汽車前照燈的藍(lán)光與不舒適眩光分析

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】汽車前照燈的藍(lán)光與不舒適眩光分析1方法

1.1實驗裝置

實驗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,20**）。

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構(gòu)造的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。一名實驗操作者坐在后排，另一名實驗操作者在黑板后操作5盞燈。

觀測屏上開有5個狹縫，抽起任一個狹縫的擋板，觀測者便能通過狹縫看到相應(yīng)的燈。每個狹縫寬15cm,高7cm。狹縫關(guān)閉時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的大黑板。

1.2任務(wù)

在每次燈點亮后，觀測者應(yīng)使用deBoer評價體系對其產(chǎn)生的不舒適眩光開展評價。該評價體系通常用于評價夜間照明的眩光（deBoer,1967），分成1至9級，但僅使用奇數(shù)評價：1（不能忍受），2,3（令人不適），4,5（剛能承受），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，使燈點亮后并不立刻被受測者看到。為了減少實驗中的熱量，LED光源僅在使用前點亮，用后立刻關(guān)斷。為了維持實驗中的穩(wěn)定色溫，鹵鎢燈及HID燈在整個過程中始終點亮（約45min）。

1.4環(huán)境條件

實驗在無雨的秋天夜晚開展。受測者車輛的鹵鎢燈近光燈在整個過程始終打開，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量，在每組實驗的開始和結(jié)束時都測量，得到平均照度為0120lx,其中0116lx,0127lx。

1.5受測者

12名受測者有償參加了該實驗。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）。

每個年齡組都由3男3女組成。所有受測者都持有駕照。

1.6流程

受測者成對開展測試，每組參加一個由45次測試組成的獨立實驗過程。這些測試分為3組，每組15次（5盞燈配以3種照度）。每次測試開始后，亮一盞燈并維持3s,每組里各盞燈的出現(xiàn)次序隨機(jī)決定。

組的15次測試作為練習(xí)，使受測者熟悉他們所要完成的任務(wù)。但受測者并不知道自己正在開展練習(xí)，也不清楚他們所開展的實驗被分成3組獨立的（重復(fù)的）測試。（僅后兩組實驗被記錄分析，下文中他們將被稱作組和第二組）每次實驗，受測者被提示去觀察某個固定點（見圖2），每個固定點在對應(yīng)燈中心的下方015°（40m遠(yuǎn)處）。

在平衡了受測者年齡和性別因素后，LED光源被安放在中間的3個位置，鹵鎢燈及HID則被安放在兩邊。

2結(jié)果

2.1基本結(jié)果

對所獲得的deBoer不舒適眩光評價結(jié)果開展方差分析，獨立變量為燈的類型（鹵鎢燈，HID,LED-4000,LED-4800,LED-6000），照度（0125lx,015lx,1lx），受測年齡組（年輕，年老），以及實驗組別（組，第二組）。

正如事先推測，照度的效果在數(shù)據(jù)上表現(xiàn)顯著，F(xiàn)（2,20）=10317,p=010001,不舒適眩光同照度成單調(diào)關(guān)系（見表1）。

不同光源的效果在數(shù)據(jù)上也表現(xiàn)顯著，F(xiàn)（4,40）=815,p=010001。鹵鎢燈不舒適眩光，次之為HID,LED-4000,LED-4800,LED-6600。（見表2）沒有明顯數(shù)據(jù)說明在光源類型與照度之間存在聯(lián)系，即不同光源在3種照度環(huán)境下表現(xiàn)一致。

2.2藍(lán)錐細(xì)胞光視效率函數(shù)及不舒適眩光等級

在分析中，我們首先用藍(lán)錐細(xì)胞光譜光視效率函數(shù)對各光源的光譜能量分布開展加權(quán)積分，計算獲得“藍(lán)光通量”，將結(jié)果與不舒適眩光等級比較。如圖3所示，我們看到用藍(lán)錐效率函數(shù)的計算結(jié)果與不舒適眩光等級成明顯線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.99。

3討論

3.1與先前研究的關(guān)系

正如在我們先前研究的推測（Sivak等，20**），我們發(fā)現(xiàn)：（1）LED前照燈在相對更藍(lán)的情況下，會比鹵鎢燈及HID燈產(chǎn)生更多不舒適眩光，（2）受測前照燈的藍(lán)光成分直接影響不舒適眩光。另外，我們的發(fā)現(xiàn)與JARl（20**）中相同條件下的實驗數(shù)據(jù)吻合。

3.2藍(lán)錐細(xì)胞及不舒適眩光

本實驗的一個有趣的發(fā)現(xiàn)在于用藍(lán)錐光譜光視效率函數(shù)計算的藍(lán)光通量可以很好地預(yù)測眩光的不舒適度。這種關(guān)系只能被暫時認(rèn)可，直至用更多的前照燈光譜分布對實驗開展驗證。

3.3藍(lán)色照明的潛在益處

曾有一些嘗試性研究說明光源的藍(lán)光成分越多，越有利于對夜晚駕駛或類似的照明條件下的周邊視覺目標(biāo)的探測。將來這方面應(yīng)該進(jìn)一步嘗試更好的量化眩光與探測的波長函數(shù)的研究，以便在選擇前照燈光色時能更好地綜合這兩個矛盾因素的影響。

4結(jié)語

本實驗評估了前照燈藍(lán)光成分對產(chǎn)生不舒適眩光的效果，目的在于在考慮相關(guān)光譜成分方面能提供有關(guān)指導(dǎo)，以減少駕駛員的不滿。實驗對3種LED光源（色溫為4000K、4800K、6600K），以及鹵鎢燈和HID汽車前照燈作了測試。受測者坐在靜止車中，評價光源在0.25lx、0.5lx、1lx照度下產(chǎn)生的不舒適眩光。

正如我們先前研究的預(yù)測，我們發(fā)現(xiàn)———LED前照燈在相對更藍(lán)的情況下，會比鹵鎢燈及HID前照燈產(chǎn)生更多不舒適眩光。這種效果可能主要由于LE