LED汽車前照燈藍(lán)光成分與不舒適眩光

本文研究觀測(cè)者對(duì)3種不同照度(0125lx,015lx,1lx)及5種不同光源(鹵鎢燈,HID,3種LED)配對(duì)組成的15種視覺(jué)目標(biāo)的不舒適眩光的主觀評(píng)價(jià),分析不同光源和照度對(duì)不舒適眩光的影響,同時(shí)通過(guò)計(jì)算光源的藍(lán)色光通量發(fā)現(xiàn)不舒適眩光與藍(lán)色光通量之間存在的線性關(guān)系,為汽車前燈的選用提供一定的參考。

　　簡(jiǎn)介：在該項(xiàng)目過(guò)去的研究中(Sivak,Schoettle,Flannagan,2003),我們計(jì)算了擬用于前照燈照明的LED光源樣品的色度,并將其與HID和鹵鎢燈前照燈的色度作了比較。結(jié)果表明,這些特殊的“白光”LED光源會(huì)比HID燈略微藍(lán)一些,比鹵鎢燈則藍(lán)很多。因?yàn)椴皇孢m眩光會(huì)隨藍(lán)色激勵(lì)增加而增加(Flannagan等,1989,1991,1992,Flannagan,1999),所以我們推測(cè),在研究中被考察色度的那些LED前照燈會(huì)比HID前照燈帶來(lái)較多的不舒適眩光,比鹵鎢燈前照燈則會(huì)帶來(lái)更多的不舒適眩光。為了減少眩光,生產(chǎn)商在條件允許的情況下,應(yīng)盡可能減少LED前照燈的藍(lán)光成份。

　　我們的發(fā)現(xiàn)得到了2004年的一項(xiàng)研究報(bào)告(JARI,2004)的支持。該項(xiàng)研究評(píng)估了三種不同色溫LED前照燈(4000K,4800K,6600K)的不舒適眩光。其主要發(fā)現(xiàn)表明,無(wú)論對(duì)于年輕或是年老的觀測(cè)者,色溫的提高伴隨而來(lái)的是不舒適眩光的增加(而色溫與可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍內(nèi)藍(lán)光成分有密切關(guān)系)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)旨在希望能夠探究不舒適眩光背后的潛在機(jī)理。為了便于比較,本實(shí)驗(yàn)采用與JARI研究中相同的LED光源。

　　1　方法

　　1.1　實(shí)驗(yàn)裝置

　　實(shí)驗(yàn)裝置示意圖及受測(cè)者觀測(cè)屏見(jiàn)圖1和圖2。

　　兩位受測(cè)者坐在固定的新型車座上。在受測(cè)者的正前方放置裝有5盞前照燈的支架，用一塊大黑板擋住，支架和黑板距離受測(cè)者40m。支架中心以及光源中心都與受測(cè)者車輛中心對(duì)齊，各盞燈依次平行排開(kāi)，中心各距4215cm（在40m遠(yuǎn)處形成016°張角）。5盞前照燈的中心離地0166m,與美國(guó)汽車前照燈的平均安裝高度相匹配。（Schoettle,Sivak,Nakata,2002）。

　　5盞前照燈采用3種不同的光源———鹵鎢燈、HID和LED,所有燈的光學(xué)特性都為反射型。采用3種具有不同光色但有相同物理尺寸和結(jié)構(gòu)的LED前照光（4000K,4800K,6600K）。將各盞燈調(diào)節(jié)至在受測(cè)者眼睛位置產(chǎn)生1lx的照度。

　　受測(cè)者成對(duì)參加測(cè)試。每組的一位坐駕駛座，另一位坐副駕駛座。一名實(shí)驗(yàn)操作者坐在后排，另一名實(shí)驗(yàn)操作者在黑板后操作5盞燈。

　　觀測(cè)屏上開(kāi)有5個(gè)狹縫，抽起任一個(gè)狹縫的擋板，觀測(cè)者便能通過(guò)狹縫看到相應(yīng)的燈。每個(gè)狹縫寬15cm,高7cm。狹縫關(guān)閉時(shí)觀測(cè)者不能看見(jiàn)狹縫，圖2所畫(huà)出的狹縫僅作說(shuō)明之用。在測(cè)試燈開(kāi)啟前，受測(cè)者通過(guò)所在車輛的近光燈的照射只能看見(jiàn)一塊有些固定白色圓點(diǎn)的大黑板。

　　1.2　任務(wù)

　　在每次燈點(diǎn)亮后，觀測(cè)者應(yīng)使用deBoer評(píng)價(jià)體系對(duì)其產(chǎn)生的不舒適眩光進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)體系通常用于評(píng)價(jià)夜間照明的眩光（deBoer,1967），分成1至9級(jí)，但僅使用奇數(shù)評(píng)價(jià)：1（不能忍受），2,3（令人不適），4,5（剛能接受），6,7（較為滿意），8,9（恰能看見(jiàn)）。

　　1.3　視覺(jué)目標(biāo)

　　研究中采用15種不同視覺(jué)目標(biāo)。這15種視覺(jué)目標(biāo)通過(guò)受測(cè)者眼前3種不同照度（0125lx,015lx,1lx）及5種不同光源（鹵鎢燈，HID,3種LED）配對(duì)組成。

　　前兩種照度通過(guò)在燈前放置中性濾光片得到（分別為50%和25%透光率），而最高照度環(huán)境則不需任何濾光片。

　　所有燈聯(lián)接電源并根據(jù)需要手動(dòng)控制。每盞燈前的擋板擋住燈前的狹縫，使燈點(diǎn)亮后并不立刻被受測(cè)者看到。為了減少實(shí)驗(yàn)中的熱量，LED光源僅在使用前點(diǎn)亮，用后立刻關(guān)斷。為了維持實(shí)驗(yàn)中的穩(wěn)定色溫，鹵鎢燈及HID燈在整個(gè)過(guò)程中始終點(diǎn)亮（約45min）。

　　1.4　環(huán)境條件

　　實(shí)驗(yàn)在無(wú)雨的秋天夜晚進(jìn)行。受測(cè)者車輛的鹵鎢燈近光燈在整個(gè)過(guò)程始終打開(kāi)，并對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。環(huán)境照度以受測(cè)者眼睛位置的垂直照度計(jì)量，在每組實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)都測(cè)量一次，得到平均照度為0120lx,其中最小0116lx,最大0127lx。

　　1.5　受測(cè)者

　　12名受測(cè)者有償參加了該實(shí)驗(yàn)。其中有6名年輕人（年齡在25至30歲不等，平均年齡28歲），6名年長(zhǎng)者（年齡在64至79歲不等，平均年齡71歲）。

　　每個(gè)年齡組都由3男3女組成。所有受測(cè)者都持有駕照。