Câți lumeni produce de fapt un iluminat stradal?

Câți lumeni produce de fapt un iluminat stradal?

Răspunsul scurt: o lumină stradală tipică produce oriunde 2.500 până la 30.000 de lumeni , în funcție de tipul drumului, înălțimea de montare și tehnologia utilizată. Nu există un număr universal unic, deoarece cerințele de iluminat stradal sunt definite de clasificarea drumului, volumul traficului și standardele de iluminare - nu o țintă fixă ​​de lumen. O bandă rezidențială liniștită și o arteră urbană aglomerată sunt ambele deservite de „lumini stradale”, dar fluxurile lor de lumen pot diferi cu un factor de zece sau mai mult.

Înțelegerea intervalului de lumen care se aplică situației dvs. specifice - indiferent dacă sunteți inginer municipal, manager de instalație sau dezvoltator imobiliar - este ceea ce determină dacă un iluminatul stradal instalarea va îndeplini standardele de siguranță, va trece revizuirea fotometrică și va evita modernizările costisitoare după fapt.

Ieșire de lumen în funcție de tipul de drum: numerele care contează de fapt

Cerințele de lumen al iluminatului stradal sunt legate direct de clasificarea drumului. Standardul RP-8 al Societății de Inginerie Illuminată (referința americană principală pentru iluminatul drumurilor) grupează drumurile în categorii locale, colectoare și arteriale, fiecare purtând un nivel de iluminare țintă măsurat în lumânări (fc). Pachetele de lumen sunt selectate pentru a atinge acele ținte având în vedere o înălțime specifică de montare și o distanță între stâlpi.

Aceste game reflectă tehnologia LED modernă. Corpurile mai vechi cu sodiu de înaltă presiune (HPS) au necesitat o putere semnificativ mai mare pentru a produce niveluri de lumină echivalente sau mai scăzute pe suprafața drumului - în mare parte din cauza pierderilor de balast și a controlului optic slab care a irosit o parte din puterea brută a lămpii spre cer sau înapoi de la drum.

De ce Lumens singuri nu spun întreaga poveste

O greșeală comună atunci când specificați iluminatul stradal este tratarea fluxului de lumen ca singura variabilă care contează. În realitate, lumenii sunt doar un element al unui sistem în care înălțimea de montare, distanța dintre poli, modelul de distribuție a fasciculului și reflectanța suprafeței interacționează pentru a determina dacă drumul îndeplinește cu adevărat țintele de iluminare.

Înălțimea de montare schimbă totul

Înălțimile standard ale stâlpilor de iluminat stradal din oțel în America de Nord sunt cuprinse între 25 și 45 de picioare (aproximativ 7,6 până la 13,7 metri). Stâlpii decorativi pentru iluminatul stradal la scară pietonală sunt de obicei de 14 sau 16 picioare. Cu cât dispozitivul este montat mai sus, cu atât sunt necesari mai mulți lumeni pentru a furniza o iluminare adecvată la nivelul drumului - se aplică legea inversului pătratului. Un corp de iluminat de 20.000 de lumeni la 25 de picioare va produce o iluminare vizibil diferită a suprafeței drumului față de același corp de iluminat la 40 de picioare. Modelarea fotometrică arată în mod constant că înălțimea de montare și distanța dintre stâlpi pot modifica necesarul de lumen efectiv cu până la 40% pentru aceeași secțiune de drum.

Model de distribuție a fasciculului (clasificări de tip IES)

Sistemul de clasificare a corpurilor de iluminat IES TM-15 definește cinci tipuri de distribuție laterală a luminii — Tip I până la Tip V — și alegerea corectă depinde în întregime de aplicație. Corpurile de iluminat de tip II prezintă un model oval larg, cu aruncare înainte, cu o lățime de aproximativ 1,75 până la 2,75 înălțimi de montare, ceea ce le face foarte potrivite pentru străzi rezidențiale înguste, trotuare și piste de biciclete. Distribuțiile de tip III împing mai multă lumină spre marginea drumului și sunt comune pe drumurile colectoare. Corpurile de iluminat de tip V emit un model circular de 360 ​​de grade utilizat pentru sensurile giratorii și intersecțiile largi.

Alegerea unui tip de distribuție greșit poate duce la rapoarte de uniformitate inacceptabile chiar și atunci când lumenii totale par adecvați. Categoria de drum local RP-8 necesită un raport de uniformitate maxim/minim nu mai rău de 6:1, în timp ce Arteriale necesită 3:1 — semnificativ mai strâns. Un dispozitiv de iluminare mare orientat incorect poate produce simultan puncte fierbinți și zone întunecate pe aceeași secțiune de drum, eșuând ambele valori simultan.

