視覺(jué)目標(biāo) - 汽車前照燈藍(lán)光與不舒適眩光分析

　　研究中采用15種不同視覺(jué)目標(biāo)。這15種視覺(jué)目標(biāo)通過(guò)受測(cè)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(duì)組成。

　　前兩種照度通過(guò)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(dòng)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(cè)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(guò)程中始終點(diǎn)亮(約45min)。

　　1.4　環(huán)境條件

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

　　1.5　受測(cè)者

　　12名受測(cè)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(zhǎng)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(cè)者都持有駕照。

　　1.6　流程

　　受測(cè)者成對(duì)進(jìn)行測(cè)試，每組參加一個(gè)由45次測(cè)試組成的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)過(guò)程。這些測(cè)試分為3組，每組15次(5盞燈配以3種照度)。每次測(cè)試開(kāi)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。

　　第一組的15次測(cè)試作為練習(xí)，使受測(cè)者熟悉他們所要完成的任務(wù)。但受測(cè)者并不知道自己正在進(jìn)行練習(xí)，也不清楚他們所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)被分成3組獨(dú)立的(重復(fù)的)測(cè)試。(僅后兩組實(shí)驗(yàn)被記錄分析，下文中他們將被稱作第一組和第二組)每次實(shí)驗(yàn)，受測(cè)者被提示去觀察某個(gè)固定點(diǎn)(見(jiàn)圖2)，每個(gè)固定點(diǎn)在對(duì)應(yīng)燈中心的下方015°(40m遠(yuǎn)處)。

　　在平衡了受測(cè)者年齡和性別因素后，LED光源被安放在中間的3個(gè)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(duì)所獲得的deBoer不舒適眩光評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行方差分析，獨(dú)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(cè)年齡組(年輕，年老)，以及實(shí)驗(yàn)組別(第一組，第二組)。

　　正如事先推測(cè)，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(jiàn)表1)。

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　　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。鹵鎢燈不舒適眩光最低，次之為HID,LED-4000,LED-4800,LED-6600。(見(jiàn)表2)沒(méi)有明顯數(shù)據(jù)表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。

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　　2.2　藍(lán)錐細(xì)胞光視效率函數(shù)及不舒適眩光等級(jí)

　　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(duì)各光源的光譜能量分布進(jìn)行加權(quán)積分，計(jì)算獲得“藍(lán)光通量”，將結(jié)果與不舒適眩光等級(jí)比較。如圖3所示，我們看到用藍(lán)錐效率函數(shù)的計(jì)算結(jié)果與不舒適眩光等級(jí)成明顯線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.99。

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　　3　討論

　　3.1　與先前研究的關(guān)系

　　正如在我們先前研究報(bào)告的推測(cè)(Sivak等，2003)，我們發(fā)現(xiàn)：(1)LED前照燈在相對(duì)更藍(lán)的情況下，會(huì)比鹵鎢燈及HID燈產(chǎn)生更多不舒適眩光，(2)受測(cè)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(2004)中相同條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合。

　　3.2　藍(lán)錐細(xì)胞及不舒適眩光

　　本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)最有趣的發(fā)現(xiàn)在于用藍(lán)錐光譜光視效率函數(shù)計(jì)算的藍(lán)光通量可以很好地預(yù)測(cè)眩光的不舒適度。這種關(guān)系只能被暫時(shí)認(rèn)可，直至用更多的前照燈光譜分布對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

　　3.3　藍(lán)色照明的潛在益處

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

　　4　結(jié)語(yǔ)

　　本實(shí)驗(yàn)評(píng)估了前照燈藍(lán)光成分對(duì)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(shí)驗(yàn)對(duì)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(cè)試。受測(cè)者坐在靜止車中，評(píng)價(jià)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(cè)，我們發(fā)現(xiàn)———LED前照燈在相對(duì)更藍(lán)的情況下，會(huì)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LED光源的光色而并非其他特性所造成，對(duì)于其他光源這有可能會(huì)有不同或相反的結(jié)果。本研究的數(shù)據(jù)表明，不舒適眩光等級(jí)同光譜中的藍(lán)光成分成正比。