Embed Size (px)
Citation preview
XII Konferencja
„Oświetlenie drogowe
– sposoby zarządzania systemami
oświetlenia na terenie kraju” Jachranka, 19-20 kwietnia 2017 r.
OŚWIETLENIE LED
– NIE „WSZYSTKO JASNE”
Małgorzata Górczewska Politechnika Poznańska
• W projektowaniu oświetlenia drogowego coraz
większą rolę odgrywają:
• aspekty ekonomiczne, związane z poprawą
efektywności energetycznej i trwałości sprzętu
oświetleniowego,
• środowiskowe, uwzględniające pozytywny i
negatywny wpływ światła na ludzi i środowisko.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Modernizacje oświetlenia
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Realizacje oświetlenia muszą być poprzedzone wykonaniem obliczeń,
w celu uniknięcia efektu nierównomierności.
• Realizacje oświetlenia z zastosowaniem opraw LED
wymagają wykonania dokładnych obliczeń parametrów
fotometrycznych, opartych na wiarygodnych danych,
dotyczących źródeł światła i opraw.
• W obliczeniach należy uwzględnić wymagania oświetleniowe,
oparte na nowej normie PN-EN 13201:2016 - Oświetlenie dróg
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Realizacje oświetlenia z zastosowaniem opraw LED
wymagają wykonania dokładnych obliczeń parametrów
fotometrycznych, opartych na wiarygodnych danych,
dotyczących źródeł światła i opraw.
• W obliczeniach należy uwzględnić wymagania oświetleniowe,
oparte na nowej normie PN-EN 13201:2016 - Oświetlenie dróg
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
W typowej oprawie oświetlenia drogowego nie ma możliwości
uzyskania równoważnego rozsyłu strumienia świetlnego.
Występują problemy z odprowadzaniem ciepła.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
W typowej oprawie oświetlenia drogowego nie ma możliwości
uzyskania równoważnego rozsyłu strumienia świetlnego.
Występują problemy z odprowadzaniem ciepła.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Realizacje oświetlenia z zastosowaniem opraw LED
wymagają wykonania dokładnych obliczeń parametrów
fotometrycznych, opartych na wiarygodnych danych,
dotyczących źródeł światła i opraw.
• W obliczeniach należy uwzględnić wymagania oświetleniowe,
oparte na nowej normie PN-EN 13201:2016 - Oświetlenie dróg
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Ogólne założenia nowej normy oparto na publikacji:
• CIE 115-2010. Lighting of Roads for motor and
pedestrian traffic.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• -CEN/TR 13201-1:2016-02 Oświetlenie dróg – część 1:
Wytyczne dotyczące wyboru klas oświetlenia
• -PN-EN 13201-2:2016-03 Oświetlenie dróg – część 2:
Wymagania eksploatacyjne,
• -PN-EN 13201-3:2016-03 Oświetlenie dróg – część 3:
Obliczenia parametrów oświetleniowych,
• -PN-EN 13201-4:2016-03 Oświetlenie dróg – część 4:
Metody pomiaru efektywności oświetlenia,
• -PN-EN 13201-5:2016-03 Oświetlenie dróg – część 5:
Wskaźniki efektywności energetycznej.
