新CIE中间视觉光度学系统在道路照明中的应用

新CIE中间视觉光度学系统在道路照明中的应用
2011-5-4 9:20:15 《半导体照明》杂志中国半导体照明网复旦大学电光源研究所先进照明技术教育部工程研究中心/林燕丹行业分类:封装浏览

　　MES2系统的制定，解决了原有的基于视亮度匹配法无法形成符合相加性原则的国际中间视觉标准光度学系统的问题，为道路照明灯中间视觉状态下光源光效和照明效果的更合理的评价提供了必要的依据。

　　国际照明委员会（CIE）是经ISO验证的国际标准化组织机构，也是国际照明领域的最具学术权威的组织，现行的大多数照明标准包括明视觉和暗视觉光度学标准均为CIE所制定。2010年，CIE发布第119号技术文件《基于视觉工效的中间视觉光度学系统》（RECOMMENDED SYSTEM FOR MESOPIC PHOTOMETRY BASED ON VISUAL PERFORMANCE），目的是为中间视觉状态建立一种合适的光度学基础系统。

　　该技术文件总结了夜间驾驶状态下最重要的视觉任务和视觉条件，回顾了现有的基于视觉工效法建立的中间视觉系统——USP系统和MOVE系统，形成介于它们之间的中间系统MES1和MES2系统，并对各系统使用大量的不同光源下的视觉工效数据来检测、分析和验证，最终推荐了一个MES2系统作为中间视觉光度学系统。

　　二、中间视觉光度学系统的制定背景

　　建立中间视觉光度学系统是CIE自上个世纪80年代以来已经讨论了几十年的课题，这是因为目前很多处于中间视觉状态下的应用环境道路照明的标准、设计准则和测量评价体系均建立于明视觉基础，但是：

　　1.标准明视觉曲线是对大于10cd/m2的2°视场角中央凹的视觉目标制定的，这时起主要作用的是长波和中波两种视锥细胞。而道路照明需求更多的是周边视觉，且随着亮度水平的降低，视杆细胞发挥了越来越主导的作用；

　　2.标准明视觉曲线是基于闪烁法和视亮度逐级比较法的，这些方法几乎忽略了视觉颜色通道，而颜色通道对于夜间视觉任务起着非常重要的作用；

　　3.各种新光源如LED和白光金卤灯在道路照明等中间视觉环境中应用的增加，丰富了原有的照明光源的光谱，其含有较多短波含量的事实也导致峰值在555nm附近的明视觉评价造成的误差不可忽略；

　　4.直到上个世纪90年代中期，对中间视觉的研究都基于视亮度匹配法(包括CIE于1989年推荐的五个系统和2002年修订的系统)，研究证明，这个方法所获得的中间视觉系统不具有可加性。

　　从上个世纪90年代末，科学家们开始尝试使用视觉工效法去建立中间视觉系统，研究表明，视觉工效直接评价了在不同照明条件下操作者进行视觉作业的能力，以其为基础建立的视觉模型可以用来评价人眼真实的视见能力。视觉工效法被认为是建立中间视觉系统的合适的方法。为此，CIE TC1-58进行了长达8年研究，总结了典型的中间照明应用场所的视觉任务和视觉条件特点，总结现有的基于视觉工效所建立的中间视觉模型的基础上推荐合适的一个通用的中间视觉光度学系统，并进行大量验证。

　　三、CIE中间视觉光度学系统的表述

　　CIE 119文件通过对现有的UPS系统（即X模型）和MOVE模型的比较，发现X模型和MOVE模型的主要区别在于对明视觉到中间视觉的转换点的定义不同，X模型把中间视觉的上限定义为0.6cd/m2，而MOVE模型把上限定义为10cd/m2。后续的研究表明，X模型的上限亮度太低了，而MOVE模型定义的上限亮度太高了。

　　为此，以视觉实验中的辨认、察觉和反应时间作为主要评判的功效学指标，经过大量的视觉实验，CIE提出了上限分别为3cd/m2和5cd/m2的MES1模型和MES2模型这两个中间模型。虽然是中间模型，但是它们不是单纯地对X模型和MOVE模型的平均。经最终验证后正式推荐的MES2系统是明视觉和暗视觉光谱光视效率函数的与适应亮度相关的一系列线性组合。（未完，全文请查看《半导体照明》杂志2011年3月刊）

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