光源對道路照明的影響
近年來，隨著道路照明光源品種的增多特別是ＬＥＤ路燈的快速發(fā)展，不同光源用于道路照明所引起的視覺差異引起了人們廣泛的關(guān)注，現(xiàn)行道路照明標準中主要針對傳統(tǒng)高壓鈉燈而制定的標準值是否適用于具有不同光譜能量分布的ＬＥＤ、金鹵燈和無極熒光燈等路燈引起了極大的爭議。解決這一問題的關(guān)鍵應深入剖析道路照明的主要目的，以及光源光譜能量分布是否影響了道路使用者達到這些目的。
２ 道路照明的目的
《機動車與人行道路照明指南》ＣＩＥ１１５－２０１０（ＣＩＥ，２０１０）對道路照明三個主要的目的進行了總結(jié)。
（１）保障道路使用者安全通行，包括機動車、行人、自行車、畜力拉動的交通工具等；
（２）允許行人看清危險障礙，認清路的導向，辨別其它行人，及感覺安全、安心；
（３）創(chuàng)造良好的愉悅的日間和夜間的環(huán)境外貌
對于第３條ＣＩＥ文件指出，為無論是司機還是行人及周圍居民提供一個舒適的環(huán)境都是十分必要的。而前２條根據(jù)不同的道路使用者（如機動車司機和行人）特點不同，具體指標要求可能有所不同。但從根本功能來說，發(fā)現(xiàn)路面障礙、認清路的導向?qū)τ谒緳C和行人同樣重要。此外，對于行人來說，辨別其他行人和感覺安心這是非常重要的兩個功能要求。下文將就道路照明光譜如何影響路面障礙的識別、認清路的導向、辨別行人、感覺安心和舒適的環(huán)境外貌等方面進行分析。
３ 光源光譜對視覺功能的影響
光源光譜的改變，在照明參數(shù)上改變了光源的Ｓ/Ｐ值（相關(guān)聯(lián)的還有中間視覺亮度值和相關(guān)色溫值）和顯色指數(shù)，從而影響了人眼實際感受的視亮度、對障礙物的辨別、對路上行人的辨別及安全和舒適的感覺等關(guān)鍵的功能。
（１）光源光譜影響了視亮度及安全的感受
Ｓｔｅｖｅ Ｆｏｔｉｏｓ在總結(jié)了Ｌｏｅｗｅｎ（１９９３）和Ｂｏｙｃｅ（２０００）等人的大量研究的基礎(chǔ)上，證實視亮度的感受能大大提升人們對于安全的感受（Ｆｏｔｉｏｓ，２０１１）。
而越來越多的研究表明，在中間視覺狀態(tài)下，光源的光譜能影響人們對于視亮度的感受。表１為Ｆｏｔｉｏｓ等人在２００７~２０１１年間的大量實驗，結(jié)果表明，在典型的中間視覺的照明水平下，金鹵燈平均只需７０％的高壓鈉燈的照度，便能達到和高壓鈉燈相同的視亮度感受。視亮度的感受與Ｓ/Ｐ值具有較強的負相關(guān)度，即Ｓ/Ｐ值越大，則所需要的實際的照度值越小便能達到相同的視亮度感受。光源的顯色指數(shù)與色溫也具有相同的效應。ＣＩＥ２０１０年發(fā)布的中間視覺光度學系統(tǒng)很好地描述了光譜對于等效視亮度的影響，通過達到相同視亮度時的照度比可以預測兩種光源的視亮度比值,通過對實際的一些應用場所中的研究表明，光源光譜的改變使一些行人區(qū)域的照度即使降低了，也能帶來高的視亮度及安全感受（Ｆｏｔｉｏｓ，２０１１）。
（２）障礙物探測受光譜和照度的影響
