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技术指南

太阳能路灯眩光与光污染指南

作者: VOLTIC Technical Team
太阳能路灯眩光与光污染指南

一盏把光投在道路上、而不投向天空的路灯,是一项设计决策,而非偶然。如今,欧洲、北美以及越来越多其他市场的市政规范和招标文件中都写入了光污染条款,这使得眩光和上射光成为可能阻碍交付或最终付款的验收标准。

本指南说明路灯造成的光污染究竟是什么、规范中应确定哪些数值、如何解读 IES BUG 评级,以及在下单前应向太阳能路灯供应商索取哪些文件。本文面向项目采购方、EPC 承包商和经销商,他们必须回答一个实际问题:这套装置能否通过照明条款?

什么算作路灯造成的光污染

光污染并非单一效应。广泛使用的定义将其分为四个组成部分——天空辉光、光侵入、眩光和杂乱光——而一盏瞄准不当的路灯可以同时产生全部四种效应。满足照明条款的第一步,是了解该条款实际针对的是哪个组成部分。

天空辉光是城镇或城市上空夜空的变亮,由灯具向上或大角度射出的光经大气中的尘埃、水汽和气溶胶散射所致。上射光是买方可以直接控制的部分,而富蓝白光比暖色光散射更强,这就是为什么相关色温几乎出现在每一条光污染条款中。

光侵入是落在装置本应服务区域之外的光。在实践中,它是最先到来的投诉:卧室窗户上的光、邻近立面上的光,或越过地界的光。解决办法是在受扰一侧对灯具进行遮光、降低安装高度、调整瞄准方向,或三者兼施。

眩光是视野中降低而非提升可见度的亮度。失能眩光会干扰眼睛的视物能力,这就是为什么驾驶员会被未遮光的灯头短暂致盲;而不适眩光则是同一效应处于仅仅令人不适的水平。两者都通过光学设计和安装角度来控制,而非通过瓦数。

杂乱光是明亮光源令人困惑的聚集,常见于多条标志、店铺和路灯照明系统在同一视野内相互竞争的道路。

为什么太阳能路灯需要单独进行眩光检查

一盏太阳能路灯在一个灯头内集中了多项折衷。光伏板、电池、控制器和 LED 共用一个外壳,光伏板角度由安装角度决定,而标准型号常以冷白光供货。每一项选择都会影响有多少光向上逸出,以及该装置在夜间如何被评判。

第一个后果是几何上的。在一体化灯具中,光伏板和光学系统位于同一壳体内,因此为捕捉阳光而增加的任何角度也会叠加到配光上。为改善冬季发电而向上倾斜的灯头,可能将部分光束瞄准水平线以上,而这正是光污染规则所禁止的情形。如果项目带有严格的上射光条款,安装和倾斜假设必须对照光度数据进行核查,某些情况下还要对照光伏板与灯具分开安装的分体式设计进行核查。这一权衡在我们的一体化与分体式太阳能路灯对比中已有详细讨论。

VOLTIC ZHENYE SERIES 一体化太阳能路灯,展示单晶硅太阳能板和朝下的 LED 模组,二者共同决定其配光和眩光表现
在一体化太阳能路灯上,光伏板和 LED 模组共用一个外壳,因此最大化太阳能采集的安装角度也决定了光束的角度。这就是为什么光污染条款必须对照光度文件核查,而不能只对照产品目录图片。

第二个后果是颜色。冷白光之所以流行,是因为它在镜头下和道路上看起来明亮,而且在标准产品目录中很常见。我们自己的 ZHENYE SERIES 一体化型号标称 6000 K。这个数字值得明确说明,因为无论光学系统遮光多好,6000 K 的灯头都无法满足将相关色温上限设为 3000 K 或以下的条款。如果项目带有此类条款,可以要求将更暖的色温作为工厂调整项;下单前请以书面形式确认具体型号是否可供。

太阳能照明还有一个市电照明不具备的优势。由于每一瓦时都必须来自光伏板,调光和半夜调光是常态而非附加功能,而午夜后根本不产生的光不会污染任何东西。这些水平如何写入规范,在我们的运动传感器与调光指南中有所介绍。

规范中应确定的六个数值

几乎每一场光污染争议都可归结为少数几个可以写入采购规范的量。它们都不冷僻,但每一个都必须写明,因为供应商无法满足询价中从未提出的限值。

参数它控制什么应写什么
相关色温(CCT)蓝光含量,进而影响天空辉光不高于 3000 K;敏感区域为 2700 K 或更低
上射光,以 U 值或 ULOR 表示射向水平线以上的光零上射光,U0
高角度光,80-90 度溢散光和远距离眩光不超过输出的 3%,Type V 配光为 5%
BUG 分类后向光、上射光和眩光综合典型措辞:不超过 B1-U0-G1
对照道路等级的照度过度照明在等级推荐水平的 20% 以内
调光与半夜调光曲线不必要的照明时长可调光至 10% 或更低,并附书面曲线

