1.照度均勻度與亮度均勻度誰為主?
當(dāng)前,雖然cjj45的新版標(biāo)準(zhǔn)已明確規(guī)定了道路照明應(yīng)以亮度及亮度均勻度為主,但在國內(nèi)較多地方仍存在只關(guān)注照度和照度均勻度,而并未注意到高速機動車道路更應(yīng)強調(diào)對路面(墻面)的亮度及亮度均勻度的要求。圖1和圖2的斑馬線都是亮度均勻度不夠造成的,且圖1的隧道還有較明顯的因車速而引起的頻閃,國內(nèi)還有很多地方在隧道照明采用圓形或近乎正方形的led燈具,并未將led的形狀和配光與現(xiàn)場適用性相結(jié)合,這在很大程度上抹煞了led照明的優(yōu)勢。
圖1 隧道照明路面有明顯的斑馬線
圖2 隧道照明墻面有明顯的斑馬線
2.亮度均勻度(縱向)達(dá)到多少能消除斑馬線?
對高壓鈉燈來講,其自身發(fā)光角度在300度以上,發(fā)出的光只有約40%直接射向地面,而約60%的光則通過反射器的漫反射再射向路面,這樣雖然造成其光的利用率低,但卻使它發(fā)出的空間光強分布呈現(xiàn)緩慢地變化,亮度均勻度只需大于0.6就無明顯斑馬線了。而led模組由于其發(fā)光角度基本都小于180度,并且大都不依靠反射器進(jìn)行配光,所以光的利用率高,但卻使它發(fā)出的光強空間分布呈現(xiàn)較快速地變化,亮度均勻度(實測值)只有接近0.8才沒有明顯的斑馬線(比標(biāo)準(zhǔn)0.7要高)。由此可見,精準(zhǔn)的配光使光度利用率大幅提高的同時,卻增加了燈具的配光設(shè)計難度。
3.克服眩光帶來的危害
眩光是造成人眼感到不舒適的光線(如圖3)。由于led道路燈具亮度均勻度只有接近0.8才沒有明顯的斑馬線,因此,要求它的距高比一定要大,由此才能利用交叉光來實現(xiàn)較高的亮度均勻度。但因這樣的燈具配光張角一般達(dá)150度,控制不好會有明顯的眩光,因此,必須做到led道路燈具光源的表面亮度不能太高,并且截光角也要做得準(zhǔn)確,才能取得好的效果(一般在75~80度,理論計算為76度)。
圖3 眩光不僅造成人眼不適且大大降低了夜間駕車的安全系數(shù)
以上海內(nèi)環(huán)線改造前后為例,高壓鈉燈照明光暈及雜散光對周圍居民房屋影響很大,而led燈照明幾乎對周圍居民房屋無影響,截光好不僅光污染小,而且光度利用率高。由此也表明,led燈具對周圍環(huán)境與駕駛員光污染更小。
4.顯色指數(shù)在道路照明中的重要性
顯色指數(shù)是衡量物體在人造光源的照射下,能否真實反映出它在自然光照下的顏色的能
力(用ra表示),較高的顯色指數(shù)可明顯提高對障礙物的分辨率。以上海申大路試點工程為例,其led路燈顯色指數(shù)基本在70左右,而與之十字交叉的道路采用的高壓鈉燈燈具的顯色指數(shù)在25以下,站在該十字路口可以非常明顯地觀察到,led路燈照明的路邊綠化清晰度明顯優(yōu)于高壓鈉燈照明的情況。
高壓鈉燈因其光效比高壓汞燈和白熾燈都高所以曾一度被大量采用,不過由于其顯色指數(shù)低,會導(dǎo)致道路照明近乎黃色光,而造成司機夜間駕車時不適。根據(jù)人們所適應(yīng)的自然規(guī)律,夜晚駕車的司機需要保持高度的警覺性,因此對道路照明的要求更高,而適當(dāng)高的色溫(如4000k~5000k)會讓夜晚駕車的司機抑制褪黑色素的分泌,不容易產(chǎn)生昏昏欲睡的感覺,這恰恰是夜晚駕車人所必需保持的,而且led照明采用較高的色溫可明顯提高燈具效能。這里必須引起注意的是,led室內(nèi)照明的一般要求不能硬搬到led道路照明應(yīng)用中。
5.光譜成分決定了led照明燈具的透霧性
很多人認(rèn)為,燈的光色決定了光的透霧性,實際上這是一個誤區(qū)。經(jīng)分析,即使是相同的光色,光譜可能相差也很多(同色異譜),因此,實際上決定光透霧性的應(yīng)該是光譜成分,如果光線中波長相對長的光比例較多,其透霧性必然會好。目前,道路照明的led基本都是藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉,所以其光譜成分中的黃橙光比例基本與高壓鈉燈類同,而紅色光比例是高壓鈉燈略高,但是由于顯色指數(shù)的原因,兩者的在霧天實際使用效果相差并不明顯。
從霧天路面的可視距離來看,雖然可視距離差別不明顯,但led燈顯色指數(shù)高的特點明顯使路上和路邊物體的辨別清晰度提高。而從路面的感覺距離來看,鈉燈雖然感覺景深較大,但是遠(yuǎn)處的路面已經(jīng)看不清(如圖4)。鈉燈的光線溢出(85度以上,10米燈桿,在114.3米以上)使得鈉燈光源在很遠(yuǎn)均可見,讓人感覺前方有路,有誘導(dǎo)性,而led燈由于截光良好,85度以上光線少,使得遠(yuǎn)處看不見或者很難看見led光源。
由于鈉燈的光不能像led那樣截光,造成遠(yuǎn)處的鈉燈如同機場跑道燈有道路誘導(dǎo)性,雖然遠(yuǎn)處的道路看不見,但是給人心里前方有道路,而led燈由于截光精準(zhǔn),遠(yuǎn)處的光源的光強已經(jīng)非常弱,加上霧氣,會看不見,所以遠(yuǎn)處的led燈看不見,造成人心里對前方道路的不可知而造成透霧性差的錯覺。經(jīng)過多地點的實踐,該兩種燈的透霧性及對地面物體的識別無明顯區(qū)別。
圖4 霧天路面