在過去幾十年間的一些研究表明，對于道路障礙物的檢測是安全行走的重要保障。人眼對于障礙物的探測能力很大程度上取決于當時條件下的人眼的對比敏感度。由于大部分的探測目標是位于視網(wǎng)膜中央凹２以外的周邊范圍內(nèi)，照明光源的光譜對此時的對比敏感度具有重要的影響。研究表明，隨著Ｓ/Ｐ值的增加，人眼對視網(wǎng)膜周邊區(qū)域的目標探測能力大大加強（Ｂｕｌｌｏｕｇｈ＆Ｒｅａ，２００００；Ｌｉｎｇａｒｄ＆Ｒｅａ，２００２）．
為了驗證光譜和照度是否影響障礙物的探測能力，Ｓｔｅｖｅ Ｆｏｔｉｏｓ進一步作了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光譜和照度確實對于人眼探測障礙物能力影響巨大，且在較小照度時，光譜的影響更為顯著，Ｓ/Ｐ值越大的光源越有利于人眼探測障礙物（Ｆｏｔｉｏｓ＆Ｃｈｅａｌ，２０１１）。圖３為對障礙物的探測能力受光源光譜的影響，其中ＳＤＯ和ＣＰＯ為金鹵燈，Ｓ/Ｐ值分別為１．８和１．２，?。龋校訛楦邏衡c燈，Ｓ/Ｐ值為０．６；ｙｎｇ是年輕的觀測者，ｏｌｄ是老年人觀測者。
（３）光源光譜對人臉識別能力的影響
對于行人區(qū)域的照明來說，識別人臉是人們對街道照明功能的一個重要要求。Ｓｔｅｖｅ認為，在街道照明中，人們對于臉部識別分為兩個層次，一是辨別來人的意圖（不一定需要看清所有的五官細節(jié)）；二是能辨別來人的五官信息。關(guān)于人眼識別會否受光譜的影響，目前的研究結(jié)果表明未能達成一致的結(jié)果。需要研究機構(gòu)進行進一步的深入研究，統(tǒng)一和驗證方法論，獲得科學有效的結(jié)論，以指導道路照明的設置。但據(jù)Ｋｎｉｇｈｔ，ｖａｎ?。耍澹恚澹睿幔洌澹ǎ玻埃埃叮?，Ｒａｙｎｈａｍ，Ｓａｋｓｖｉｋｒｏｅｎｎｉｎｇ（２００３）及Ｙａｏ，Ｓｕｎ＆Ｌｉｎ（２００９）的研究均證實，Ｓ/Ｐ較大的光源延長了人臉辨別所需的觀測距離和提高了辨別的正確率。
（４）照明的愉悅性受光譜的影響
在需要考慮視亮度、探測障礙物及面部識別等功能性要求之外，照明環(huán)境的愉悅程度也非常重要。例如，人在照明環(huán)境下的皮膚顯示和顏色還原程度能否滿足人的最需心理需求。研究結(jié)果表明，較高的顯色指數(shù)的光源環(huán)境下，人們對皮膚的顯色和顏色還原的滿意度較高，但光源的Ｓ/Ｐ值對結(jié)果沒有明顯的影響。Ｆｏｔｉｏｓ和Ｃｈｅａｌ的研究進一步表明，人們對小于顯示指數(shù)為３０的光源的愉悅性表示出不可接受。對大于７１的顯示指數(shù)表示接受。但沒有數(shù)據(jù)驗證，３１－７１之間的那個數(shù)據(jù)時從不可接受到可以接受的臨界點（Ｆｏｔｉｏｓ＆Ｃｈｅａｌ，２０１１）。圖４為人們對照明的照明愉悅程度歲顯色指數(shù)比值的不同變化。
（５）光源光譜影響老年人對視覺目標的探測
隨著年紀的增加，人的視覺能力不斷下降，這導致了老年人對視覺目標的探測能力和視銳度將大大下降（Ｌｅ?。牵颍幔睿洌保梗担罚?，或達到相同的視覺判別結(jié)果時老年人要求具有更高的目標對比度（ＣＩＥ，２０１０）。隨著老年人比例的增加，老年駕駛員的人數(shù)也越來越多。復旦大學于２０１１年的研究成果也表明，較高的色溫有利于提高老年人對具有顏色的目標進行辨別的能力（Ｃｈｅｎｇ，Ｌｉｎ，ｅｔ?。幔欤玻埃保保?。ＣＩＥ１１５明確提出，對于老年人密集的區(qū)域，應該提高照明的水平，或提供更好的顯色指數(shù)的光源，以提高其視見能力，保障交通的行駛。</p>
