李 瑶，林海阔，李 涛，朱继红，许 敏

(1.苏州市城市照明管理处，江苏苏州 215005；2.山西光宇半导体照明股份有限公司，山西临汾 041000)

LED道路照明中“照度”与“亮度”评价体系的应用探讨

李 瑶1，林海阔1，李 涛1，朱继红1，许 敏2

(1.苏州市城市照明管理处，江苏苏州 215005；2.山西光宇半导体照明股份有限公司，山西临汾 041000)

对LED道路照明效果进行评价时，照度和亮度都是重要的指标，相应的两个评价体系各有其优势和不足。我们结合多年的LED道路照明实际应用经验，对两个评价体系在LED道路照明中的应用做了简单的探讨。

道路照明；评价体系；照度；亮度；LED照明

引言

LED道路照明领域中，标准引导、产品开发、道路应用三者相互影响，互相推动，促进了LED在道路照明领域的成熟应用[1-6]。回顾LED道路照明发展过程，照度评价体系和亮度评价体系一直在标准中并行存在，但如何正确应用两个体系指导照明使用效果，在不同的发展时期认知也在不断发生变化。我们结合多年LED道路照明实际应用经验，对照度评价体系和亮度评价体系在道路照明中的应用情况进行梳理，为使用两个体系对道路照明进行评价提供一些借鉴。

照度评价体系反映的是客观物理测量值，照度值只和灯具本身的光度特性以及该点相对于灯具的几何位置有关，不能准确反映人眼接收到的实际的光；而亮度评价体系反映了驾驶者接收到的光，比照度评价体系更能表达出人对光的感觉。但另一方面，亮度受灯具的配光、灯具的安装方式、被照射面反光特性等因素的影响巨大，随着使用环境的变化，例如路面磨损程度、路面的干湿状态、路面的起伏程度等，尽管灯具本身性能参数不变，但亮度评价体系中的参数会随着周围环境等的不同而不断变化。这对采用亮度评价体系对道路照明状况进行评价提出了挑战。

1 照度评价体系应用的优势与不足

首先路面平整度与材质变化几乎不会影响到照度数值，容易找到合理且能代表大多数情况的路段，通过测试照度值对整条道路的照度情况进行描述比较合理。照度测试方法简单、测试仪器易操作，测试人员经过简单的培训就能够掌握测试方法和测试仪器，更具有现实操作性。

其次，在位置固定的前提下，照度值的变化可以反应灯具自身的光通量变化；例如：照度衰减情况与灯具的光通量变化和灯具的污染程度相关，在无法通过光通量测试评价灯具光衰的情况下，照明现场可以通过照度值的变化对灯具的光衰情况进行评价具有一定的参考价值。

但是，照度评价系统测试的数据存在一些弊端：该数据仅能代表路面物理照明情况，道路的照度数据好，不能反映驾驶员实际感受到的道路照明质量，有些时候虽然照度值非常好，但实际照明效果却不能令人满意。例如：图1中A光型和B光型，两者的照度值相同，但是反映到道路上亮度差距20%以上。而亮度值更能反映驾驶员实际的感受，对比这两个光型，A光型显然比B光型更让驾驶者感觉亮。

图1 A光型和B光型的相关参数Fig.1 Parameters of A and B light types

2 亮度评价体系应用的优势与不足

亮度测试最大的优势在于测出的数据反映了驾驶员实际感知到的照明效果，特别是亮度均匀度和纵向亮度均匀度的数值高就一定可以代表所测试路段照明质量高等。

但是，采用亮度体系弊端也很大：首先是受灯具的排布位置、所选路面的平整度和材质，测试的数据能够代表所选的路段，但对整条道路的数据，需要多选一些不同情况的路段来测才会更准确。而且，亮度设备的调试过程较为复杂，现场测试中用于设备调试的时间几乎占到测试时间的80%。在调试过程中，只要有一个车辆从远处开来，就会导致仪器曝光过度而得不到数据，最后就是处理数据的时候有可能与实际看到的有差别，有时肉眼看到路面很均匀，但实际测的时候，某一小块有黑斑就导致整体均匀度数值很差。例如：轮胎痕迹、坑洼或者坡度导致反光方向发生变化，进而影响到测试数据。

