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用反应时间研究道路照明光源的相对光效

刘英婴  
【摘要】: 当前,能源的日益紧缺与交通事故的频发对道路照明提出了严峻的挑战。如何从安全和节能的角度出发,选择适宜于道路照明的光源,引发了近年来照明界争论的热点问题——高压钠灯与金属卤化物灯究竟谁的光效更高?由于目前国内尚缺乏定量地评价道路照明光源相对光效的指导方法,导致此问题一直悬而未决。本文针对这一问题,以高压钠灯和金属卤化物灯作为研究对象,从反应时间的实验研究入手,探讨建立了利用反应时间定量评价道路照明光源的相对光效的技术方法。希望通过对这一课题的研究,为今后的道路照明设计和道路照明光源的选择提供评价道路照明光源的相对光效的计算方法和客观依据,用最少的能源为人们创造出最好的道路照明效果,实现绿色照明。 由于道路照明水平属于中间视觉范畴,本文通过阐述和分析中间视觉时人眼的视觉特性所发生的变化,总结出道路照明环境下夜间驾驶的视觉反应特性。重点讨论了反应时间与交通事故的关系,以及周边视觉对相对运动的察觉。由此指出为了保证夜间行车和人们的出行安全,将“反应时间”作为评价道路照明光源光效的参数是非常重要而且必需的,并且有必要研究周边视觉对道路照明光源光效的影响。 在参考国内外有关资料的基础上,结合研究道路照明的实际需要,自行研制出一套精度达到毫秒的“道路照明反应时间测量系统”。通过该系统模拟夜间驾驶条件下的道路照明环境,测量了人眼在不同实验条件下观测视标的反应时间。通过对实验测量数据进行回归分析,本文得到了新的关于反应时间与背景亮度的函数关系式:Y=y_0+A_1·e~(-x/t1)+ A_2·e~(-x/t2)。根据不同的实验条件,对实测数据分类地进行相关讨论,分析归纳出反应时间与照明水平、视标对比度和视标偏心角的变化关系,并且确定了此函数在各种照明条件下的系数值。 最后,本文利用反应时间实验得到的反应时间与背景亮度的函数关系式,创建了定量评价道路照明光源的相对光效的计算方法:由反应时间相等计算出两种光源的亮度对比系数R(L);再通过R(L)值计算出两种光源在不同照明条件下的相对光效;从而将基于反应时间的视觉功效法应用于评价道路照明光源的相对光效。依据此方法,通过计算得到本文最后的结论:在道路照明条件下,从节能和安全的角度出发,金属卤化物灯相对高压钠灯的光效更高,更符合绿色照明的要求。


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