Eficacitate: lumeni pe watt în iluminatul stradal modern cu LED

Corpurile de iluminat stradal LED moderne, calificate DLC Premium, furnizează între 140 și 170 de lumeni per watt la nivelul dispozitivului. Pentru context, sursele HPS vechi – cândva tehnologia dominantă în iluminatul stradal – gestionau de obicei 90 până la 110 lm/W după ce au luat în considerare pierderile de balast și ineficiențele optice. Aceasta înseamnă că o ieșire de 20.000 de lumeni, care odinioară necesita un sistem HPS de 200 W plus, poate fi acum obținută cu un corp de iluminat LED de 120 W până la 145 W, reducând consumul de energie aproape la jumătate, menținând în același timp o iluminare echivalentă sau mai bună a suprafeței drumului.

Compararea luminilor stradale cu LED-uri cu tehnologia mai veche

Iluminatul stradal a trecut de la incandescenți și vapori de mercur prin sodiu și halogenuri metalice de înaltă presiune, iar acum s-a mutat în mare parte la LED. Fiecare tehnologie a produs ieșiri de lumen foarte diferite de la lampă în sine, dar lumenii livrați efectiv pe suprafața drumului au variat și mai mult din cauza sistemelor optice diferite și a controlului direcțional.

Diferența CRI este relevantă în special pentru siguranța rutieră. Lămpile HPS emit un spectru îngust, gălbui, cu un CRI de aproximativ 22. Obiectele de pe drum - pietoni în haine închise la culoare, marcaje de la suprafața drumului, resturi - sunt mult mai greu de distins sub această lumină. Iluminatul stradal cu LED la CRI 70 sau mai sus redă culorile mult mai precis, ceea ce cercetările leagă în mod constant la o detectare îmbunătățită a pericolelor de către șoferi. Lumina LED albă reflectă, de asemenea, diferit pe pavajul umed, reducând efectul de „oglindă neagră” care face drumurile îmbibate de ploaie extrem de periculoase sub iluminarea HPS.

Cazuri de utilizare specifice și cerințele de lumen ale acestora

Dincolo de clasificarea drumurilor, mediile specifice din cadrul proiectelor de iluminat stradal au propriile valori de referință de lumen. Cunoașterea acestora previne atât sub-iluminarea (care creează riscuri de siguranță), cât și supra-iluminarea (care irosește energie, provoacă strălucire și poate încălca reglementările privind cerul întunecat).

Străzi rezidențiale și Cul-de-Sacs

Pentru iluminatul stradal rezidențial din cartierele cu trafic redus, corpurile de iluminat în intervalul de 2.500 până la 5.000 de lumeni la 20 până la 40 de wați sunt în general suficiente atunci când stâlpii sunt distanțați la intervale standard. Ținta rutieră locală IES RP-8 de 0,4 lumânări în medie este destul de modestă - suficient pentru ca pietonii să vadă pericolele ale căii și pentru ca șoferii să identifice obstacole fără luminozitatea puternică care perturbă mediile de somn ale rezidenților din apropiere. Multe municipalități au adoptat pachete LED cu temperatură de culoare de 3.000K sau 4.000K la acest nivel de lumen, înlocuind unitățile HPS de 100W care produceau iluminare similară a suprafeței drumului la un cost de energie mult mai mare.

Drumuri colectoare și artere suburbane

Străzile mai aglomerate cu benzi multiple, opriri de transport și infrastructură pentru biciclete necesită, de obicei, iluminatul stradal în intervalul 10.000 până la 20.000 de lumeni. La acest nivel, corpurile de iluminat LED de 80W până la 150W pe stâlpi de 30 de picioare cu modele de distribuție de tip III pot atinge ținta medie de 0,9 fc cu un raport de distanță între poli de aproximativ 4:1 (distanță față de înălțimea de montare). Un exemplu real: un drum colector cu două benzi la o înălțime de montare de 30 de picioare, cu stâlpi distanțați la 120 de picioare, ar necesita de obicei un corp de iluminat de 14.000 până la 16.000 de lumeni pentru a obține o acoperire uniformă și constantă, fără pete întunecate între stâlpi.

