规范》和《公路隧道设计细则》的规定，高速公路四车道超宽断面隧道建筑限界横断面各主要组成部分宽度：行车道宽度W＝15m，隧道建筑限界高度H＝5m，左侧向宽度LL与右侧向宽度LR均等于0.75m，检修道宽度J＝0.75m；根据《公路隧道照明设计细则》要求，确定隧道LED照明灯具横向配光计算区域包括隧道整个路面、检修道和隧道两侧墙面2m高的范围，包括区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，照明区域Ⅰ由灯具A1和灯具A2共同照射，照度值由灯具A1和灯具A2共同提供；区域Ⅱ和区域Ⅲ的照度值由灯具A1和灯具A2分别提供；以隧道横向为X轴、高度方向为Y轴、以灯具A1在隧道路面的垂直投影点为原点，建立平面直角坐标系，坐标系单位为m；

步骤二：依据光度学中点光源在某方向垂直于该方向的面元上产生的照度与点光源在该方向的发光强度成正比，与光源到面元距离的平方成反比定律以及照度的余弦法则，确定灯具在隧道内照明区域某计算点处产生的水平照度与灯具在该计算点方向的光强值关系：

故

式中：I_p为灯具在点P方向产生的光强值，单位为cd，E_p为灯具在路面点p处产生的水平照度，单位为lx，M为灯具的养护系数，θ为点p所在平面的法线与灯具在点p方向的光线之间的夹角；

步骤三：确定灯具A1在隧道照明区域Ⅰ的点(x₁，y₁)、照明区域Ⅱ的点(x₂，y₂)和照明区域Ⅲ的点(x₃，y₃)处分别产生的发光强度I_θ1、I_θ2和I_θ3

(1)对于照明区域Ⅰ

灯具在点(x₁，y₁)处的光线与垂直向下方向的夹角θ1的余弦值、θ1值及灯具到点(x₁，y₁)距离l₁的平方，其中y₁＝0，0≤x₁≤9m

灯具在点(x₁，y₁)方向产生的发光强度I_θ1，其中y₁＝0，0≤x₁≤9m

(2)对于照明区域Ⅱ

灯具在点(x₂，y₂)处的光线与垂直向下方向的夹角θ2的余弦值、θ2值及灯具到点(x₂，y₂)距离l₂的平方，其中y₂＝0，-3.75m≤x₂0

灯具在点(x₂，y₂)方向产生的发光强度I_θ2，其中y₂＝0，-3.75m≤x₂0

(3)对于照明区域Ⅲ

a.灯具在点(x₃，y₃)处的光线与垂直向下方向的夹角θ3的余弦值、θ3值及灯具到点(x₃，y₃)的距离l₃的平方，其中y₃＝0，-4.5m≤x₃-3.75m

灯具在点(x₃，y₃)方向产生的发光强度I_θ3，其中y₃＝0，-4.5m≤x₃-3.75m

b.灯具在点(x₃，y₃)处的光线与水平方向的夹角的余弦值、θ3值及灯具到点(x₃，y₃)距离l3的平方，其中0y₃≤2m，x₃＝-4.5m

灯具在点(x₃，y₃)方向产生的发光强度I_θ3，其中0y₃≤2m，x₃＝-4.5m

其中，h为灯具距离地面的安装高度；

步骤四：根据《公路隧道照明设计细则》规定，得到某条高速公路四车道超宽断面隧道照明设计要求达到的路面平均亮度，并通过换算得到照度E₀，灯具的养护系数为M，根据以上LED照明灯具横断面各点发光强度计算式，得到LED照明灯具横向配光值；

表1隧道照明区域Ⅰ各点所对应的灯具横向发光强度

表2隧道照明区域Ⅱ各点所对应的灯具横向发光强度

表3隧道照明区域Ⅲ各点所对应的灯具横向发光强度

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