路燈測(cè)量在路面亮度評(píng)估方面的挑戰(zhàn)

隨著LED路燈的推廣普及，大量的新裝LED路燈對(duì)路面照明有了更高的要求。路燈測(cè)試需要對(duì)路面亮度和照度進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)現(xiàn)行道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)CJJ45-2006，衡量路面照明質(zhì)量性能指標(biāo)包括路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度、路面平均照度、路面照度均勻度、路面維持平均亮度（照度）、眩光閥值增量最大值、環(huán)境比等。由于測(cè)試方法的復(fù)雜性，大多數(shù)LED路燈路面性能測(cè)試以照度指標(biāo)為主要內(nèi)容，亮度性能測(cè)試的研究較少，按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)試對(duì)LED路燈來進(jìn)行路面亮度測(cè)試的就更少。

路面亮度是評(píng)價(jià)路面照明質(zhì)量的重要參數(shù)之一，CJJ45-2006標(biāo)準(zhǔn)中路面亮度測(cè)試按照國際照明委員會(huì)(簡(jiǎn)稱CIE)有關(guān)規(guī)定在路面上預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)上測(cè)得各點(diǎn)亮度的值，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度。由于亮度測(cè)試過程中對(duì)測(cè)試的環(huán)境要求比較高，路面行駛的車輛會(huì)對(duì)LED路燈的路面亮度測(cè)試造成較大的影響，因此測(cè)試需要封路進(jìn)行，由于CIE要求路面的測(cè)試點(diǎn)布置較多,達(dá)到30點(diǎn)每測(cè)試段，因此測(cè)試一段4車道的路面費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，因此，進(jìn)行路面亮度測(cè)試會(huì)對(duì)道路正常交通造成較大的阻礙。

為解決路面亮度測(cè)試面臨的問題，東莞質(zhì)檢中心與柯尼卡美能達(dá)合作，按照CIE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，依托其全國唯一的戶外LED路燈測(cè)試場(chǎng)，通過測(cè)試場(chǎng)的建設(shè)達(dá)到了LED路燈的路面照明質(zhì)量測(cè)試的“統(tǒng)一測(cè)試環(huán)境，統(tǒng)一測(cè)試設(shè)備，統(tǒng)一測(cè)試方法”的三個(gè)統(tǒng)一。

CIE路面亮度測(cè)試方法

根據(jù)CIE140道路照明計(jì)算方法的規(guī)定，道路亮度測(cè)試的布點(diǎn)方式如圖1所示：

圖1. 路面亮度測(cè)試的布點(diǎn)位置	圖2. 路面亮度測(cè)試的觀察者位置

其中，S為兩盞路燈的間距，N為布點(diǎn)的排數(shù)，D為測(cè)試點(diǎn)之間的距離，布點(diǎn)的測(cè)試位置編號(hào)為1-30，詳見圖1，測(cè)試者的位置如圖2所示。其中，Wt 為路寬，測(cè)試點(diǎn)距離被測(cè)路段的距離為60米，如圖3所示：

圖3. 路面亮度測(cè)試觀察者距離測(cè)試路段的距離

路面亮度測(cè)試研究

本實(shí)驗(yàn)在東莞質(zhì)檢中心路燈戶外測(cè)試場(chǎng)進(jìn)行，按照CIE140規(guī)定的測(cè)試方法，分別用點(diǎn)式亮度計(jì)和成像亮度計(jì)對(duì)路面亮度相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試環(huán)境如圖4所示，測(cè)試在晚上20點(diǎn)進(jìn)行，背景照度<0.12 Lx。

圖4. 路燈戶外測(cè)試場(chǎng)	圖5. 樣點(diǎn)分布方法及瞄點(diǎn)順序

點(diǎn)式亮度計(jì)測(cè)量：

測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的兩盞LED路燈間距30米，燈桿高度為12米，測(cè)試單車道的亮度相關(guān)指標(biāo)。按傳統(tǒng)測(cè)量方法，在距離儀器60米外的路面，取30米長(zhǎng)的單車道為評(píng)估區(qū)域，按縱軸方向每隔3米布一個(gè)點(diǎn)，共設(shè)3條縱軸，評(píng)估區(qū)域里共30個(gè)樣點(diǎn)。在測(cè)量時(shí)，以CS-2000A按橫向從左到右，由近至遠(yuǎn)，呈Z字形順序瞄點(diǎn)。如圖5所示。