Locuri de parcare si zone comerciale

Parcările comerciale se încadrează adesea în standardele de proiectare a iluminatului stradal și necesită, de obicei, 20.000 până la 30.000 de lumeni per dispozitiv atunci când stâlpii sunt plasați în centrul unor golfuri mari deschise. Cu toate acestea, stâlpii perimetrali care acoperă zone mai înguste pot funcționa adecvat la 8.000 până la 12.000 de lumeni. Valoarea cheie pentru iluminatul stradal al parcării este raportul de iluminare minimă la medie - performanța camerei de securitate este direct legată de nivelurile minime de iluminare, ceea ce înseamnă că chiar și o instalație cu lumen mediu mare poate eșua dacă creează umbre adânci între corpuri de iluminat.

Iluminat stradal de autostradă și catarg

Stâlpii cu catarg înalt – montați de obicei la 40 până la 70 de picioare și utilizați pe nodurile de autostrăzi majore, intersecții mari și zone industriale – necesită dispozitive în intervalul de 25.000 până la 100.000 de lumeni. La această scară, mai multe corpuri de iluminat sunt adesea montate pe un singur cap de stâlp, fiecare acoperind un sector diferit. Departamentul de Transport din Colorado, de exemplu, folosește standarde la mijlocul catargului la 40 până la 70 de picioare pentru proiecte mari de drumuri, cu distanța dintre stâlpi începând de obicei de la un raport de distanță 7:1 și înălțimea de montare și ajustată pe baza modelării fotometrice.

Trasee pietonale și piste pentru biciclete

Iluminatul stradal la scară pietonală - stâlpi decorativi la 14 până la 16 picioare - funcționează la niveluri de lumen mult mai scăzute decât iluminatul stradal pentru vehicule. Corpurile care furnizează 2.500 până la 6.000 de lumeni sunt comune pe căile pietonale dedicate, cu înălțimi de montare și distribuții alese pentru a minimiza strălucirea direct în ochii oamenilor care merg pe jos. Distribuțiile de tip II scurte sau de tip II medii funcționează bine aici, aruncând lumină înainte de-a lungul traseului, fără deversări excesive în proprietățile adiacente.

Cum afectează distanța dintre poli și înălțimea de montare selecția lumenului

Multe proiecte de iluminat stradal merg prost nu pentru că a fost ales un dispozitiv greșit, ci pentru că au fost selectați lumenii fără a ține cont de geometria instalației. Două variabile controlează cât de greu trebuie să lucreze un dispozitiv de fixare: cât de înalt este montat și cât de distanță sunt distanțați stâlpii.

Ca principiu general, distanța dintre stâlpi este de obicei stabilită la 3 până la 4 ori înălțimea de montare pentru distribuțiile de tip II și III pe drumurile standard. Deci, un stâlp de 30 de picioare ar fi distanțat la 90 până la 120 de picioare de vecinul său. Dacă raportul de uniformitate necesar al drumului este strâns (3:1 pentru un Arterial), distanța trebuie să scadă și/sau fluxul de lumen trebuie să crească pentru a umple golurile dintre corpuri de fixare. În schimb, dacă reglementările locale privind cerul întunecat restricționează fluxul maxim de lumen sau lumina în sus, soluția este adesea reducerea distanței dintre poli, mai degrabă decât pur și simplu să împingă mai mulți lumeni prin mai puține corpuri de iluminat.

Implicația practică este că Selectarea lumenului nu poate avea loc înainte de aspectul fotometric . Orice specificație de iluminat stradal care denumește un pachet de lumeni fără o configurație confirmată a stâlpilor și înălțimea de montare este în cel mai bun caz o estimare educată și în cel mai rău caz o greșeală costisitoare. Mai multe municipalități au fost nevoite să modernizeze secțiuni întregi de stradă după ce au descoperit că corpurile de iluminat instalate - cu ieșiri de lumen care păreau adecvate pe hârtie - au creat zone întunecate inacceptabile din cauza ipotezelor incorecte privind distanțarea stâlpilor.

Standarde de iluminat stradal și conformitate

Specificațiile de iluminat stradal sunt guvernate de două cadre principale în funcție de geografie: ANSI/IES RP-8 în America de Nord și EN13201 în Europa. Ambele definesc criteriile de iluminare și cerințele de uniformitate în funcție de tipul de drum, dar sistemele lor de clasificare utilizează terminologie și sisteme metrice diferite. Proiectele din jurisdicții care au adoptat standarde municipale specifice - cum ar fi specificațiile de iluminat stradal din comitatul Montgomery, Maryland sau Iowa DOT Design Manual Capitolul 11 ​​- trebuie să urmeze adaptări locale care pot fi mai stricte decât standardele de bază IES sau EN.

