基于驾驶员视觉功效角度的道路照明配光方式

基于驾驶员视觉功效角度的道路照明配光方式
2011-5-6 9:23:15 《半导体照明》杂志中国半导体照明网通用电气照明有限公司/邹吉平行业分类:灯具浏览

　　讨论如何从驾驶员视觉功效角度来考虑LED道路灯具的配光设计问题。

　　只有基于机动车驾驶员视觉功效考虑的道路灯具配光设计，才能体现道路照明的功能性，但从我国目前的LED路灯设计与制造水平来看，驾驶员的视觉功效却往往被忽视。城市道路照明不同于其他一般的户外照明，其功能性，即保障机动车辆及行人安全是道路照明的主要目的之一，因此，机动车驾驶员的视觉功效则成了道路照明灯具配光设计必须考虑的主要因素之一。本文概述了行业内LED道路照明的一些质量问题以及产生这些问题深层次原因，并讨论了业内流行的几个配光设计误区，举例阐述如何采用国际上通行的亮度标准评价体系来设计道路灯具配光。讨论如何从驾驶员视觉功效角度来考虑LED道路灯具的配光设计问题。

一、LED道路照明存在的几个照明质量问题

　　本文采用图表的方式评价了照明质量等级与道路照明发展历史的对照关系，同时也列举了存在的许多的问题。照度标准在我国的LED道路照明灯具配光设计时普遍采用，所以一般会出现近看均匀，远看（如驾驶员视角）却出现不均匀的斑马效应，也就是说照度测试均匀，却不能满足驾驶员的视觉功效要求。采用照度标准的配光设计可能会出现的另一个严重问题是干燥路面基本均匀，而下雨天的潮湿路面非常不均匀。

二、道路照明配光设计中的几个误区

　　1. 照度与亮度的关系简单化

　　对于均匀不透明漫反射材质而言，其表面亮度与照度的关系可以简化为反射率除以圆周率的关系（即L=EP/π），例如，沥青路面的反射率取20%时，路面照度是亮度的15.7倍。但实际上，只有少数材料的反射性能符合均匀漫反射，例如，粉刷墙面的涂料，其墙面平整，且涂料中的石膏粉颗粒的尺寸很小而且粗细均匀。但对于路面材质而言，其材料的组成成分复杂，粗细不匀，有些材质还有反光材料添加剂，因此，其反射性能与标准均匀漫反射差距很大，照度与亮度的关系在某些场景下，可以大于25倍，也可以小于10倍[1]。我国照明行业中常采用照度均匀性代替亮度均匀性的检测方法缺乏科学根据，在某些情况下，如追求过高的照度均匀性却往往会使亮度均匀性降低[2]。

　　2. 道路照明矩形配光设计

　　随着LED道路照明的推广，许多非照明专业人士转入LED道路照明行业，他们借鉴了显示器照明的方式（如背投），把道路路面分成一块块的矩形面积，然后每个路灯灯头投射一块矩形区域，从而产生了道路照明矩形配光设计。这种配光原理是典型的照度均匀配光法，在照度上，很容易实现均匀的要求，当行人在灯下方检测照度或行走时，感受到照度基本均匀，但在远处的驾驶员看来，却在矩形的四个角上产生了亮斑，而灯杆的下方却很暗，这就是斑马效应的本质原因。

　　3. 道路照明蝙蝠翼型配光

　　蝙蝠翼配光在我国LED道路照明行业也广为流传，该称谓的最初原型来源于室内格栅灯盘的配光曲线，十多年前就出现在许多照明厂商的室内照明产品手册上。其配光思想主要是为了得到照度均匀的办公室照明环境，通过采用抛物线型反射器，增加伽马角45°左右的光强值，使两盏格栅灯之间的照度水平达到灯具正下方的照度水平，从而提高照度均匀性。如把该配光特性应用于道路照明中，存在两个问题，其一，最大光强角度一般不够大，绝大多数在50°以内；其二，由于蝙蝠翼型配光的灯具正下方的光强值明显不足，所以该类型配光应用到R3或C2路面上时，最多只能得到照度均匀的道路路面，无法保证路面的亮度均匀性。（未完，全文请查看《半导体照明》杂志2011年3月刊）

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