隧道照明光源的光色研究

论文摘要

光源因为其光谱分布不同而具有不同的光色,而由于照射光光谱的不同物体颜色在人眼中的反应也会随之不同,这就对视觉工作的功能有所影响。现在可见度是评价隧道照明质量的重要因素之一,而光源颜色对可见度的影响却常常被忽略。因此本文着重研究“在隧道照明的中间段光环境中,定量分析光源光色对驾车人员视觉工作影响的方法”,研究的内容包括显色性与小目标可见度相关参数的采集测量以及色温与反应时间参数的定量分析处理。本文介绍了光源光色研究的发展过程,并阐述了光源的光色包含了色表与显色性两个方面,这两个方面分别用色温和显色指数来定量描述。通常光源的显色指数指的是光源的一般显色指数,文中说明了一般显色指数的计算方法,并以高压钠灯和无极灯为例详细计算了两种光源的一般显色指数。在测量方面,本文借鉴了国内使用数码相机进行测量的方法,并将其运用在隧道照明中间段的小目标可见度测量中。在实验方面,结合《CIE隧道照明指南》中推荐的隧道小目标尺寸规定和日本Yamamoto, J.在显色性与可见度研究中的彩色小目标色样,根据国内的实际隧道情况提出显色性视觉研究的实验方法。在定量分析方面,为便于研究,将光源的光色分为显色性和色表两个方面。通过小目标显色性的视觉实验和色温的视觉实验,分别找到显色性及色表对视觉工作都有影响的规律:在隧道中间段照明环境中,使用高显色性的光源时可以提高彩色小目标的正确识别率;对于同种光源而言,使用色温较高的光源对反应时间是有利的。并且得到了新的关于色温与反应时间的的函数关系式:Y = A + b / x2 + ce-x。在应用研究方面,分析了光源光效与视觉功效的关系。通过对显色性视觉实验结果的对比分析,以及对视觉功效相等时的R（L）值进行计算和比较发现, LED比高压钠灯的照明效果好,而对于不同色温的同种光源而言,在短波成分含量较多的光源的照明效果更好一些。由此得知,在中间视觉下的隧道照明中,短波更有利于人眼的视觉功效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 隧道照明光源的研究
• 1.2.2 隧道照明光源的评价指标
• 1.2.3 隧道照明光源光色研究
• 1.3 本文研究的意义
• 1.4 本文研究的内容
• 2 光源光色研究的发展过程
• 2.1 光和色的性质
• 2.2 色度学
• 2.2.1 RGB 表色系
• 2.2.2 XYZ 表色系
• 2.2.3 均匀色度图
• 2.3 颜色空间与颜色差异公式
• 2.4 颜色系统与颜色样品
• 2.4.1 蒙塞尔色标系统
• 2.4.2 JIS 颜色系统
• 2.5 颜色显现
• 2.5.1 光源的色表与颜色显现
• 2.5.2 光源的显色性与颜色显现
• 2.5.3 隧道中间段照明的颜色显现
• 2.6 本章小结
• 3 隧道照明的视觉特性
• 3.1 视觉的形成
• 3.1.1 视觉机理
• 3.1.2 视觉适应
• 3.1.3 视觉变化
• 3.2 中间视觉
• 3.3 光生物效应
• 3.4 隧道照明的视觉特性
• 3.5 本章小结
• 4 隧道照明光源显色性分析研究
• 4.1 隧道光源显色性与小目标可见度的关系
• 4.2 小目标可见度评价研究
• 4.2.1 可见度水平的定义
• 4.2.2 可见度水平的影响因素
• 4.2.3 阈限亮度差
• 4.2.4 可见度计算方法
• 4.3 数码相机测量研究
• 4.3.1 数码相机测试隧道照明的优越性
• 4.3.2 数码相机测试原理
• 4.3.3 数码相机测试的实验仪器和设备
• 4.3.4 数码相机近似测量亮度
• 4.4 公路隧道照明可见度实测
• 4.4.1 公路隧道照明实测方法
• 4.4.2 实测的结果及分析
• 4.5 显色性的视觉实验
• 4.5.1 实验要点
• 4.5.2 实验步骤
• 4.5.3 实验结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 隧道照明光源色温分析研究
• 5.1 视觉反应
• 5.1.1 色温与视觉反应
• 5.1.2 反应时间
• 5.1.3 交通事故与反应时间的关系
• 5.1.4 周边视觉与反应时间
• 5.2 隧道照明光源色温分析实验
• 5.2.1 实验原理
• 5.2.2 实验模拟
• 5.2.3 实验参数设置
• 5.2.4 实验装置
• 5.2.5 实验步骤
• 5.3 实验结果分析
• 5.3.1 反应时间与背景亮度的关系
• 5.3.2 对比度对反应时间的影响
• 5.3.3 偏心角对反应时间的影响
• 5.3.4 实验误差分析
• 5.4 本章小结
• 6 光源光色与照明节能应用
• 6.1 视觉功效与光源光效
• 6.2 光源显色性与视觉功效
• 6.3 光源色表与照明节能
• 6.3.1 色温与光源光效
• 6.3.2 反应时间与亮度对比
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 显色性与小目标可见度实验实测数据
• B 色温反应时间实验实测数据
• C 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录:
• D 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录: