LED汽車前照燈藍(lán)光成分與不舒適眩光

本文研究觀測者對3種不同照度(0125lx,015lx,1lx)及5種不同光源(鹵鎢燈,HID,3種LED)配對組成的15種視覺目標(biāo)的不舒適眩光的主觀評價(jià),分析不同光源和照度對不舒適眩光的影響,同時(shí)通過計(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。

　　簡介：在該項(xiàng)目過去的研究中(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,在研究中被考察色度的那些LED前照燈會比HID前照燈帶來較多的不舒適眩光,比鹵鎢燈前照燈則會帶來更多的不舒適眩光。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,無論對于年輕或是年老的觀測者,色溫的提高伴隨而來的是不舒適眩光的增加(而色溫與可見波長范圍內(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)裝置示意圖及受測者觀測屏見圖1和圖2。

　　兩位受測者坐在固定的新型車座上。在受測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者40m。支架中心以及光源中心都與受測者車輛中心對齊，各盞燈依次平行排開，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)至在受測者眼睛位置產(chǎn)生1lx的照度。

　　受測者成對參加測試。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。

　　觀測屏上開有5個(gè)狹縫，抽起任一個(gè)狹縫的擋板，觀測者便能通過狹縫看到相應(yīng)的燈。每個(gè)狹縫寬15cm,高7cm。狹縫關(guān)閉時(shí)觀測者不能看見狹縫，圖2所畫出的狹縫僅作說明之用。在測試燈開啟前，受測者通過所在車輛的近光燈的照射只能看見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，觀測者應(yīng)使用deBoer評價(jià)體系對其產(chǎn)生的不舒適眩光進(jìn)行評價(jià)。該評價(jià)體系通常用于評價(jià)夜間照明的眩光（deBoer,1967），分成1至9級，但僅使用奇數(shù)評價(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）。

　　1.3　視覺目標(biāo)

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

　　前兩種照度通過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)過程中始終點(diǎn)亮（約45min）。

　　1.4　環(huán)境條件

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

　　1.5　受測者

　　12名受測者有償參加了該實(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。所有受測者都持有駕照。