OŚWIETLENIE LED NIE WSZYSTKO JASNE

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.

Modernizacje oświetlenia

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

W typowej oprawie oświetlenia drogowego nie ma możliwości uzyskania równoważnego rozsyłu strumienia świetlnego. Występują problemy z odprowadzaniem ciepła.

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

Ogólne założenia nowej normy oparto na publikacji: CIE 115-2010. Lighting of Roads for motor and pedestrian traffic.

NORMA 13201:2016 -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

Raport 13201:2016-1:2016 Wprowadzono nowe oznaczenia poszczególnych klas oświetleniowych: - klasa M odpowiada poprzedniej klasie ME - klasa C - odpowiada poprzedniej klasie CE - klasa P - odpowiada poprzedniej klasie S

NORMA 13201:2016 GŁÓWNE_WYMAGANIA _PODSUMOWANIE Na jezdniach przeznaczonych głównie dla ruchu samochodowego z dużą i średnią prędkością, najważniejszymi parametrami ilościowymi i jakościowymi oświetlenia są: - poziom luminancji - równomierność luminancji, Kryteria oceny: Luminancja średnia L śr całkowita Uo= L min /L śr wzdłużna U L = L min /L max

NORMA 13201:2016 GŁÓWNE_WYMAGANIA _PODSUMOWANIE Na jezdniach przeznaczonych głównie dla ruchu samochodowego z dużą i średnią prędkością, najważniejszymi parametrami ilościowymi i jakościowymi oświetlenia są: - ograniczenie olśnienia - oświetlenie bezpośredniego otoczenia Kryteria oceny: Przyrost progowy f TI [%] R EI

Klasy M wymagania oparte na kryteriach związanych z luminancją jezdni Klasa Parametry oświetlenia drogi Lśr [ekspl. min] [cd/m2] Uo [min] Warunki suche Ul [min] Olśnienie przeszkadzające f TI [max] [%] Oświetlenie otoczenia R EI [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 Zasada obliczeń współczynnika oświetlenia otoczenia R EI (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.

Wymagania dla klas oświetleniowych P

NORMA 13201:2016 GŁÓWNE_WYMAGANIA _PODSUMOWANIE Drogi i strefy przeznaczone głównie dla ruchu z niską prędkością - poziom natężenia oświetlenia - równomierność natężenia świetlenia Kryteria oceny: Natężenie oświetlenia średnie E śr Natężenie oświetlenia minimalne E min

Wybór klas oświetleniowych dotychczas obowiązująca norma - klasy S 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 Oświetlenie stref, dróg, ulic, ścieżek rowerowych, o małej prędkości poruszania się - np.: - Drogi lokalne, osiedlowe, - Ścieżki rowerowe, - Parki.

Wymagania dla klas oświetleniowych nowa norma - klasy P Klasa Poziome natężenie oświetlenia E* śr Emin [ekspl. min] [ekspl.] Wymagania dodatkowe jeśli rozpoznawalność twarzy jest konieczna Ev.min [ekspl.] Esc,min [ekspl.] [lx] [lx] [lx] [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

W oświetleniu dróg szczególnie tych o niższych wymaganiach oświetleniowych - istotna może być: barwa światła - - Oddawanie barw poprawa komfortu widzenia, rozpoznawalności barw otoczenia

Przejścia dla pieszych

Wysoki poziom oświetlenia drogi Ciemna sylwetka pieszego na jasnym tle jezdni

Średni poziom oświetlenia drogi Ciemna sylwetka pieszego na tle jezdni niski kontrast

Niski poziom oświetlenia drogi Sylwetka pieszego na tle jezdni bardzo niski kontrast

Niski poziom oświetlenia drogi + oświetlenie przejścia I Sylwetka pieszego na tle jezdni bardzo niski kontrast

Niski poziom oświetlenia drogi + oświetlenie przejścia II Sylwetka pieszego na tle jezdni wysoki kontrast

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.

Typowe rozwiązania: Oprawa lub oprawy montowane nad środkową osią przejścia

Typowe rozwiązania: Najczęściej stosowane rozwiązania sygnalizacja + oprawa nad przejściem

- oświetlenie przejść dla pieszych oprawą umieszczoną centalnie Dla zwiększenia możliwości uzyskania oświetlenia sylwetki pieszego od strony nadjeżdżającego pojazdu pieszy powinien chodzić wężykiem Kontrast dodatni

Poprawne rozwiązania: 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

http://www.comune.santa-margherita-ligure.ge.it/_rainbow/htmleditor/esempio%20illum%20attraversamento%20pedonale%201.jpg

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 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 oczekiwania Strefa przejścia dla pieszych Strefa oczekiwania + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Rozmieszczenie punktów analogiczne do siatki dla dróg)

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 oczekiwania Strefa przejścia dla pieszych Strefa oczekiwania + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Rozmieszczenie punktów analogiczne do siatki dla dróg)

Czechy Ministerstwo Transportu Opis zaleceń można przedstawić w postaci następujących punktów: Tab. Średnie pionowe natężenie oświetlenia Poziom oświetlenia drogi L [cd/m 2 ] Oświetlenie LED nie wszystko jasne E [lx] Średnie natężenie oświetlenia [lx] najniższe strefa najwyższe 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

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.

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.

Celowe jest stosowanie dodatkowej sygnalizacji

Celowe jest stosowanie dodatkowej sygnalizacji, również przy wykorzystaniu opraw montowanych w jezdni. http://metrowarszawa.gazeta.pl/metrowarszawa/0,141741.html?tag=bezpiecze%f1stwo+na+drodze

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

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. Typ lampy Wysokoprężna sodowa Wysokoprężna metalohalogenkowa LLMF Czas pracy [ tys. godzin] 4 6 8 10 12 0,98 0,96 0,94 0,92 0,89 0,98 0,97 0,94 0,92 0,88

Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego IP oprawy IP2X Środowisk o Czyste Przeciętne Brudne LMF Czas pracy [lata] 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 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. 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.

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.

Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego

Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego Parking przy PP

Eksploatacyjne zmiany parametrów oświetlenia drogowego Pomiary natężenia oświetlenia wykonywano przy temperaturze otoczenia 6 C 7 C Czas pracy instalacji Parametry oświetlenia oświetlenia E śr E = E min /E śr MF [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 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

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.