• Wszystkie części normy opublikowano w wersji angielskiej
NORMA 13201:2016
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Wprowadzono nowe oznaczenia poszczególnych klas
oświetleniowych:
• - klasa M – odpowiada poprzedniej klasie ME
• - klasa C - odpowiada poprzedniej klasie CE
• - klasa P - odpowiada poprzedniej klasie S
Raport 13201:2016-1:2016
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Na jezdniach przeznaczonych głównie dla ruchu samochodowego z dużą i średnią prędkością, najważniejszymi parametrami ilościowymi i jakościowymi oświetlenia są:
- poziom luminancji - równomierność luminancji,
Luminancja średnia
Lśr
całkowita Uo= Lmin /Lśr
wzdłużna UL= Lmin /Lmax
Kryteria
oceny:
NORMA 13201:2016 GŁÓWNE_WYMAGANIA _PODSUMOWANIE
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Na jezdniach przeznaczonych głównie dla ruchu samochodowego z dużą i średnią prędkością, najważniejszymi parametrami ilościowymi i jakościowymi oświetlenia są:
- ograniczenie olśnienia - oświetlenie bezpośredniego otoczenia
Przyrost progowy
fTI[%]
Kryteria
oceny:
NORMA 13201:2016 GŁÓWNE_WYMAGANIA _PODSUMOWANIE
REI
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Klasa
Parametry oświetlenia drogi Olśnienie
przeszkadzające
Oświetlenie
otoczenia
Warunki suche
Lśr
[ekspl. min]
[cd/m2]
Uo
[min]
Ul
[min]
fTI
[max]
[%]
REI
[min]
M1 2,00 0,40 0,70 10 0,35
M2 1,50 0,40 0,70 10 0,35
M3 1,00 0,40 0,60 15 0,30
M4 0,75 0,40 0,60 15 0,30
M5 0,50 0,35 0,40 15 0,30
M6 0,30 0,35 0,40 20 0,30
Klasy M – wymagania oparte na kryteriach związanych z luminancją jezdni
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Klasy M – wymagania oparte na kryteriach związanych z luminancją jezdni
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Zasada obliczeń współczynnika oświetlenia otoczenia REI
(dawniej SR) została zmieniona.
• Obecnie bierze się pod uwagę osobno każde z poboczy i
sąsiadujący z nim pas drogi.
• PODSUMOWANIE
• Wymagania nowej normy w większym stopniu uwzględniają
potrzebę zapewnienia bezpieczeństwa, dzięki lepszemu
uwidocznieniu bezpośredniego otoczenia drogi.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Wymagania dla klas oświetleniowych P
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Drogi i strefy przeznaczone głównie dla ruchu z niską prędkością
• - poziom natężenia oświetlenia - równomierność natężenia świetlenia
Natężenie oświetlenia średnie
Eśr
Natężenie oświetlenia minimalne
Emin
Kryteria
oceny:
NORMA 13201:2016 GŁÓWNE_WYMAGANIA _PODSUMOWANIE
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Klasa oświetleniowa
Eśr [lx]
Emin [lx]
S1 15 5
S2 10 3
S3 7,5 1,5
S4 5 1
S5 3 0,6
S6 2 0,6
S7 nie wymaga się nie wymaga się
Wybór klas oświetleniowych – dotychczas obowiązująca norma - klasy S
Oświetlenie stref, dróg , ulic, ścieżek rowerowych, o małej prędkości poruszania się - np.:
- Drogi lokalne, osiedlowe,
- Ścieżki rowerowe,
- Parki.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Wymagania dla klas oświetleniowych – nowa norma - klasy P
Klasa
Poziome natężenie oświetlenia
Wymagania dodatkowe jeśli rozpoznawalność twarzy
jest konieczna
E*śr
[ekspl. min]
[lx]
Emin
[ekspl.]
[lx]
Ev.min
[ekspl.]
[lx]
Esc,min
[ekspl.]
