合肥工业大学 电气与自动化工程学院, 合肥 230009
针对人眼中间视觉生理特征, 研究了LED道路照明光源显色性评价方法。通过构建人眼中间视觉下的光视光效模型, 获得了相应的光谱光视效率曲线和人眼敏感波长范围, 给出了基于中间视觉的LED道路照明光源显色性评价及计算方法, 建立了综合显色指数与光源主波长的函数关系式, 并采用主观实验法和客观清晰度计算法进行了验证。计算与实验结果均表明, 在满足道路照明亮度的条件下, 当道路照明光源的主波长为548.5nm时, 光源的综合显色指数最大, 显色性能最佳。
道路照明 中间视觉 显色性 清晰度 LED LED road lighting mesoptic vision color rendering properties articulation
1 交通运输部公路科学研究院, 北京100088
2 公路交通安全技术交通行业重点实验室, 北京100088
中间视觉条件下人眼光谱效率函数表现为一系列的曲线, 其峰值波长和强度受光源光谱、 背景亮度等多方面的影响, 光源对照明视认性的影响无法通过单一的光学参量进行表征。 试验以视认反应时间作为评价指标, 应用视觉功效法测试了不同速度条件下, 人眼在不同照明环境中的视认性能, 所选择光源包括高压钠灯、 无极荧光灯和三种色温的白光LED, 光源色温范围1 958~5 537 K, 背景亮度取值针对公路隧道基本段照明和一般室外道路照明, 范围为1~5 cd·m-2, 均在人眼中间视觉亮度范围内。 统计试验结果显示: 在相同速度、 亮度条件下, 高色温光源对应的视认反应时间小于低色温光源; 相同亮度条件下高速视标对应的反应时间小于低速视标, 但测试截止时刻, 低速视标在观察者视场内的张角较高速视标更大。 应用MOVE模型计算得到测试光源所形成不同发射光谱、 不同背景亮度条件下的人眼中间视觉等效亮度, 与明视觉亮度测试结果比较, 中间视觉等效亮度对应的反应时间曲线标准差系数CV更小, 显示中间视觉条件下不同光源等效亮度与明视觉亮度的差异是造成视认性差异的原因之一, 由于白光LED光源的GaN芯片发射光谱峰值与中间视觉光谱效率函数的峰值波长较为接近, 高色温白光LED的照明视认效果优于低色温白光LED和无极荧光灯, 峰值位于Na+特征谱线附近的高压钠灯照明视认效果较差。
视觉功效法 反应时间 等效亮度 标准差系数 中间视觉 Visual function Reaction time Equivalent brightness Mesopic vision Coefficient of standard deviation 光谱学与光谱分析
2015, 35(10): 2686
深圳大学建筑与城市规划学院, 广东 深圳 518061
三芯片发光二极管(LED)光谱选择性多,整体性能可控性好.通过合成特定色温的多种三芯片LED 光源,并研究辐射发光效率(LER),中间视觉效率(MER),生理辐射效率(CER)等性能的变化范围,为光谱优化提供理论基础.从6 组在色度图上分布相对均匀的单芯片LED 光源光谱中,选择其中3 组进行组合,合成2000 K,3000 K,4000 K,5000 K以及6000 K 五种色温光源,计算相应的ηLER 、S/P 值和acv值并进行函数拟合,得到相关性能的范围.结果表明,各色温下相应的ηLER 、S/P 值和acv值变化范围较大,分别相差达到0.4、0.6 以及0.4 以上.整体趋势与传统研究结果一致,色温越高,S/P 值和acv值相应越大,但是低色温光源也可达到较高的S/P 值和acv值,高色温光源也可达到较低的S/P 值和acv值.三芯片LED 光谱优化能够有效的提升整体性能.