用點(diǎn)式亮度計(jì)如分光輻射度計(jì)CS-2000A( 在0.1度測(cè)量角設(shè)置下，保證精度的最低測(cè)量亮度為0.05cd/m²，遠(yuǎn)低于路面最低亮度0.5 cd/m²）測(cè)量60米外的亮度分布，儀器被置于1.5米的高度，用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，選擇0.1度測(cè)量角進(jìn)行測(cè)量，亮度計(jì)測(cè)量速度設(shè)置為Fast。

通過點(diǎn)式亮度計(jì)的目鏡觀察，把觀察區(qū)域完全覆蓋所觀察的樣點(diǎn)，則讀出數(shù)據(jù)為該樣點(diǎn)的平均亮度值。用分光輻射亮度計(jì)CS-2000A讀取了30個(gè)樣點(diǎn)的亮度值后，對(duì)這些樣點(diǎn)所在的區(qū)域進(jìn)行亮度指標(biāo)的評(píng)估。

成像式亮度計(jì)測(cè)量：

實(shí)驗(yàn)中，東莞質(zhì)檢中心還使用柯尼卡美能達(dá)的二維色彩亮度計(jì)CA-2000(保證精度的最低測(cè)量亮度為0.1cd/m²，遠(yuǎn)低于路面最低亮度0.5 cd/m²）測(cè)量路面。CA-2000具有百萬像素CCD，高分辨率顯示的特點(diǎn)，可幫助操作人員清晰地拍下路面圖片，通過圖片可觀察到路面每個(gè)像素點(diǎn)的亮度參數(shù)。

圖5. 用二維色彩亮度計(jì)CA-2000測(cè)路面場(chǎng)景	圖6：測(cè)試指定區(qū)域內(nèi)的亮度參數(shù)

二維色彩亮度計(jì)CA-2000的設(shè)置為：配長(zhǎng)焦鏡頭，設(shè)置980×980分辨率，搭配三腳支架，置于相同的高度和位置進(jìn)行測(cè)量。用CA-2000對(duì)60米外的路面進(jìn)行3次測(cè)量，在軟件中分析選擇區(qū)域的亮度變化。通過軟件選取需要了解的區(qū)域，并由軟件直接得出該區(qū)域的亮度平均值、最大值、最小值。

在同等條件下取3次的測(cè)量數(shù)據(jù)分析，然后以亮度的最小值和平均值計(jì)算出選擇區(qū)域的亮度均勻性以及路面的縱向均勻度。在路面的成像效果圖上，按照標(biāo)準(zhǔn)要求取指定測(cè)試路段中間的縱向亮度最小值比最大值，測(cè)試效果如圖7所示：

圖7：測(cè)試指定區(qū)域內(nèi)的縱向均勻度	圖8：指定區(qū)域的偽彩色顯示圖

如圖8所示，正方形框選區(qū)域?yàn)橹付y(cè)量區(qū)域，通過偽彩色顯示圖(用顏色表示不同亮度區(qū)間)進(jìn)行分析,可以更直觀的看出該區(qū)域的亮度分布,深藍(lán)色是亮度較低的區(qū)域,淺藍(lán)色是亮度較高的區(qū)域,綠色則是該區(qū)域最高亮度的區(qū)域。

通過觀察所測(cè)量的區(qū)域，可選取區(qū)域里的每個(gè)像素的亮度和色度數(shù)據(jù)，更高效、快捷地實(shí)現(xiàn)測(cè)量與評(píng)估。而且成像亮度計(jì)也滿足照明用亮度計(jì)的性能條件，測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性高、穩(wěn)定性好，適合路面和室內(nèi)的燈光測(cè)量。

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