多种道路照明光源基于中间视觉理论的测试研究
多种道路照明光源基于中间视觉理论的测试研究
蔡培凯 厦门市产品质量监督检验院 福建厦门 361000
1. 国家国际科技合作专项项目“LED
照明现场检测方法研究及评价” （项
目编号 ：2015DFG62190）；
2. 工业和信息化部电子信息产业发
展基金资助项目“室内半导体照明器
件、电光源产品与检测技术研发及应
用”( 工信部财 [2013]472 号 ) ；
3. 质检公益性行业科研专项项目“人
工照明光源与自然阳光光生物安全
性的研究” （项目编号 ：201410140）；
4. 福建省质量技术监督局科技项目
“光闪烁测量仪器的研制” （合同书编
号 ：FJQI2014002）。
【文章摘要】
本文对人眼对于不同亮度下的反
应也就是明视觉、暗视觉、中间视觉
进行简单介绍。说明这三者的人眼的
不同反应以及计算 CIE 技术委员会对
于中间视觉下的光度学。本文介绍中
间视觉对道路照明使用不同光源的
效果的评价。通过对不同光源的光度
学计算，并对不同光源下的道路照明
场景进行实地量测，探究中间视觉下
的光度值与测量值间的差异，为今后
的道路照明设计在节能减排提供数
据支持。
【关键词】
中间视觉 ；道路照明 ；节能减排
1 研究背景
20 世纪 50 年代，美国人发明了高压
钠灯。由于其光效高、成本低，很快大面积
应用于城市道路照明。目前，世界上 85%
以上的道路照明光源都采用高压钠灯。近
年来，一些新的金卤灯光源被开发出来，
色温相对偏高，为暖白色，显色性也更加
好。由此引发了黄光和白光的研究，对于
道路照明用灯也引起了很大的争议。随着
LED 科技的发展，高色温的白光光源再次
受到人们的重视，城市道路照明白光话的
研究也进一步提上了议程。
白光 LED 在道路照明中亮度水平条
件下（0.5 ～ 2.0cd/m 2 ）与钠灯照明比较，主
观视觉亮度提高，有明显的节能效果。某
一光源的暗视觉光通量和明视觉光通量
之比 S/P 值 ：S/P=φ ‵ ν /φ ν 即“瞳孔流明”
计算比值，瞳孔流明概念仅适用于暗视觉
条件。S/P 值是一种极端情况，即为暗视
觉和明视觉计算比值，在道路照明设计中
要根据道路照明等级才能正确了解各种
多种道路照明光源基于
中间视觉理论的测试研究
蔡培凯 厦门市产品质量监督检验院 福建厦门 361000
光源的效率。
由 于 道 路 照 明 的 亮 度 水 平 在
0.5 ～ 2.0cd/m 2 左右，处于人眼中间视觉范
围，白光照明比传统钠灯照明更节能，金属
卤化物灯和 LED 光源是白光光源，具有节
能潜力。与黄光相比，暖白光的核心优势还
在于它的照明效率更高，耗电量更少。同样
的路灯，要比黄光至少少用 10％的电能，
减少 40% 的二氧化碳排放量。所以，它符
合环保照明和绿色照明的要求，在能源危
机和温室效应日趋严重的现在，有着推广
普及的巨大潜力。而金属卤化物灯和 LED
光源对颜色的显色特性优于高压钠灯，易
识别目标，能显著降低交通事故。
2 CIE 中间视觉光度学模型
中间视觉的光度学一直受国际照明
界所关注，各国的很多照明研究机构和专
家开展了大量的研究工作，以获得中间视
觉状态下的正确的光度学评价。经过多年
的研究成果，CIE 把许多专家在中间视觉
状态下的研究结果归纳推荐四种模型，即
CIE191 ：2010 推荐了基于视觉功能的中
间视觉光度学系统。
由于 CIE 光度学遵从相加性原理，因
此中间视觉光度学模型也应满足相加性
原理。即 ：
V mes （λ）=xV（λ）+ （1-x）V ′（λ）
（1）
其中 x 为亮度适应系数。
因为 V(λ) 和 V′（λ）均满足相加
性，因此式（1）定义的中间视觉光谱光视
效率函数 Vmes( λ) 自然也满足相加性。
最近提出的两个基于视觉功能的中
间视觉模型，即 USP 模型和 MOVE 模型，
均采用式（1）所示的形式将明视觉和暗视
觉联系起来，并满足相加性原理。除 USP
模型和 MOVE 模型之外，CIE 还提出了
中间模型。中间模型也采用式（1）所示的
形式，且与 MOVE 模型一样，亮度适应系
数和中间视觉亮度之间的关系为“对数 -
线性”关系，但调整了中间视觉区域的上、
下极限。
USP 模型在低亮度水平下测量精度
最高，MES2 模型在高亮度水平下测量精
度最高，MES2 模型在中间视觉区域的所
有亮度水平下的综合测量精度最高，这也
是 CIE 选择 MES2 模型作为推荐模型的
原因之一。中间视觉对于光源光谱在道路
照明中的分析具有特定的条件 ：在较低的
适应亮度水平下（低于 0.1 cd/m 2 ）是视线
外视觉区域，利用 4 种模型比较高压钠灯
（S/P=0.77）、金卤灯（S/P=1.43）、LED 灯（S/
P=1.71）和氙气灯（S/P=1.78），可以发现在
适应亮度为 0.3 cd/m2，白光光源（S/P ＞ 1）
的照明水平的有效性比高压钠灯高。但在
更高的亮度水平下，即使仍然处于中间视
觉状态，在光效有效性方面，白光的优势
就很小了。
3 结论
在道路照明中，应用中间视觉光度学
时，需要背景亮度和从光源光谱数据得出
的 S/P 值作为输入量，光源的 S/P 值越高，
在中间视觉设计中的光效就越高。根据不
同光源在中间视觉下的计算，可以发现高
S/P 值白光源在道路照明的使用更为合
适，对于能源的节约更为合理。
CIE 对于中间视觉光度学系统的推
荐，对于在夜间道路充分考虑道路照明亮
度水平对司机对视觉目标的影响，可以有
效降低交通事故发生率。不同照明水平下
夜间驾驶的安全是与驾驶员的视觉功能
息息相关。中间视觉照明场景的评价和作
为照明设计具有十分重要的现实意义，是
降低由于对照明水平的错误测量和评价
所带来的交通事故率和其它夜间作业的
错误率的一个有效方法。光度学系统值得
我国科研工作者进一步进行研究。检测机
构也需要考虑在使用中间视觉下的光度
学进行评价道路照明的光度量，这样才能
更加合理公正的说明光源的优缺点。
通过全文对于道路照明的阐述和研
究表明 ：选择道路照明光源时应该根据道
路的特点、光源和灯具特点全面地进行分
析，而不是片面地直接得出某种光色光源
更为节能的结论。由于道路照明的成本以
及能耗是十分巨大的，如何保证道路照明
质量以及安全的情况下更加节能，对此光
源的选择具有重要指导意义。近年来，各
种光源的迅速发展，在光效、灯具设计、系
统设计方面都有极大地提升，未来必将会
带来新的冲击。
【参考文献】
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