LED汽车前照灯：眩光与显色性.pdf

LED 前照灯：眩光与显色性 复旦大学电光源研究所 林燕丹 译 摘要：由于发光二极管（LEDs ）的光输出有了迅速的提高，人们开始认真地关注将LED 应 用于汽车前照灯这一课题。本项研究分析检验了LED 对迎面司机所造成的不舒适眩光及对 逆反射交通指示材料的显色性的影响。在两种情况下，对使用 LED 、和将传统钨丝灯更改 为高强度气体放电灯（HID ）的情况下上述属性的改变进行了对比。详细来讲，实验中分别 使用了七个LED 光源（前照灯用）和 17 个现有的HID 前照灯，通过比较他们的色度学参 数来分析不舒适眩光所受影响。类似的，对显色性影响的分析是通过比较使用两种不同光源 时七种红色逆反射材料（目前在交通控制中以红色信号传递信息最多）的色度学参数而获得 的。通过分析，对现有的LED 产品系列有如下结论：1) 比现有的HID 系统产生更多的不 舒适眩光，实质上比卤素灯系统产生了更多的不舒适眩光；2) 显色指数可接受；3) 对红色 逆反射材料的视亮度没有明显的影响。 1 引言 在过去几年里，发光二极管（LEDs ）的光输出获得了很大提高，因此对于将LED 应 用在汽车前照灯中的兴趣也日益增长。然而，LED 比传统光源即卤素灯具有更多种的光谱 能量分布，因此，有必要对其对汽车前照灯的眩光和显色性的影响进行检验，因为这两个指 标与光源的光谱能量分布息息相关。 检验光源的眩光和显色指数的一种办法是利用观测者在实验室或特定场地进行实验 研究。然而，在过去的 15 年来，我们对一种新引入的汽车前照灯光源有了大量的认识，这 种认识来源于以往的研究及在路上的应用经验。总体而言，目前的数据表明 HID 光源的显 色指数是可以的，但是HID 光源比卤素光源产生更多的不舒适眩光（而非失能眩光）。因此， 本研究方法是以HID 作为基准点对LED 的使用进行评价。 2 方法 2.1 不舒适眩光的测试原理 有充分的证据表明，HID 前照灯的色度影响了人们对不舒适眩光的主观感受。虽然此 前的研究并未精确描述人们的主观感受由什么所支配，然而可以确定的是，随着蓝光成分的 增加或是色温的增加，不舒适度也增加了。由于一些LED 光源的蓝光成分较多，具有相对 较高的色温，有观点认为LED 前照灯也会产生较强的不舒适眩光。为了比较不舒适眩光的 影响，我们可以把LED 光源在CIE1931 年色品图的位置与HID 和卤素灯的进行比较，如果 LED 光源在色度表中的位置介于另2 种光源之间，则LED 光源不会产生比HID 光源更多的 不舒适眩光。如果LED 比HID 光源位于色度表中的更蓝和色温更高的位置，则会比HID 产 生更多的不舒适眩光。 2.2 显色性的测试原理 评估LED 前照灯显色性的方法和评估其不舒适眩光的方法相类似。也就是说，重点关 注以下问题：由LED 前照灯照明时引起的交通控制材料的色度参数的改变比使用HID 前照 灯系统时大还是小（两者分别与卤素灯系统相比）？同时考虑三个色度学参数：色调、饱和 度（考察x ，y 色品坐标值）和视亮度（Y 值），并主要采用红色逆反射材料作为被照对象， 因为红色材料在驾驶环境中使用最多（由于红色警示标志的重要性）。（最近几项研究提供了 HID 前照灯系统的显色性的背景信息[6-9]）。 2.3 光源 实验中使用的7 个LED 系统由五个生产商提供，9 个卤钨灯系统由五个生产商提供， 17 个HID 系统由2 个生产商提供。（这17 个HID 光源是从最近一项研究所使用的 19 个光 源中拿出的）。LED 光源的光谱能量分布曲线（图 1）由光源和前照灯系统的生产商提供。 卤素光源和HID 光源的光谱能量分布曲线有型号为PR －650 的光谱仪测量而得。关于光源 的型号和组成见表1 所述。 图1. 研究中所用LED 光源的光谱能量分布 （纵坐标为相对能量） 表 1 所使用光源的类型和组成 光源类型 组成 数量 LED LEDs ＋荧光粉 7 卤素灯 HB2 5