馬安濤

摘 要：不同光源色溫對(duì)于人的身理與心理反應(yīng)、視覺功效具有重要影響，并直接關(guān)系著道路照明質(zhì)量與安全性。隨著具有環(huán)保、節(jié)能效益的LED光源在道路照明工程中的不斷應(yīng)用，其多元化的色溫在道路照明中的適用性成為了道路照明研究的重點(diǎn)?；诖?，文章以視覺功效法為主要手段，測試了LED光源在其不同的色溫值下的反應(yīng)時(shí)間，以獲得與道路照明具有良好適用性的光源色溫?cái)?shù)值。

關(guān)鍵詞：色溫；LED光源；道路照明；適用性

中圖分類號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）2-0142-02

1 測試方法與設(shè)備簡析

1.1 測試方法分析

文章在對(duì)LED光源在測試不同色溫下的反映時(shí)間時(shí)，主要是以視覺功效法為載體開展，主要測試在視標(biāo)偏心度、對(duì)比度以及背景的亮度等照明條件下，若背景中出現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)障礙物，判斷人的眼睛對(duì)于這一隨機(jī)出現(xiàn)的物體的反應(yīng)時(shí)間。經(jīng)研究顯示，人眼若處于中間視覺范圍之內(nèi)，那么其對(duì)背景中隨機(jī)出現(xiàn)的目標(biāo)障礙物的反應(yīng)時(shí)間主要與背景環(huán)境中的視標(biāo)對(duì)比度及其亮度等有直接關(guān)系。同時(shí)，人的身理與心理因素，如大腦的興奮度、注意力集中狀況等對(duì)人的反應(yīng)時(shí)間也具有重要影響，人眼的視覺功效在這些因素影響下也會(huì)呈現(xiàn)出不同的變化情況。由此可見，運(yùn)用視覺功效法進(jìn)行反應(yīng)時(shí)間的測試，是一種比較有效且可行的判斷與評(píng)價(jià)的方法。

1.2 測試設(shè)備分析

①iViewX眼動(dòng)儀。在該儀器的專用頭盔之上，裝設(shè)了一種微型的攝像裝置，該攝像設(shè)備形狀呈眼罩狀，主要用于快速精確地對(duì)眼球的運(yùn)動(dòng)情況及其視野變化情況進(jìn)行捕捉與紀(jì)錄。同時(shí)，此眼動(dòng)儀還配備有視頻采集裝置，可對(duì)場景信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，以便開展進(jìn)一步研究。在測試實(shí)踐過程中，被測人員戴上裝設(shè)了紅外攝像頭與半反半透鏡的頭盔，在背景中有目標(biāo)障礙物產(chǎn)生時(shí)，攝像頭記錄其一部分在觀看目標(biāo)事物時(shí)經(jīng)過半反半透鏡而反射的視線，以及眼珠的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況，如瞳孔直徑或者眼珠的垂直、水平運(yùn)動(dòng)的速度等。同時(shí)，另一個(gè)攝像頭的主要作用在于對(duì)被測人員注視的目標(biāo)實(shí)物圖像的位置進(jìn)行捕捉與紀(jì)錄，獲取其精確位置。在操作實(shí)踐中，此儀器主要對(duì)被測試人員的在不同的亮度環(huán)境下的眼球運(yùn)動(dòng)情況與瞳孔的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。

②道路照明反應(yīng)時(shí)間測量裝置。該裝置分別由強(qiáng)弱光燈箱（用于LED光源安裝，以滿足高、低亮度之下的測量實(shí)際需求）、測量控制儀器、光學(xué)系統(tǒng)（將散發(fā)的光匯聚為平行光束）、監(jiān)控儀（控制亮度變化）與觀測箱等組成，測量精度高。運(yùn)用該測量裝置進(jìn)行測量時(shí)，可通過LED燈等光源產(chǎn)生處于中間視覺范圍之內(nèi)的背景光，同時(shí)選擇各種不同的卡紙，將其作為視標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)道路環(huán)境在夜間可能出現(xiàn)的目標(biāo)實(shí)物進(jìn)行模擬測量。其中，視標(biāo)亮度變化范圍為0.4-56 cd/m2，0.2-80 cd/m2。在測量實(shí)踐中，被測人員戴上iViewX眼動(dòng)儀，在視標(biāo)亮度<視覺環(huán)境亮度的測量情況下，對(duì)于背景環(huán)境中出現(xiàn)的隨機(jī)視標(biāo)在第一時(shí)間之內(nèi)做出反應(yīng)，并記錄測量的瞳孔信息與視覺反應(yīng)時(shí)間，最后分析測試結(jié)果，總結(jié)在LED光源的不同色溫條件下視覺反應(yīng)時(shí)間的變化情況。