[lx]
P1 15,0 3,00 5,0 5,0
P2 10,0 2,00 3,0 2,0
P3 7,50 1,50 2,5 1,5
P4 5,00 1,00 1,5 1,0
P5 3,00 0,60 1,0 0,6
P6 2,00 0,40 0,6 0,2
P7 brak wymagań brak wymagań
*Dla zapewnienia odpowiedniej równomierność, rzeczywista wartość średniego natężenia
oświetlenia nie może przekraczać 1,5-krotnej wartości Eśr dla danej klasy
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• W oświetleniu dróg – szczególnie tych o niższych wymaganiach oświetleniowych - istotna może być:
• barwa światła
-
- Oddawanie barw – poprawa komfortu widzenia, rozpoznawalności barw otoczenia
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Przejścia dla pieszych
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Wysoki poziom oświetlenia drogi
Ciemna sylwetka pieszego na jasnym tle jezdni
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Średni poziom oświetlenia drogi
Ciemna sylwetka pieszego na tle jezdni – niski kontrast
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Niski poziom oświetlenia drogi
Sylwetka pieszego na tle jezdni – bardzo niski kontrast
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Niski poziom oświetlenia drogi + oświetlenie przejścia I
Sylwetka pieszego na tle jezdni – bardzo niski kontrast
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Niski poziom oświetlenia drogi + oświetlenie przejścia II
Sylwetka pieszego na tle jezdni – wysoki kontrast
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Brak dokładniejszych wymagań normatywnych – tylko ogólne zalecenia:
Załącznik B normy 13201-2:2016 • dla wysokich poziomów luminancji jezdni możliwe jest
uzyskanie dobrej widoczności sylwetki pieszego przy uzyskaniu ujemnego kontrastu
• W innych warunkach zaleca się montaż opraw o asymetrycznym rozsyle strumienia świetlnego,
• usytuowanych od strony nadjeżdżających pojazdów,
• w niewielkiej odległości od przejścia. • Powinno się zapewnić pionowe natężenia oświetlenia
znacząco wyższe od poziomego natężenia oświetlenia na przejściu.
• Należy również oświetlić strefę oczekiwania, przed przejściem.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Oprawa lub oprawy montowane nad środkową osią przejścia
Typowe rozwiązania:
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Najczęściej stosowane rozwiązania – sygnalizacja + oprawa nad przejściem
Typowe rozwiązania:
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• - oświetlenie przejść dla pieszych oprawą umieszczoną centalnie
• Dla zwiększenia możliwości uzyskania oświetlenia sylwetki pieszego od strony
nadjeżdżającego pojazdu – pieszy powinien chodzić „wężykiem”
Kontrast dodatni
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
http://www.swarco.com/var/em_plain_site/storage/images/media/images/swarco-futurit/pictures/news/schutzweg_skizze/247310-1-eng-US/Schutzweg_Skizze_795x530px.jpg
Poprawne rozwiązania:
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
http://www.comune.santa-margherita-ligure.ge.it/_Rainbow/HtmlEditor/Esempio%20Illum%20attraversamento%20pedonale%201.jpg
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Czechy – Ministerstwo Transportu (2015r.)
• Opis zaleceń można przedstawić w postaci następujących punktów:
• Dla uzyskania właściwych warunków widzenia, droga przed i za
przejściem musi być oświetlona, zależnie od prędkości
pojazdów, na długości:
– 50m przy prędkości do 30km/h
– 100m przy prędkości od 30km/h do 50km/h
– 150m przy prędkości powyżej 50km/h
• Zaleca się stosowanie zróżnicowania barwy światła:
• Minimalna proporcja Tb - 2:1
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Ministerstvo Dopravy: Osvetleni pozemnich komunikaci. http://www.pjpk.cz/TKP%2015.2.pdf
Czechy – Ministerstwo Transportu
• Opis zaleceń można przedstawić w postaci następujących punktów:
• Oświetlenie musi zapewnić odpowiednią identyfikację obecności
pieszych na przejściu.
• Płaszczyzna obliczeniowa – na wysokości 1,0m nad przejściem.
+ + + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + + + +
+
+
+
Strefa przejścia dla pieszych Strefa oczekiwania Strefa oczekiwania
Rozmieszczenie punktów – analogiczne do siatki dla dróg)
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Czechy – Ministerstwo Transportu
• Opis zaleceń można przedstawić w postaci następujących punktów:
• Oświetlenie musi zapewnić odpowiednią identyfikację obecności
pieszych na przejściu.