其次，简化亮度系数体系的选择对光型设计和道路亮度值的模拟产生影响。造成计算值和实际值之间的差异较大。在我们进行道路光型设计时，会根据路面的反光性能对路面进行分类，而实际上路面各部位的反光性能都有所差别，而且由于道路的磨损、破裂及天气条件的变化，道路路面的反光性能时时会变化。因此，为了实用的目的，研究者根据路面特点对道路进行了分类。20世纪70年代CIE提出了R系列和N系列的标准路面。1984年又推出了C分类系统。尽管R系列和C系列更为接近，但在进行光学设计及道路照明计算时，采用同一个光型但选择不同的标准的路面对亮度结果的影响也很大。如图2所示，同样的配光和光通量，当标准路面从C1变化到C2，从R1变化到R3，平均亮度降低了40%。而采用C系列和R系列，当R3路面的纵向亮度均匀度为0.81时，同样的配光在C2路面只有0.74。而在现实应用中，路面究竟是C1 R1还是C2 R3或者两个系列都不能涵盖，对从业者的专业能力提出了更高的要求。因此，采用模拟计算事前进行道路照明的亮度计算，环境参数控制不好，计算与实际测试结果的误差会很大。

图2 同样的配光和光通量，不同标准路面的照明效果Fig.2 Lighting effect of various standard road surface with the same light distribution and light flux

3 结束语

综上所述，在道路照明评价体系中，照度体系和亮度体系都有其显著的优势和明显的不足：照度测试客观稳定但不能代表驾驶者的实际感受；亮度测试能够更准确的反映驾驶者对实际道路灯光的感受。但是，亮度系统的稳定性相对较差，受环境影响大；且模拟结果与模拟条件的选择有关，参数选择不合理，会造成模拟值与实际值之间的差异较大，失去了模拟计算对照明工程实施的指导作用。因此，在道路照明评价中，照度系统与亮度系统应当并行使用，可以针对不同的照明结果选择不同的评价指标，对道路照明效果进行综合评价。

[1] 郗书堂，胡培生，李景色，等. 路灯. 第2版.北京：中国电力出版社，2013.

[2] 李铁楠.关于修编CJJ45《城市道路照明设计标准》的说明[J].照明工程学报,2016,27(4):8-11.

[3] 李本亮,谷历文.LED道路照明路面照度测试系统的研制[J].照明工程学报,2016,27(2):49-53.

[4] 王少雷,张莉,李敏,等.基于LED道路照明的偏光透镜设计[J].照明工程学报,2014,25(6):79-84.

[5] 姜言泉，高尚，邵新鹏，等.LED、高压钠灯和金属卤化物灯道路照明效果的研究[J].照明工程学报,2015,26(3):90-92.

[6] 朱应昶，肖辉.城市道路照明智能化研究[J].照明工程学报,2017,28(5):16-19.

DiscussionontheAppicationofIlluminanceandLuminanceEvaluationSystemsintheLEDRoadLighting

LI Yao1, LIN Haikuo1, LI Tao1, ZHU Jihong1, XU Min2
(1.SuzhouUrbanLightningAdministrationOffice,Suzhou215005,China；2.ShanxiGuangyuLEDLightingCo.Ltd.，Linfen041000,China)

Illuminance and luminance are the two important index in the evaluation of LED road lighting effect. Advantages and disadvantages exist in the two evaluation systems. Combining with the many year’s application experience in the LED road lighting, we discussed the applcation of the two evaluation systems in the LED road lighting.

road lighting;evaluation system;illuminance;luminance;LED

项目资助：苏州市科学技术局2016年度苏州市科学计划项目(民生类)(SS201617)

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.06.020