上述数值取自公开标准,而非任何单一产品:颜色和上射光方面取自 DarkSky Approved 灯具指南,配光方面取自 IES BUG 分类,本地水平方面取自下文所述的环境分区指南。请将它们作为贵方工程师签署确认的措辞,并在每一项旁引用项目规范中的条款编号,以便供应商知道它对应哪项要求。

解读 BUG 评级

BUG 评级是照明行业用来同时描述上述三种效应的简写。它源自 IES TM-15,即照明工程学会对户外灯具的分类,并已成为招标中的标准措辞,因为它将一份光度文件转化为一行文字。

BUG 代表后向光、上射光和眩光,三个字母各自对应一个从 0 到 5 的数字,其中 0 表示该区域的最低发射量:

  • B,后向光——投向灯具后方的光,是道路照明装置中引发最多光侵入投诉的区域。
  • U,上射光——水平线以上的光,位于两个助长天空辉光的区域。U0 表示水平线以上没有可测量的光发射。
  • G,眩光——从远处进入眼睛的高角度光线,是大多数驾驶员投诉背后的区域。

因此,被描述为 B1-U0-G1 的灯具在后方和上方都得到了良好的遮光,且眩光等级较低,这正是大多数暗夜条款想要达到的组合。有两点值得反复提醒。第一,数据表中的 BUG 一行对应的是某一个光度文件;如果供应商在同一型号名称下提供多种配光或功率,请询问哪一行来自哪个文件。第二,BUG 评级不涉及相关色温,因此一款灯具可以是 U0,却仍然不符合暖光条款。

环境分区:为什么同一款灯具在一处合格、在另一处却不合格

光污染限值并非通用,而是随周边环境的黑暗程度而变化。专业指南,尤其是照明专业人士学会的 GN01,将场地划分为从 E0(最敏感)到 E4(最明亮的城市中心)的环境分区,并在较暗的区域适用更严格的限值。

实际影响是,同一款灯具在市中心街道上可以接受,而在三十公里外的乡村道路上却不可接受。在向供应商提出限值之前,先确定项目所在的分区。规范通常会指明该分区,在英国,通常使用 CPRE 夜空地图来确定。然后应用与该分区对应的天空辉光、光侵入和眩光数值。

由此产生两个后果。在 E4 分区合格的灯具并不自动在 E2 分区合格,因此为一个分区编写的规范绝不应在未重新核对光度数据的情况下照搬到另一个分区。而在最敏感的分区,最经济的合规方式通常是少照明:减少灯杆数量、降低单杆输出,并采用在区域度过当晚最后一次合法使用后进一步降低照度的配置。

太阳能路灯规范中应写入的内容

一份只用一行提到光污染、随后什么也不列的规范,等于没有给供应商任何可遵循的要求。将条款转化为以下条目,并要求每一条都针对所报的具体型号进行确认,而不是针对供应商的通用产品目录。

  • 环境分区,以及与之对应的干扰光限值。
  • LED 模组的最高相关色温,以开尔文表示,并注明公差。
  • 零上射光要求,并指明光度文件作为证据。
  • 针对实际提供的配光,不得超出的 BUG 一行。
  • 在产品数据表中列出的遮光配件,而不是作为特殊定制提供的配件。
  • 调光或半夜调光配置,写明照度水平和时段。
  • 照度目标及随之而来的均匀度,以免仅按功率选择灯具。
  • 必须随货同行的文件,列于下文。

下单前应索取的文件

关于遮光、颜色和配光的声明容易做出,却难以核实。请针对报价单上的具体型号索取以下文件;已对产品做过测试的供应商本就持有这些文件,而这一请求除了一个回复之外不产生任何成本。

文件它证明什么评估方为何索取
IES 或 LDT 格式的光度文件,以及其背后的测试报告实际配光、后向光、上射光和眩光区域模拟文件与实测文件不是同等证据
来自独立实验室的 LM-79 测试报告输出、效能、相关色温和显色性这是招标评估方索取的第一份文件
遮光或后向光配件数据表实现房屋侧截光的部件编号它表明该配件是列明的选项,而不是一句承诺
具体型号的现行安全与合规证书该装置已获得其安装市场所需的认证它必须说明该证书覆盖哪个市场
以书面形式提供的调光配置,按小时列出百分比设计中半夜后的照度水平就是控制器将运行的水平这是核实用于选型配置的节能声明的唯一方式