• Płaszczyzna obliczeniowa – na wysokości 1,0m nad przejściem.
+ + + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + + + +
+
+
+
Strefa przejścia dla pieszych Strefa oczekiwania Strefa oczekiwania
Rozmieszczenie punktów – analogiczne do siatki dla dróg)
+
+
+
+
+
+
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Czechy – Ministerstwo Transportu
• Opis zaleceń można przedstawić w postaci następujących punktów:
• Tab. Średnie pionowe natężenie oświetlenia
Poziom oświetlenia
drogi
Średnie natężenie oświetlenia [lx]
najniższe najwyższe
L
[cd/m2]
E
[lx]
strefa strefa
przejścia oczekiwania każda
1,5 ≤ L 50 ≤ E Oświetlenie nie jest wymagane
1,0 ≤ L <1,5 30 ≤ E <50 75 50 200
0,75 ≤ L<1,0 20 ≤ E <30 50 30 150
0,5 ≤ L<0,75 10 ≤ E <20 30 20 100
L<0,5 E<10 15 10 50
Uo= Emin/Eśr ≥ 0,4
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Uzupełnienie zaleceń:
• W przypadku, kiedy na drodze z przejściem, w obu kierunkach,
spełnione są wymagania parametrów odpowiadające klasie
oświetlenia minimum M2, na odpowiednio długim odcinku,
liczonym od osi przejścia, wynoszącym minimum:
- 60 m - przy dozwolonej prędkości do 50km/h,
- 130 m – przy dozwolonej prędkości do 80km/h,
- 200 m – przy dozwolonej prędkości do 100km/h,
• nie ma potrzeby dodatkowego oświetlania przejścia dla pieszych.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Uzupełnienie zaleceń:
• W takiej sytuacji należy dążyć do ograniczenia składowej
pionowej oświetlenia na przejściu, pochodzącej od opraw
oświetlenia drogowego, w celu zachowania wymaganego,
negatywowego kontrastu pomiędzy ciemną sylwetką pieszego i
jasnym tłem oświetlonej drogi.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Celowe jest stosowanie dodatkowej sygnalizacji
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Celowe jest stosowanie dodatkowej sygnalizacji, również przy
wykorzystaniu opraw montowanych w jezdni.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
http://metrowarszawa.gazeta.pl/metrowarszawa/0,141741.html?tag=bezpiecze%F1stwo+na+drodze
• Problem jest…
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
• Problem jest…
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
• Bezpieczeństwo na drogach zależy od zapewnienia oświetlenia
o odpowiednich parametrach przez cały okres jego eksploatacji.
• W oświetleniu drogowym przyjmuje się, że wyznaczanie
współczynnika utrzymania MF wiąże się z uwzględnieniem
głównie dwóch czynników:
• - obniżania się strumienia świetlnego lamp – LLMF
• - zabrudzania się opraw – LMF
• Wartość współczynnika utrzymania można wyznaczyć z
zależności:
MF = LLMF x LMF
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
• Określenie współczynnika utrzymania, powiązanego z
procedurami eksploatacyjnymi, wymaga znajomości zmian w
czasie strumienia świetlnego źródeł światła oraz opraw.