Dincolo de iluminare, produsele de iluminat stradal utilizate în America de Nord sunt din ce în ce mai supuse cerințelor de calificare DesignLights Consortium (DLC), în special atunci când sunt implicate reduceri de utilitate. Calificarea DLC Premium necesită un prag minim de eficacitate și stabilește niveluri maxime de iluminare în sus — afectând direct pachetele de lumen eligibile. Sistemul de evaluare a erorilor (Backlight, Uplight, Glare) este instrumentul standard pentru comunicarea caracteristicilor de distribuție a luminii unui dispozitiv de iluminat, iar majoritatea autorităților locale necesită acum evaluări BUG specifice (de obicei B1–B2, U0–U1, G1–G2) pentru noile instalații de iluminat stradal pentru a controla lumina scursă și strălucirea cerului.

Rolul deprecierii lumenului

Corpurile de iluminat stradal nu sunt specificate numai la puterea lor inițială în lumen. Standardele cer ca obiectivele de iluminare să fie îndeplinite la nivelul de lumen menținut (depreciat) - de obicei după 40% din durata de viață nominală a lămpii în standardele mai vechi, sau la un punct L70 sau L80 pentru LED (punctul în care puterea scade la 70% sau 80% din inițială). Aceasta înseamnă că o lumină stradală specificată pentru 15.000 de lumeni inițial poate avea nevoie pentru a furniza 12.000 de lumeni menținute pe o durată de viață de 10 ani. Supraspecificarea lumenilor inițiali pentru a ține seama de depreciere este o practică obișnuită, dar corpurile LED moderne cu curbe de depreciere a lumenului foarte plate (mulți mențin L90 la 100.000 de ore) au eliminat în mare măsură supraspecificarea excesivă care era practica standard cu sursele HPS și cu halogenuri metalice.

Suprailuminare: de ce mai mulți lumeni nu sunt întotdeauna mai buni

Există o presupunere larg răspândită că iluminatul stradal mai luminos este în mod inerent mai sigur. Dovezile în acest sens sunt mai nuanțate decât se așteaptă mulți oameni. Suprailuminarea - instalarea iluminatului stradal cu mult mai mulți lumeni decât necesită clasificarea drumului - creează propriul set de probleme care pot submina de fapt obiectivele unui sistem de iluminat stradal bine proiectat.

• Strălucire: Fluxul excesiv de lumen de la corpurile de iluminat prost orientate creează strălucire care reduce contrastul, mai degrabă decât să-l îmbunătățească. Șoferii în vârstă sunt afectați în mod deosebit; un șofer de 70 de ani are nevoie de aproximativ de trei ori mai mult contrast pentru a vedea un pericol pe care un tânăr de 20 de ani îl poate detecta cu ușurință, iar strălucirea agravează acest deficit.
• Incalcarea usoara: Iluminatul stradal supra-iluminat se varsă în ferestrele rezidențiale, perturbând ciclurile de somn și provocând plângeri care duc la modificări sau înlocuiri costisitoare ale corpurilor de iluminat.
• Strălucirea cerului: Lumina direcționată în sus de la corpurile de iluminat supraspecificate contribuie la strălucirea cerului, încălcând ordonanțe privind cerul întunecat într-un număr tot mai mare de jurisdicții - în special în apropierea observatoarelor, zonelor de conservare și zonelor rurale.
• Risip de energie: Fiecare corp de iluminat inutil de luminozitate arde energie 24 de ore pe noapte, în fiecare noapte. Pentru o municipalitate care operează câteva mii de lumini stradale, chiar și o supraspecificare de 10 W pe dispozitiv poate adăuga până la zeci de mii de dolari în costuri anuale de energie.
• Impactul ecologic: Iluminatul stradal excesiv perturbă fauna sălbatică nocturnă, în special insectele și păsările migratoare, o problemă care a devenit din ce în ce mai reglementată în zonele sensibile din punct de vedere ecologic.

Abordarea corectă este să specificați lumeni care îndeplinesc - dar nu depășesc semnificativ - țintele de iluminare stabilite de standardul aplicabil pentru tipul de drum dat, apoi verificați prin intermediul software-ului fotometric dacă sunt îndeplinite și criteriile de uniformitate.

Iluminat stradal adaptiv și control al lumenului

Multe instalații moderne de iluminat stradal cu LED-uri sunt specificate cu capacitate de reglare a luminii - capacitatea de a reduce fluxul de lumen în perioadele cu trafic redus, de obicei noaptea târziu până dimineața devreme. Un corp de iluminat specificat la 16.000 de lumeni pentru orele de vârf de seară s-ar putea reduce la 60% (9.600 de lumeni) sau chiar 40% (6.400 de lumeni) între miezul nopții și 5 a.m., când numărul de pietoni și vehicule este minim. Această abordare adaptivă a iluminatului stradal este cerută din ce în ce mai mult de codurile energetice și de programele de reduceri pentru utilități.