４ 國際道路照明標準中對光源光譜的考慮現(xiàn)狀
（１）ＣＩＥ１１５文件多處提及對光源光譜的考慮
文件ＣＩＥ１１５－１９９５中對光源光色的要求僅在環(huán)境愉悅性部分提到在環(huán)境敏感區(qū)域使用有利于顏色辨別的光源為佳。２０１０年，ＣＩＥ對該文件進行升級為ＣＩＥ１１５－２０１０，將上述表述更改為“在環(huán)境敏感的區(qū)域，應該使用有利于顏色辨別的光源。除此之外，在機動車照明的要求一節(jié)中，規(guī)定了對于老年人密集的區(qū)域，應該提高照明的水平，或提供更好的顯色指數(shù)的光源，以提高其視見能力，保障交通的行駛。在行人道路照明一節(jié)中指出選擇顯色指數(shù)較高的光源有利于提高顏色對比度和人臉識別率，對該文規(guī)定的量表的Ｔａｂｌｅ?。芬沧龀隽讼鄳淖⒔猓ǎ茫桑牛玻埃保埃?。但是ＣＩＥ１１５文件并沒有指出考慮光源光譜后規(guī)定的照度值等指標應如何相應調(diào)整。
（２）基于顯色性考慮對于照明標準的調(diào)整
英國道路照明標準（ＢＳ５４８９－１：２００３）規(guī)定使用高顯色光源，在同等級道路照明設計時，照度要求可以降低一個等級。意大利道路照明標準［ＵＮＩ?。保保玻矗福海玻埃埃罚菀?guī)定，使用高顯色光源，在同等級道路照明設計時，照度要求可以降低一個等級?；蚴褂玫惋@色性光源時，照度要求應增加一個等級。這些標準在考慮光源光譜的基礎(chǔ)上所進行的調(diào)整總體上是積極的，在標準的制定上邁出了重要的一步。然而，由于僅考慮顯色性而未考慮Ｓ/Ｐ值，從而未考慮該調(diào)整對于視亮度及障礙物探測等能力的影響，英國已經(jīng)開始了新一輪的標準制定工作，由Ｓｔｅｖｅ Ｆｏｔｉｏｓ和Ｔｅｒｅｓａ?。牵铮铮洌恚幔畹葒艺彰鲗＜邑撠熼_展有關(guān)的研究和標準的提議工作，并取得了卓越的成效。
（３）基于光源光譜的道路照明標準的研究
表２顯色指數(shù)大于６０的光源根據(jù)其不同的Ｓ/Ｐ值可對道路照明指標做相應調(diào)整（表中亮度為明視覺亮度值，在不同光譜條件下這些取值提供了相同的中間視覺亮度（假設道路表面反射率為０．０７），【Ｆｏｔｉｏｓ，Ｇｏｏｄｍａｎ，２０１１】。
Ｓｔｅｖｅ?。疲铮簦椋铮蠛停裕澹颍澹螅帷。牵铮铮洌恚幔钔ㄟ^長達四年的研究，認真分析了道路照明的目的，開展了大量的文獻總結(jié)和實驗研究工作，率先提出道路照明的關(guān)鍵指標應根據(jù)不同的光源光譜而進行調(diào)整，并同時考慮由光源光譜調(diào)整引起的Ｓ/Ｐ值和Ｒａ值的改變的效應而做相應調(diào)整，具體調(diào)整值如表２所示。
<p>該研究成果的主要內(nèi)容已被ＣＩＥ?。裕茫矗矗覆杉{，將作為ＣＩＥ技術(shù)文件于近期發(fā)表。國際照明委員會對此也十分重視，在即將召開的照明質(zhì)量與能效大會上專門開展專題研討會討論關(guān)于道路照明標準制定的新指標
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