Informacje, dotyczące tych danych zawarto w Raporcie CIE 154.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Typ lampy
LLMF
Czas pracy [ tys. godzin]
4 6 8 10 12
Wysokoprężna
sodowa 0,98 0,96 0,94 0,92 0,89
Wysokoprężna
metalohalogenkowa 0,98 0,97 0,94 0,92 0,88
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
IP
oprawy
Środowisk
o
LMF
Czas pracy [lata]
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
IP2X
Czyste
Przeciętne
Brudne
0,90
0,62
0,53
0,82
0,58
0,48
0,79
0,56
0,45
0,78
0,53
0,42
0,75
0,52
0,41
IP5X
Czyste
Przeciętne
Brudne
0,92
0,90
0,89
0,91
0,88
0,87
0,90
0,86
0,84
0,89
0,84
0,80
0,88
0,82
0,76
IP6X
Czyste
Przeciętne
Brudne
0,93
0,92
0,91
0,92
0,91
0,90
0,91
0,89
0,88
0,90
0,88
0,86
0,89
0,87
0,83
Środowisko:
-„czyste” – brak znaczącego zapylenia i zadymienia, umiarkowany
ruch samochodów – przedmieścia, obszary wiejskie,
-„przeciętne” – umiarkowane zapylenie i zadymienie, umiarkowany
ruch – osiedla mieszkaniowe, przemysł lekki,
-„brudne” – okresowe zapylenie i zadymienie, znaczny ruch –
centra miast, obszary przemysłowe.
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
• Konstrukcja współczesnych opraw ulega stałemu
udoskonalaniu, inne są również źródła światła, stąd w literaturze
często przytaczane są wyniki bardziej aktualnych badań.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Strefy E,
wysokości
montażu h
Współczynnik utrzymania LMF
Miesiące pracy opraw
12 24 36 48
E1/E2 h≤6m 0,98 0,96 0,95 0,94
E1/E2 h>7m 0,98 0,96 0,95 0,94
E3/E4 h≤6m 0,94 0,92 0,90 0,89
E3/E4 h>7m 0,97 0,96 0,95 0,94
Środowisko: E1 - środowisko czyste np. obszary leśne o niewielkim natężeniu ruchu
E2 - środowisko wiejskie, obszary podmiejskie o niewielkim natężeniu ruchu,
E3 – centra małych miast, obszary podmiejskie o średnim natężeniu ruchu,
E4 – centra dużych miast, obszary o dużym natężeniu ruchu.
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
• Diody elektroluminescencyjne charakteryzują się zasadniczo
odmiennymi cechami eksploatacyjnymi niż dotychczas
powszechnie stosowane źródła światła.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
• Trwałość użytkowa lamp, modułów i opraw LED
jest szacowana na podstawie okresowych pomiarów
strumienia świetlnego, co 1000 godzin,
w czasie 6000 lub 10 000 godzin.
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Parking przy PP
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Czas pracy instalacji
oświetlenia
Parametry oświetlenia
MF Eśr E = Emin/Eśr
[h] [lx] [-]
0 1,00 26,2 0,76
1600 0,95 24,8 0,75
3800 0,90 23,7 0,75
6000 0,84 22,1 0,74
7800 0,80 21,0 0,74
11350 0,76 19,9 0,73
12000 0,75 19,7 0,73
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
• Pomiary natężenia oświetlenia wykonywano przy temperaturze
otoczenia 6°C ÷ 7°C
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego
Jeśli z tabeli LMF, dla 3-letniego okresu eksploatacji opraw w
warunkach przeciętnego zanieczyszczenia środowiska, przyjmie
się cząstkowy współczynnik utrzymania dla oprawy
LMF = 0,87
to obliczony współczynnik utrzymania strumienia świetlnego
źródeł LED dla czasu eksploatacji równego 12 tys. h, wyniesie
LLMF = 0,86
Podana przez producenta trwałość – 100 tys. h – jest nie do
uzyskania
Oświetlenie LED – nie „wszystko jasne”
PODSUMOWANIE
Diody elektroluminescencyjne i oprawy z ich zastosowaniem są
coraz częściej wykorzystywane w oświetleniu drogowym.
Istnieje potrzeba dopracowywania zasad projektowania i doboru
wymagań ilościowych oraz jakościowych, dotyczących
zarówno stref ruchu, jak również ich otoczenia.
Szczególnie pilne jest opracowanie wytycznych do projektowania
oświetlenia przejść dla pieszych.
Stosowane obecnie metody prognozowania trwałości lamp i opraw
LED powinny zostać zweryfikowane w praktyce.