Efectul practic este că specificațiile de lumen pentru proiectele de iluminat stradal adaptiv trebuie să țină cont atât de modurile de funcționare de vârf, cât și de cea redusă în analiza fotometrică. Un corp de iluminat care abia îndeplinește 0,9 fc la putere maximă va scădea sub iluminarea minimă menținută în timpul funcționării reduse, creând un decalaj de conformitate care este prins doar în timpul punerii în funcțiune sau după un audit formal. Controlul adaptiv este cel mai eficient atunci când pachetul de lumen inițial este specificat în mod conservator la putere maximă, lăsând spațiu liber pentru atenuare fără a scădea sub pragurile minime menținute.

Ghid practic pentru selectarea lumenilor de iluminat stradal

Pentru oricine care lucrează printr-o decizie de selectare a iluminatului stradal, următoarea secvență menține procesul bazat pe cifre, mai degrabă decât pe presupuneri.

1. Clasificați drumul. Determinați dacă se încadrează în clasificarea locală, colector sau arterială conform IES RP-8 sau categoria echivalentă EN13201 dacă funcționează conform standardelor europene. Aceasta stabilește țintele de iluminare și uniformitate înainte de a alege o cifră cu un singur lumen.
2. Confirmați înălțimea de montare și distanța dintre stâlpi. Aceste două variabile sunt multiplicatorii primari ai câți lumeni trebuie să furnizeze un dispozitiv pe suprafața drumului. Nu finalizați un pachet de lumen înainte ca aceste informații să fie confirmate.
3. Selectați tipul de distribuție a fasciculului. Potriviți tipul de distribuție IES (de la I la V) cu geometria drumului - lățimea benzii, numărul de benzi și poziția de montare față de marginea drumului.
4. Rulați software fotometric. Utilizați AGi32, DIALux sau software echivalent pentru a verifica dacă pachetul de lumen propus îndeplinește atât cerințele de iluminare medie, cât și de raportul de uniformitate la nivelul de lumen menținut (depreciat).
5. Verificați cerințele privind evaluarea BUG. Confirmați că corpul de iluminat îndeplinește specificațiile locale de evaluare a erorilor pentru iluminare de fundal, iluminare în sus și strălucire pentru a evita problemele de conformitate la inspecție.
6. Verificați DLC sau calificarea echivalentă dacă reducerile la utilități sau respectarea codului energetic sunt relevante pentru bugetul proiectului sau procesul de aprobare.
7. Luați în considerare reglarea adaptivă. Dacă specificația include programe de reglare a luminii, verificați conformitatea cu iluminarea la nivelul minim de estompare, nu doar la putere maximă.

Acest proces elimină cel mai comun mod de defecțiune în proiectele de iluminat stradal: specificarea unui pachet de lumeni bazat pe regulile de bază sau pe valorile implicite ale catalogului de produse, mai degrabă decât pe cerințele fotometrice reale ale instalației specifice.

Rezumat: Intervalele de lumen pe care le puteți utiliza chiar acum

Pentru a lega cele de mai sus într-o referință de lucru: iluminatul stradal rezidențial și cu trafic redus se încadrează în general în 2.500 până la 8.000 lumeni gama; colectorul și drumurile urbane necesită de obicei 10.000 până la 20.000 de lumeni ; și cererea de artere și zone comerciale cu trafic intens 20.000 până la 30.000 de lumeni sau mai mult . Iluminatul stradal pe autostrăzi și cu catarg înalt poate ajunge cu mult peste 30.000 de lumeni pe corp, cu capete de stâlp cu mai multe corpuri de iluminat împingând puterea totală în intervalul de șase cifre pentru iluminatul de schimb major.

Tehnologia LED modernă a făcut posibilă livrarea tuturor acestor pachete de lumeni la o putere semnificativ mai mică decât sursele vechi, cu o redare mai bună a culorilor, o durată de viață mai lungă și o capacitate de reglare încorporată. Avantajul de lumeni pe watt al iluminatului stradal LED actual – 140 până la 170 lm/W față de 90 până la 110 lm/W pentru HPS – înseamnă că atingerea chiar și a celor mai mari ținte de lumen nu mai necesită consumul de energie pe care o solicita infrastructura mai veche de iluminat stradal. Pentru oricine care plănuiește o nouă instalare sau o modernizare, numărul titlului este mai puțin important decât obținerea unui design fotometric potrivit pentru tipul de drum specific, geometria de montare și standardul aplicabil.