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1仿真結(jié)果與分析

選定6米、9米、12米為廣告牌的三個典型高度值，計(jì)算不難發(fā)現(xiàn)，最大光強(qiáng)分別是最小光強(qiáng)的倍。在保持仲長不變旳情況下，隨著廣告牌高度旳增加，要想獲得良好旳照度均勻度，配光曲線變得更加尖銳。定量分析如圖4所示，按照照明燈具通用光強(qiáng)角評價方法，三種廣告牌高度下的半光強(qiáng)角（50%丨max)依次為都屬于小角度配光。不同于一般的垂直投射照明的照明光學(xué)設(shè)計(jì),廣告牌投光廣告照明光學(xué)設(shè)計(jì)對于其他角度的光強(qiáng)分配也有嚴(yán)格的要求，屬于側(cè)照射型，具體光強(qiáng)在不同的角度的分布情況。因投光廣告照明的特殊性和安全性，不可能將伸長做的很長，如果在不考慮燈具體積的情況下，此種類型的小角度配光在傳統(tǒng)的HID燈具上可能實(shí)現(xiàn)，同時由于傳統(tǒng)燈具的安裝具有一定的間隔(間隔一般在1.5米-2米之間），需做成非對稱配光，在平行于廣告牌方向角度要做成寬角度，這給光學(xué)設(shè)計(jì)帶來了很大的困難。以0.1°為間隔，將0°之間的角度等間隔離散化，運(yùn)用matlab數(shù)值計(jì)算軟件，計(jì)算得出了在伸長為1米的情況下，光強(qiáng)度大小隨角度的變化情況，在極坐標(biāo)的情況下即極坐標(biāo)配光曲線如圖3所示。可清楚的看出，在高度不變的情況下，隨著0角的不斷增大即照射方向往下移，光強(qiáng)度數(shù)值成幾何級數(shù)快速增長。而LED光源由于自身體積比較小，同時又是Lambertian型余弦配光，并且隨著LED二次配光的理論不斷發(fā)展和成熟，可以設(shè)計(jì)體積比較小的二次光學(xué)透鏡來實(shí)現(xiàn)滿足上述情況的配光。選取特定的功率級單顆光源，運(yùn)用相關(guān)的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)出的符合條件的旋轉(zhuǎn)對稱的折射-全反射的二次光學(xué)透鏡的體積為為28mm(直徑)x14mm(S度)。采取LED線條燈的安裝形式，運(yùn)用DIALUX專業(yè)照明計(jì)算軟件，仿真了在仲長為1米，廣告牌高度為9米的情況下，在俯角不同的情況下的照度均勻度以及光能利用率的情況。

2光能利用率

光能利用率的計(jì)算方法為：與廣告牌下端相距10米向廣告牌一側(cè)的水平面為參考面（因配光曲線比較窄，故取10米的寬度已足夠能說明相關(guān)問題），即參考面的寬度為10米，如圖2所示中的虛線所示，此參考面的的長度與廣告牌的長度相同；光能利用率為打在廣告牌上的光能與打在廣告牌上的光能與打在參考面上的光能之和的比值。在俯角為6度的情況下，廣告牌畫面上的點(diǎn)照度值分布如圖5所示，平均照度為776丨ux,最小照度為738lux,最大照度為895lux,最小照度與最大照度的比值為0.825,最小照度與平均照度的比值為0.951,完全滿足《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ/T163-2008)》中關(guān)于外投廣告與標(biāo)示照明的均與度（宜為0.6-0.8)要求，但是有效光能利用率不能滿足大于0.8的要求，只有0.46，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。究其原因，是因?yàn)槎喂鈱W(xué)的透鏡是旋轉(zhuǎn)對稱型，屬于對稱型配光，因此只有近50%的光能打在目標(biāo)面上。對于如何利用非對稱配光來增大光能利用率，在此暫不討論。解決的途徑之一是增大俯角來獲得較高的光能利用率。分別表示了廣告牌表面平均照度、照度均勻度及光能利用率隨俯角增大的變化情況。從兩圖中不難看出，隨著俯角的增大，廣告牌表面的平均照度逐漸增大，光能利用率也相應(yīng)逐步提高，但是照度均勻度在逐漸下降。在俯角為11度的情況下，光能利用率為0.7004，平均照度為1117IUX,最小照度與平均照度的比值為0.448，基本符合投光廣告照明光度學(xué)相關(guān)要求。從實(shí)用性和人眼視覺習(xí)慣的來角度看，一般旳大型廣告畫面需要表達(dá)的內(nèi)容基本占整個廣告牌高度的0.8左右，而需要突出表達(dá)的廣告畫面重點(diǎn)內(nèi)容占整個畫面旳0.75左右。因此為了能在比較遠(yuǎn)的地方注意到廣告畫面的突出重點(diǎn)內(nèi)容,可以把光能大部分集中在廣告畫面的中間部分，即中間約6-7米的高度，而靠近上下邊沿的地方的照度可以適當(dāng)降低。中俯角為13度時即能滿足要求。

3具體點(diǎn)照度值

具體點(diǎn)照度值，此時的光能利用率為0.757，照度均勻度約為0.3。中間7米部分的照度值從640lux增大到1597IUX,其余部分相比適當(dāng)降低，明暗程度在人眼的接受范圍內(nèi)，不會產(chǎn)生不舒服的感覺。投光照明中光污染的限制方法之一是確定合適的照明標(biāo)準(zhǔn)值，其次是選擇合適的燈具和配光曲線，而合理的燈具布置也是一個很重要旳限制光污染的措施。如果將投光廣告燈具布置在廣告牌的上邊沿，光線由上向下照射廣告牌畫面,則由此產(chǎn)生的光污染程度最小。此種照射方式在路邊投光廣告照明中應(yīng)用比較廣泛，并收到了比較好的效果。但是在白天，懸掛在廣告牌上方的燈具由于體積比較大會影響視覺形象。但是應(yīng)用線條燈的形式來布燈，則能減少由于燈具體積所來帶的視覺形象問題。而在晚上，相當(dāng)部分的承載畫面光澤度的比較大，同時傳統(tǒng)燈具的單位面積的光通量密度很大，在其正下方的某些區(qū)域產(chǎn)生不愉快的光斑，而在其他光看方向會產(chǎn)生被照面不太亮的情況，造成明顯的亮暗對比，影響了整體均勻度。如采用上述配光形式的LED線條燈，則會減弱上述不良情況。而在高樓的樓頂或樓體的墻上投放投光廣告，燈具安裝基本采用由下向上的照射方式，由于傳統(tǒng)燈具的配光方式不滿足投光廣告照明的特點(diǎn)，會造成相當(dāng)部分的光通量直接射向天空直接造成光污染，用本文所述的配光曲線也存在此問題，但是程度比傳統(tǒng)的燈具要輕一些，直接浪費(fèi)的光能約為25%。由于LED線條燈的體積較小，所帶來的視覺影響也較小，同時它的配光比較合理，故在某些情況下可把由下向上的照射方式改為由上向下的照射方式，以此來減小光污染。

作者：王祥偉姜肇國蘇廣生王成單位：光華活彩電子有限公司