研究不同色温LED光源在道路照明中的适用性

马安涛

摘 要：不同光源色温对于人的身理与心理反应、视觉功效具有重要影响，并直接关系着道路照明质量与安全性。随着具有环保、节能效益的LED光源在道路照明工程中的不断应用，其多元化的色温在道路照明中的适用性成为了道路照明研究的重点。基于此，文章以视觉功效法为主要手段，测试了LED光源在其不同的色温值下的反应时间，以获得与道路照明具有良好适用性的光源色温数值。

关键词：色温；LED光源；道路照明；适用性

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）2-0142-02

1 测试方法与设备简析

1.1 测试方法分析

文章在对LED光源在测试不同色温下的反映时间时，主要是以视觉功效法为载体开展，主要测试在视标偏心度、对比度以及背景的亮度等照明条件下，若背景中出现一个目标障碍物，判断人的眼睛对于这一随机出现的物体的反应时间。经研究显示，人眼若处于中间视觉范围之内，那么其对背景中随机出现的目标障碍物的反应时间主要与背景环境中的视标对比度及其亮度等有直接关系。同时，人的身理与心理因素，如大脑的兴奋度、注意力集中状况等对人的反应时间也具有重要影响，人眼的视觉功效在这些因素影响下也会呈现出不同的变化情况。由此可见，运用视觉功效法进行反应时间的测试，是一种比较有效且可行的判断与评价的方法。

1.2 测试设备分析

①iViewX眼动仪。在该仪器的专用头盔之上，装设了一种微型的摄像装置，该摄像设备形状呈眼罩状，主要用于快速精确地对眼球的运动情况及其视野变化情况进行捕捉与纪录。同时，此眼动仪还配备有视频采集装置，可对场景信息进行实时采集，以便开展进一步研究。在测试实践过程中，被测人员戴上装设了红外摄像头与半反半透镜的头盔，在背景中有目标障碍物产生时，摄像头记录其一部分在观看目标事物时经过半反半透镜而反射的视线，以及眼珠的实际运动状况，如瞳孔直径或者眼珠的垂直、水平运动的速度等。同时，另一个摄像头的主要作用在于对被测人员注视的目标实物图像的位置进行捕捉与纪录，获取其精确位置。在操作实践中，此仪器主要对被测试人员的在不同的亮度环境下的眼球运动情况与瞳孔的变化数据进行测量。

②道路照明反应时间测量装置。该装置分别由强弱光灯箱（用于LED光源安装，以满足高、低亮度之下的测量实际需求）、测量控制仪器、光学系统（将散发的光汇聚为平行光束）、监控仪（控制亮度变化）与观测箱等组成，测量精度高。运用该测量装置进行测量时，可通过LED灯等光源产生处于中间视觉范围之内的背景光，同时选择各种不同的卡纸，将其作为视标准，对道路环境在夜间可能出现的目标实物进行模拟测量。其中，视标亮度变化范围为0.4-56 cd/m2，0.2-80 cd/m2。在测量实践中，被测人员戴上iViewX眼动仪，在视标亮度<视觉环境亮度的测量情况下，对于背景环境中出现的随机视标在第一时间之内做出反应，并记录测量的瞳孔信息与视觉反应时间，最后分析测试结果，总结在LED光源的不同色温条件下视觉反应时间的变化情况。

2 实验分析与数据处理

2.1 LED光源色温值测定

运用道路照明装置对五位具有矫正视力以及正常色觉的被测人员在不同视标对比度、偏心度以及LED光源的不同色温的情况下进行反应时间测试，测试中分别设置了五个光源色温值：1 650 k、2 230 k、3450 k、4 200 k以及4 700 k，四个背景亮度：0.5 cd/m-2、0.75 cd/m-2、1 cd/m-2、1.5 cd/m-2，视标对比度为-0.4，视标偏心角为0?与10?与-10?。其中，除了1 650 k色温光源为HPS之外，其余色温光源均为LED光源，测试实验环境模拟与夜间相似的暗环境，五位被测人员视觉与环境相适应，且心态平和、稳定。主要的测量数据结果与被测者的反映时间变化情况可见表1与图1。

根据图1中被测者反应时间的变化趋势可以看出，当LED光源的色温在2 500～4 000 k时，被测者对视觉环境中障碍物的反应时间都比较小，在3 500 k左右时，具有最短的反应时间（<150 ms），在这一色温值上，被测者能够获取最佳的视觉功效。值得注意的是，在测试过程中，虽对测试试验的各环节的误差影响因素都进行严格控制，但在测试过程中，测试者的身理误差影响因素较多，且可控性较小，因此，反映在图1中就表现出：随着色温的变化，被测者在四种LED光源亮度之下的反应时间稍有差异，如当LED光源亮度为0.75时，与其获得最短的反应时间相对应的色温值却高于3 500 k，但这一误差对结果分析不会产生太大的影响，处于误差允许范围之内。

2.2 道路照明检测

根据以上测量结果，当色温值处于2 500～4 000 k范围之内时，被测者可获得较短的反应时间，且于3 500 k时获得的视觉功效最好。据此，本文选择色温值为3 500 k的LED光源对某1 km的道路路段实施了照明现场检测，主要运用常规检测法对该道路路段的照明质量，如路面平均亮度与均匀亮度以及路面平均照度与均匀照度等，其检测结果可见表2。

由表2中的数据可看出，该道路路段的照明的各项指标均与国家标准（CJJ45-2006）相符合，该道路路段的照明质量达标，节能效果满足要求。

此外，本文还运用了“安全停车视距”的方法对该道路路段在该色温LED光源之下的行车安全性进行了检测，分析被测者在夜晚驾驶的情况下，于安全的视觉距离之外，能否及时发现与处理道路中的障碍物。在测试之前，将较小的障碍物设定为0.04 m2的大小，设其漫反射比为0.2，由于该路段设计的匀速行驶速度为45 km/h，依据CJJ45-2006中的停车视距表，将其安全停车视距设置为45 m，运用眼动仪实施跟踪检测，并运用其配套软件对受测者的视线活动进行动态分析，若规定的安全视距≤被测者停车实距，则表明该道路路段的安全性能够得到保障。检测结果如表3所示。

由表3中被测者的停车实距检测结果可知，这三位被测者在3 500 k色温的LED光源之下，对最小目标障碍物的实际发现距离多在57～67 m之内，这一停车实距均高出了规定安全视距值，由此可见该道路路段在3 500 k色温的LED光源之下，能够确保行车的安全。

通过上述的道路照明质量检测与道路行车安全性检测，并结合对被测者的身理与心理因素的分析可知，在色温值为3 500～4 000 k的LED光源之下，该道路路段的照明质量与行车安全都与规范要求相符合。可见在道路的照明应用中，3 500～4 000 k色温值的LED光源可适用于实际道路照明之中。

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