人行道路中白光LED光谱能量分布（SPD）对视觉辨认的影响研究

本项目的研究基于中间视觉和光生物效应理论，通过眼科医学检测手段的介入，运用视觉功效法，分析进行视觉辨认时人眼的光谱能量分布（SPD）响应特征，提出适用于人行道路照明的白光LED的理想SPD。主要研究内容包括：1）通过视觉辨认实验，研究中间视觉条件下白光LED的SPD与视觉功效的关系。2）基于光生物效应理论，研究白光LED的SPD与视觉辨认绩效的关系，提出不同背景亮度水平下利于视觉辨认的光谱特征。3）建立户外人行道路真实场景，对行人面部、障碍物和标识进行验证实验。比较优选的白光LED与其他光源的视觉辨认绩效，进而提出利于行人视觉辨认的白光LED的理想SPD。本项目研究成果不仅能为半导体步道照明灯具的研发和制造提供理论依据，也将对白光LED产业化发展提出有益的建议和指导。

近年来随着半导体照明技术逐渐被大量应用于城市夜景照明，以及2010年CIE推荐了中间视觉光度学系统模型之后，使得中间视觉条件下基于具体的视觉作业及其功效的应用研究亟待深入。本研究基于中间视觉理论，针对人行道路的视觉辨认需求，通过眼科医学检测手段的介入，运用视觉功效法，分析视觉辨认时人眼的光谱能量分布（SPD）响应特征，提出适用于人行道路照明的白光LED的理想SPD。本研究成果不仅能为半导体步道灯具的研发与制造，以及城市夜景照明建设提供理论依据，也将为白光LED产业化发展提供有益的建议和指导。.本研究主要包括两部分实验研究，实验室内模拟照明场景的实验和真实照明场景中的主观评价实验。.在前者实验中，揭示了LED光源的不同SPD对于人行道路主要视觉作业的影响，并分别进行了面部辨识、障碍物探测、标识识别以及颜色识别的实验。在面部辨识实验中，获得在地面平均照度为5lx的环境亮度场景中，光源SPD对面部辨识的影响具有统计学意义，且相比较蓝光含量较高的6500K色温LED光源来说，蓝光含量较低的2700K光源对于面部辨识更有利，该研究结论与以往研究的结论不同，具有一定的差异性。在障碍物探测实验中，在地面平均照度为5lx、10lx或20lx的环境亮度场景中，光源SPD对障碍物探测的影响均具有统计学上的显著性，且LED光源的SPD中蓝光的含量较高的6500K色温LED光源对于障碍物的探测最有利，4000K次之，2700K最不利。另外，该实验还发现光源的SPD对线上视觉没有影响，但对于周边视觉有影响，且随着探测角度的变大，光源SPD的影响作用越明显。在标识识别实验中，获得的结论是光源SPD对标识识别的影响不具有统计学意义上的显著性。在颜色识别实验中，获得在不同亮度环境分组中，光源SPD对颜色识别的影响均具有统计学意义上的显著性。其中，4000K色温时对颜色判断的准确率均为最高，且判断误差也最小，即4000K色温对于颜色识别更有利，而2700K和6500K之间没有明显差别。.在后者实验中，进一步了解行人对不同SPD照明场景的偏好及其主观感受。该部分的研究是对室内模拟实验的补充。实验获得不同SPD照明场景的总体满意度与光色适应性和空间感受有显著的正相关关系，但与视觉清晰度没有显著的相关性。