光谱学 相关色温 辐射发光效率 中间视觉效率 生理辐射效率 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 083003
1 交通运输部公路科学研究院, 北京100088
2 公路交通安全技术交通行业重点实验室, 北京100088
3 河北大学物理科学与技术学院, 河北 保定071002
基于MOVE模型和对多种光源发射光谱的测量, 计算得到不同环境亮度条件下人眼光谱效率函数的明视觉函数权重x和中间视觉等效亮度。 结果表明, 在中间视觉范围内, 随着亮度水平的降低, 人眼视觉函数曲线峰值强度逐渐加强, 且向短波方向发生移动, 变化幅度与光源s/p指标成反比, 在环境亮度为0.5 cd·m-2的情况下, 峰值强度较明视觉函数均提高30%以上。 与传统的测试结果相比, 荧光灯、 不同色温的白光LED中间视觉等效亮度呈正增益, 增益幅度达40%, 而高压钠灯则呈现负增益效果； 随着环境亮度的提高, 增益幅度均呈减小的趋势； 当达到完全由视锥细胞作用的亮度水平, 等效亮度将等于明视觉亮度。 该方法及结论有利于更为科学、 准确的评价光源及发光材料的光谱和视亮度特性。
发射光谱 光谱效率函数 中间视觉 等效亮度 Emission spectrum Spectral luminous efficiency Mesopic vision Equivalent brightness 光谱学与光谱分析
2012, 32(10): 2628
1 北京交通大学 机械与电子控制工程学院，北京 100044
2 交通运输部 公路科学研究院，北京 100088
研制了反应时间测定仪，用于有效评价中间视觉条件下的道路交通安全照明。通过采集发光二极管(LED)、高压钠灯(HPS)、金卤灯(MH)3种不同光源背景下人眼观测目标的反应时间，研究在中间视觉条件下各种光源的视觉功效。首先，测试了在不同背景亮度、视标对比度、视标偏心角下，人眼在不同光源下辨认视标的反应时间。然后，利用相关系数法对数据进行回归分析，得出反应时间与不同背景亮度、视标对比度和视标偏心角的关系。最后，基于视觉功效法分析研究了3种光源在中间视觉条件下的反应时间趋势和道路交通安全照明光源光效。结果显示，当背景亮度≤1.5 cd/m2，高压钠灯与金卤灯、LED灯产生相同视觉功效时，高压钠灯所需的背景亮度最大，金卤灯次之，LED灯最小。在中间视觉条件下，LED作道路照明光源的视觉功效优于其他两种光源。
中间视觉 道路照明 视觉功效 曲线拟合 反应时间测定 mesopic vision road lighting visual performance curve fitting reaction time measurement
北京大学 深圳研究生院 集成微系统科学工程与应用重点实验室，广东 深圳 518055
选择路灯时，需基于恰当的光度测量模型对不同类型路灯的发光效率进行比较。以两种常用路灯光源和两种LED路灯光源为研究对象，对道路照明环境中人眼处于的视觉状态进行了分析，进而通过MOVE模型求得这4种路灯在中间视觉状态下的发光效率。与明视觉状态下的发光效率比较，LED路灯和金属卤素路灯在中间视觉状态下的发光效率大大提高，而高压钠灯有所降低。中间视觉状态下，当环境照明亮度从0.03 cd/m2变化到0.1 cd/m2再变化到0.3 cd/m2时，标准LED路灯的发光效率首先从131.2 lm/W 降到122.7 lm/W，然后又上升到140.5 lm/W。结果表明，由于人眼视觉响应是随环境照明变化的，在中间视觉状态下LED路灯比常用路灯的发光效率高，通过光谱加强等优化方法可以得到发光效果令人满意的LED光源。
中间视觉 暗视觉 明视觉 发光二极管 发光效率 mescopic vision scotopic vision photopic vision Light Emitting Diode(LED) luminous efficiency
1 中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
2 乐百利特科技有限公司, 山西 晋城 048000
3 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215125
介绍了人眼的视觉特性和中间视觉的特点,提出通过选择合适的s/p值LED可提高中间视觉下LED照明的光效,并结合基于人眼视觉转换特性的动态调节技术和LED背光源照明技术,实现了真正意义的节能、舒适、人性化的LED照明。
光谱光视效函数 中间视觉 s/p值 视觉转换 背光源 light emitting diode spectrum illuminance efficacy function mesopic vision s/p value vision transition backlight