2 實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)據(jù)處理

2.1 LED光源色溫值測定

運(yùn)用道路照明裝置對(duì)五位具有矯正視力以及正常色覺的被測人員在不同視標(biāo)對(duì)比度、偏心度以及LED光源的不同色溫的情況下進(jìn)行反應(yīng)時(shí)間測試，測試中分別設(shè)置了五個(gè)光源色溫值：1 650 k、2 230 k、3450 k、4 200 k以及4 700 k，四個(gè)背景亮度：0.5 cd/m-2、0.75 cd/m-2、1 cd/m-2、1.5 cd/m-2，視標(biāo)對(duì)比度為-0.4，視標(biāo)偏心角為0?與10?與-10?。其中，除了1 650 k色溫光源為HPS之外，其余色溫光源均為LED光源，測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境模擬與夜間相似的暗環(huán)境，五位被測人員視覺與環(huán)境相適應(yīng)，且心態(tài)平和、穩(wěn)定。主要的測量數(shù)據(jù)結(jié)果與被測者的反映時(shí)間變化情況可見表1與圖1。

根據(jù)圖1中被測者反應(yīng)時(shí)間的變化趨勢可以看出，當(dāng)LED光源的色溫在2 500～4 000 k時(shí)，被測者對(duì)視覺環(huán)境中障礙物的反應(yīng)時(shí)間都比較小，在3 500 k左右時(shí)，具有最短的反應(yīng)時(shí)間（<150 ms），在這一色溫值上，被測者能夠獲取最佳的視覺功效。值得注意的是，在測試過程中，雖對(duì)測試試驗(yàn)的各環(huán)節(jié)的誤差影響因素都進(jìn)行嚴(yán)格控制，但在測試過程中，測試者的身理誤差影響因素較多，且可控性較小，因此，反映在圖1中就表現(xiàn)出：隨著色溫的變化，被測者在四種LED光源亮度之下的反應(yīng)時(shí)間稍有差異，如當(dāng)LED光源亮度為0.75時(shí)，與其獲得最短的反應(yīng)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的色溫值卻高于3 500 k，但這一誤差對(duì)結(jié)果分析不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，處于誤差允許范圍之內(nèi)。

2.2 道路照明檢測

根據(jù)以上測量結(jié)果，當(dāng)色溫值處于2 500～4 000 k范圍之內(nèi)時(shí)，被測者可獲得較短的反應(yīng)時(shí)間，且于3 500 k時(shí)獲得的視覺功效最好。據(jù)此，本文選擇色溫值為3 500 k的LED光源對(duì)某1 km的道路路段實(shí)施了照明現(xiàn)場檢測，主要運(yùn)用常規(guī)檢測法對(duì)該道路路段的照明質(zhì)量，如路面平均亮度與均勻亮度以及路面平均照度與均勻照度等，其檢測結(jié)果可見表2。

由表2中的數(shù)據(jù)可看出，該道路路段的照明的各項(xiàng)指標(biāo)均與國家標(biāo)準(zhǔn)（CJJ45-2006）相符合，該道路路段的照明質(zhì)量達(dá)標(biāo)，節(jié)能效果滿足要求。

此外，本文還運(yùn)用了“安全停車視距”的方法對(duì)該道路路段在該色溫LED光源之下的行車安全性進(jìn)行了檢測，分析被測者在夜晚駕駛的情況下，于安全的視覺距離之外，能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理道路中的障礙物。在測試之前，將較小的障礙物設(shè)定為0.04 m2的大小，設(shè)其漫反射比為0.2，由于該路段設(shè)計(jì)的勻速行駛速度為45 km/h，依據(jù)CJJ45-2006中的停車視距表，將其安全停車視距設(shè)置為45 m，運(yùn)用眼動(dòng)儀實(shí)施跟蹤檢測，并運(yùn)用其配套軟件對(duì)受測者的視線活動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，若規(guī)定的安全視距≤被測者停車實(shí)距，則表明該道路路段的安全性能夠得到保障。檢測結(jié)果如表3所示。

由表3中被測者的停車實(shí)距檢測結(jié)果可知，這三位被測者在3 500 k色溫的LED光源之下，對(duì)最小目標(biāo)障礙物的實(shí)際發(fā)現(xiàn)距離多在57～67 m之內(nèi)，這一停車實(shí)距均高出了規(guī)定安全視距值，由此可見該道路路段在3 500 k色溫的LED光源之下，能夠確保行車的安全。

通過上述的道路照明質(zhì)量檢測與道路行車安全性檢測，并結(jié)合對(duì)被測者的身理與心理因素的分析可知，在色溫值為3 500～4 000 k的LED光源之下，該道路路段的照明質(zhì)量與行車安全都與規(guī)范要求相符合。可見在道路的照明應(yīng)用中，3 500～4 000 k色溫值的LED光源可適用于實(shí)際道路照明之中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李璇，金尚忠，王樂.中間視覺條件下不同色溫光源對(duì)道路照明的影響[J].光電子，2011，（7）：97-99.

[2] 張繼晃.LED路燈燈具開發(fā)關(guān)注點(diǎn)[J].燈與照明，2011，（3）：47-53.

[3] 楊春宇，李毅，陳仲林.道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)中的中間視覺評(píng)價(jià)方法[J].照明工程學(xué)報(bào)，2009，（4）：19-22.

[4] 林岳，葉烈武，劉文杰.二分法優(yōu)化計(jì)算LED光源相關(guān)色溫[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（10）：91-94.

[5] 劉英嬰，張青文，胡英奎.LED光源色溫對(duì)隧道照明入口段和中間段的影響[J].照明工程學(xué)報(bào)，2013，（2）：30-34.