我们为太阳能路灯系列提供独立的 LM-79 报告,我们声明的认证为 CE、RoHS 和 ISO 9001;这些证书在各市场的适用情况载于我们的按市场划分的认证指南。如果招标坚持要求灯具出现在已公布的批准清单上,请将其视为硬性筛选条件,并在投标前而非投标后核对清单。有些招标文件更进一步,除非产品确实已列入清单,否则拒绝接受“暗夜友好”之类的措辞,这提醒我们:宣传册上的形容词并不是证据。

减少现有安装中的眩光和光侵入

并非每个问题都需要更换灯具。已完工场址上的大部分干扰光都可以通过遮光、调整投射方向、控制设置和更换色温来消除,成本仅为更换灯具的一小部分。以下措施按成本从低到高排列。

  • 重新调整投射方向并调平。为追逐阳光或道路而向上倾斜的灯头,通常可以在不损失有效照明的情况下调至接近水平。
  • 加装遮光罩或后向光配件。朝向住宅一侧的截光可解决单个地址的大部分光侵入和令人不适的眩光投诉。
  • 更改调光曲线。降低后半夜的亮度水平可消除那些不产生任何效益的照明时段;在太阳能系统中,这还能换取电池续航能力,因此我们的控制器出厂即配备光控、定时和人体感应控制。
  • 改用更暖的色温,适用于条款围绕天空辉光而非光侵入编写的情况。
  • 重新布置或缩短灯杆,仅在更廉价的方案都已尝试之后再考虑,因为这是成本最高的干预措施,也最可能需要土建施工。

无论采取哪种方式,都要保留记录。前后对比照片,连同光度文件和所用设置,是将投诉转为结案的关键,也是审核人员首先要求查看的内容。

常见问题

太阳能路灯比市电路灯造成更多光污染吗?

不会,其本身不会。光污染取决于光学系统、安装角度和色温,配光相同的太阳能灯头与其他任何灯具的表现一致。太阳能系统有一个优势:调光和半夜调光是其固有特性,而且几乎没有动机去过度照明一根由自身面板供电的灯杆。

6000 K 的太阳能路灯能满足暗夜条款吗?

通常不能。已发布的暗夜标准将光源色温上限设为 3000 K 或更暖,敏感区域往往要求 2700 K,因此 6000 K 的灯头无论遮光多好都不符合色温要求。可要求工厂调整至更暖的色温;下单前请以书面形式确认具体型号。

光侵入和眩光有什么区别?

光侵入是指落在不需要照明之处(例如邻近物业)的光,因此按光的落点来判定。眩光是指观察者视野内降低驾驶员或行人可视能力的亮度,因此按观察者位置而非边界线来判定。

“暗夜友好”等同于列入认证清单吗?

不等同。宣传册中的描述性用语属于营销表述,而认证是第三方依据已发布标准对实测光度数据进行的审核。一些招标文件现在直接拒绝该用语,并要求产品列入清单,因此应核查具体型号的认证状态,而非目录中的措辞。

我需要光度文件来证明合规吗?

需要,对于任何以数字形式写明条款的项目都需要。请索取所报配光的 IES 或 LDT 文件及其测试报告,并让您的照明设计师根据该文件确认上射光、后向光和眩光区域。数据表摘要有助于初选,但在交付验收时不构成证据。

如何减少已安装灯具的上射光?

先采取成本最低的措施:重新调整投射方向或调平灯头,加装朝向住宅一侧的遮光罩,并通过控制器降低后半夜的亮度水平。只有当条款围绕色温编写时才需要更换 LED 模组,而更换灯杆本身应作为最后考虑的选项。

我应该规定哪种色温?

将 3000 K 写为上限,若项目位于暗夜区域、野生动物走廊或天文台附近,则降至 2700 K 或更低。无论选择哪个数值,都应将其规定为带有容差的标称值,因为仅标注为“暖白”的模组无法对工厂形成约束。

下一步:对照您所购买的型号核查照明条款

如果您的项目带有光污染、干扰光或暗夜条款,请将其连同道路类型、环境区域(若已指定)、照明等级、所需色温以及任何上射光或 BUG 限值一并发送给我们。我们的工程师将确认哪种配置符合要求,以及哪些文件将随货发运。

请先查看一体化太阳能路灯系列,了解功率梯度和已发布的灯具数据,并查看太阳能路灯灯杆的高度和基础图纸,这些决定了安装角度。如果同一招标还要求安全认证,请先阅读按市场划分的认证指南。当您的条款准备就绪后,发送给我们的工程团队,我们将针对具体型号而非目录平均值作出答复。

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