道路照明常用电光源光谱及检测方法数据分析

摘 要 随着城市现代化建设的推进以及人们生活方式转变，道路照明的重要性越发凸显，不单单为夜间道路行驶给予光照保障，同时还发挥着改善视觉疲劳的作用。当前，道路照明使用的电光源类型较多，光谱特性存在差异，为合理应用电光源，提升照明效果，必须重视并做好光谱检测工作。本文在论述道路照明光谱的视觉影响基础上，对各类电光源光谱进行分析，并探讨相应的检测方法。

关键词 道路照明；电光源；光谱检测

引言

在社会经济快速发展的今天，道路上的过往车辆日益增加，人们对道路照明有多需求，希望营造一个显色指数、色温均良好的照明环境。当前，新型LED照明光源已广泛应用，其有着发光率高、寿命长、环保节能等特点，逐步取代以往光源成为道路照明的主流，而这也要求积极做好光谱检测，确保光电源的科学、合理使用。

1 道路照明光谱的视觉影响

研究表明，在所有道路照明的电光源光谱中，最高频率的是蓝光，会明显性地影响视觉。基于此，LED照度可更好地提升视觉敏锐度[1]。原因在于高频光照射人的眼睛时，会让瞳孔缩小，而让人们更好的观察道路状况，更为及时、合理地应变各类突发问题。国外研究报道[2]，把电光源明暗视觉光度值看作S/P值，如蓝光占比越大，那么该值越大，进而人的视觉敏锐度也越高[1]。

从实践情况看，如单纯应用蓝光照射同样会对人的视觉产生不利影响。红光是最低频率的，所以其对人的视觉影响的比较小的，也对瞳孔影响小，可让人对光源感到更为舒适。医学研究发现，红光对弱、近视有良好的治疗效果。同时，有报道称视力改善、眼压降低实际是睫状肌发挥的效用，能有效缓解眼部疲累，降眼压，改善视力，这对于长时间驾驶车辆的司机而言，红光有助于缓解其疲劳，减少交通事故发生，且能降低光污染。相对道路照明来说，CJJ 45-2006标准明确规定，机动车道路的面亮度必须在0.5～2.0cd/m2，为中间视觉。在此范围之内，道路照明电光源光谱对视觉有着更显著影响。

2 道路照明电光源的光谱分析

所谓光谱，也就是光学频谱，即复色光经色散系统（比如：棱镜）分光之后，再被色散开的单色光按照波长或者频率大小依次排顺的图案。通常可见光波长在380～780mm，在此范围内的电磁辐射就是可见光。而要想实现优质高效的道路照明，要求做好路灯光谱的测量工作。

灯光显色性在道路照明中有着重要影响。显色性就是光源对于具象物体真实色彩的表现程度，也就是色彩还原的真实能力[3]。路灯的显示性直接关系到行驶车辆司机的视觉感受，主要表现出人眼所见事物的真实颜色与其实际颜色间的差异，会对人们面临突发状况时的反应能力产生很大影响。不管是的是人造光源，还是自然物质所发之光，显色性均比不上日光。原因就是日光各个颜色段均存在，且颜色的相对光谱较高。现对用于道路照明中的各种电光源的光谱进行分析：

白炽灯，其光谱是连续性的，通常可见光的波长在380～780nm，是和日光最为接近的，有着较好的显示性，一般用于室内照明，当前在道路照明中已很少使用。

钠灯，在道路照明中有着广泛应用。通过对钠灯光谱进行分析，其黄光段的能量相对集中，所有黄光是钠灯光源的主要组成，其波长在400～800nm。研究表明，黄光具有很强的透雾性，更为适合用于雾霾天气的道路照明。此外，黄光诱虫性比较小，能有效减少道路上飞虫的影响。

金卤灯，该电光源光谱主要是多段窄带光谱，可见光波长在380～780nm，光谱分布均匀，各个波段都有覆盖，所以被广泛用在道路照明、城市亮化、工业照明等方面。

无极荧光灯，该灯是通过三基色荧光粉来发光的，各段均匀，对其光谱分析知道，显色性高，对光源颜色显色更为接近自然光色，但对于波长在600nm以上红光相对欠缺。其有着即开即亮的特性，一般用于隧道、步行街等照明中。

LED灯，对其光谱进行分，蓝光占比最大，有效提升其发光效率，但也使其色彩饱和度、显色性较差。此外，配光上的不合理，会产生斑马效应，SR值不符标准，光衰较大，维护难度大。

3 道路照明電光源光谱的常用检测方法

3.1 传统检测法

当前，既有的电光源光谱检测主要通过光谱仪完成，该仪器的功能就是把复色光在空间上依照波长差异分离并延展，再通过相关配套仪器获取到波长成分及其强度等信息，以供分析使用，电光源所发出的光经狭缝后，类似于点光源发射光线，通过准直面镜把光线转变为平行光，然后再从平面光栅把各个波长光线有效分开，光线在通过光栅色散之后由聚焦面镜把相同波长光聚集起来，再通过线型CCD 等检测设备把收集到的光信号经电路分析和计算就可得到电光源的光谱信号。常用的光谱仪的检测指标主要包括色温、显色指数、光谱曲线等。对这些指标进行检测，可得到更为准确的光谱[2]。

3.2 车载式检测系统

为解决传统光谱仪在道路照明效果的现场检测不足的问题，国内研发出了一种新型车载式光谱检测系统，和以往的光谱仪检测相比，效率更高、精度更大，且可有效保障测量人员检测作业时的安全，更为便捷地获取到实时性的数据，更为迅速的分析。该检测系统主要对道路照明的色温、显色指数进行测量，这就需要对手持式光谱仪进行一定改进，一方面要把传统静态测量转变成动态测量，另一方面要进一步提升抗外部因素的干扰的能力，实现室外现场检测。该系统在应用CCD传感器基础上，使用余弦修正器、凹面衍射光栅等装置，进一步提升了该系统的检测效率及测量精度。该系统能够实现定点、连续性的测量。该系统可对道路照明的光源色温、显色指数、光谱波长、色品坐标等色度学指标进行测量，在数据上更为全面。

4 结束语

在道路工程不断发展，车辆日益增加的今天，应加强道路照明建设，进一步提升夜间光照质量和效率，让人工光源光谱更为接近于自然光照射，而这就要求积极做好电光源的光谱检测工作。一方面要明确各类电光源光谱特征，另一方面要求应用好检测仪器、系统，提高检测质量[3]。

参考文献

[1] 刘利明.道路照明光源光谱分析与现场检测[J].灯与照明，2015，（2）：21-23.

[2] 秦大为，陶俊，陈尚智，等.基于CCD 传感器的车载式路灯光谱检测系统[J]照明工程学报，2014，（5）：83-86.

[3] 孙建国.低碳经济下的LED节能灯应用及技术研发方向分析[J].照明工程学报，2011（sl）：84-90.

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