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LED光源色温对隧道出口明适应的影响研究

【摘要】:本文研究内容依托于国家自然科学基金项目“LED光源光谱/色温对隧道各段照明的适用性研究”。隧道作为高速公路的“咽喉”,呈半圆形拱状结构,其内部昏暗甚至几乎无光。因此,与普通道路照明不同,隧道不仅要在夜晚提供照明,在白天同样需要照明。我国《公路隧道照明设计细则》(JTJ 026.1-2014)利用人眼对光的适应曲线,将隧道分为4段:入口段、过渡段、中间段、出口段。并对各段设计不同的照明亮度以保证驾驶员的行车安全。在隧道出口,人眼因从昏暗的环境进入到明亮的环境,巨大的光环境差异会使人眼出现明适应现象。明适应时间的长短将直接影响驾驶员的行车安全,提高隧道出口照明亮度对缩短明适应时间最有效。但随着新型照明光源LED的兴起,色温作为LED的重要参数之一,其对明适应的影响目前还少有研究。本文依据人眼视觉特性首先在理论上分析了隧道中间段与出口段的照明差异。隧道出口段主要由太阳光提供照明,因此本文分别分析了 7种不同色温的LED与太阳光在亮度、色温及光谱方面的差异。经分析可得,4500K左右的LED与太阳光在色温及光谱方面差异最小。本文结合理论分析与实验,以人眼明适应时间作为评价标准,在长9米、宽5米、高2.8米的模拟隧道中,选择7种常见色温(3000K-6500K)的LED,3个LED安装角度,2个LED安装高度,60名不同年龄的观察者进行实验。实验结果表明:隧道内外亮度差越大,明适应时间越长;当亮度相同时,随着LED色温的增大,明适应时间先减小后增大,且在4500K左右时明适应时间最短;在符合照明细则要求前提下,LED安装角度及高度对明适应时间几乎没有影响;观察者年龄越大明适应时间越长。本研究所得结论,将为隧道照明设计与应用中出口位置LED光源色温的选择提供数据和理论支撑。

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