光源光色对明视觉功效影响的模拟实验研究

人眼的明暗感觉对视觉功效起着重要的作用,在各领域研究人眼视觉功效主要讨论的都是非彩色条件下的明暗刺激问题(光谱响应度),而对于综合视觉机制来说,色彩刺激是产生视觉感受必不可少的部分。在人工光源照明条件下,光源光色对视觉功效的影响除了与生理机制相关,还会涉及视觉心理、心理物理等领域。文章利用人眼视觉机理及光谱响应特性的研究方法,基于模拟实验的结果,研究分析了光源光色对人眼明视觉功能的影响。     

白光与钠光的对比

1　前言当由黄昏转向夜晚 ,照明等级的降低使人眼的视网膜在响应不同波长的光线时发生变化。光谱 ,或称色彩 ,当照明等级较高时 ,人眼响应的峰值为 5 5 5nm ,在黄色区域。这可由图 1中的实线表示 ,记作V(λ)。在计算灯的流量输出时 ,使用该人眼光谱响应曲线对钠灯光源特别有利 ,这是因为高压钠灯输出的主要光谱落入了接近人眼峰值的感应区域 ,使钠灯光源具有较高的流明输出。图 1　明视光V(λ)曲线 (实线 )及暗视光曲线V′(λ) (虚线 )　 然而 ,在照明等级较低时 ,典型情况为照度低于3cd m2 时 ,人眼所响应的光谱改变了。视网膜灵敏度相对…     

隧道照明中光生物效应研究

该文阐述了近年来关于人眼中第3种感光细胞的citopic视觉科学研究成果,结合隧道照明的特点,通过研究不同光源的色温、亮度及光谱分布与标准人眼瞳孔大小之间的关系,以及不同照明水平和光源光色时的反应时间,探讨了隧道照明中的光生物效应。     

LED光源光谱能量分布对人行步道照明空间主观评价的影响研究

室外人行步道照明场景的主观评价研究是步行空间视觉功效研究的重要组成部分,也是视觉辨认研究的补充和延伸。本研究的目的是了解在室外真实场景中对不同SPD的LED光源照明场景的主观评价。实验获得了对于不同的步行空间类型人们对其光源色温的偏好。实验结果还表明色温对各感知因子具有一定的相关性,而且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,与视觉清晰度没有显著的相关性。     

基于“视觉亮度”的白光LED光色性能研究

从＂视觉亮度＂的角度,研究了脉冲驱动和恒流驱动下白光LED的光色性能。实验结果表明：占空比小于70%时,脉冲驱动LED的光通量比直流驱动的低,但是人眼感觉到的＂视觉亮度＂却相等;占空比大于70%时,脉冲驱动下消耗的功率值低于直流驱动的,光通量却高于直流驱动;高脉冲电流驱动下的白光LED的色坐标向等能白光靠近2.5%~4.6%,光谱三原色的蓝色比值增加约为5%,色温也得到明显的提高,从而增强人眼对白光LED发光亮度的刺激响应。同时,运用视觉脉冲响应函数和人眼视觉惰性的特性对Talbot定律做了简单的修正。并结合人眼的感光特性,很好的解释了脉冲驱动能够提高人眼＂视觉亮度＂的现象。     

不同光色敏室照明环境下的视觉功效研究

在真实教室照明环境中,通过不同色温（6500K高色温、4000K中间色温、2700K低色温）荧光灯照明下,学生完成视觉作业的效率和生理指数变化的比较实验,从人的主观心理感受、血压脉搏等生理效能和视知觉作业绩效三方面,对教室照明中光生物效应与视觉功效的关系进行分析。研究指出教室照明中适宜的光源光色对提高学生视觉功效和学习...     

隧道照明安全与光源光色研究

本文阐述了光源的色温对于视觉反应的影响,介绍了“色温对反应时间影响测量”的实验装置,分析了反应时间实验的实验原理,通过模拟夜间的隧道照明环境,测定人眼在中间视觉范围内,不同实验条件下观测不同彩色视标的反应时间,从而比较出了两种色温的紧凑型荧光灯的视觉功效。     

中间视觉模型回顾--从视亮度匹配到夜间驾车的视觉功效

目前还没有适用于评估照明产品在中间视觉范围内的视觉效率的方法。到目前为止,大多数在中间视觉范围内得到的光谱光视效率函数都是利用的多色视亮度匹配方法。而在中间视觉领域的最新研究却采用了基于视觉功效的方法。该文总结了迄今为止建议的主要中间视觉模型,并给出了这些研究的详细实验条件。     

植物生长用高强度气体放电灯(上)

由于植物对光线敏感波段与人眼的不同,基于人眼测量的光源评价参数无法有效定量评价植物生长光源的性能,而基于植物对光线敏感曲线的光合有效辐射测量可以用于定性评价光源对植物生长的适用性;分析了目前各种光源类型对植物生长领域的应用;重点讨论了金卤灯和高压钠灯在植物生长领域的应用及各自的光谱特性。     

道路和隧道照明视觉功效测量系统的研制及应用

该文介绍了一种根据视觉功效法自行研制的道路和隧道照明视觉功效测量系统.该系统可同时采用正对比或负对比的测量方式,即与实际的视觉作业环境相结合,用不同光源形成道路或隧道下的光照环境,用变化的目标光斑和灰色视标,模拟夜间道路中可能出现的障碍物,并通过电子快门记录下受测人员确认光斑或灰色视标的反应时间,并利用眼动仪同时测取人眼的瞳孔变化,由此评价不同光源色温对视觉功效的影响程度.系统还可模拟隧道入口及出口段的黑洞或白洞效应现象,以瞳孔和反应时间测量结果来探究适合于隧道入口及出口段的亮度取值.文中对系统的构造、工作原理、实验及数据处理方法、应用结果等进行了分析和讨论.事实证明,该系统为研究光源色温在道路或隧道照明工程中的合理应用提供了有效的实验条件,并对我国道路和隧道照明工程的实施具有重要的应用价值.     

光源色温对隧道及道路照明视觉功效影响的研究

根据国外相关研究成果和中间视觉理论,采用自行研制的反应时间测量系统和PR-650光谱扫描仪,分别对同类型不同色温的光源进行了反应时间和光谱能量分布测试。获得了在中间视觉条件下反应时间与背景亮度之间的函数表达式,以及反应时间随背景亮度、视标对比度和视标偏心角改变的变化规律。结果表明,在所研究的背景亮度范围内,用高色温的紧凑型荧光灯照明能缩短反应时间,从而增快对瞬态事件的反应速度;反之,用低色温的紧凑型荧光灯照明则会延长反应时间,导致大脑反应迟钝。本研究成果提供了光源色温影响视觉功效的实验依据,为制定更加科学和合理的隧道及道路照明设计标准打下了基础。     

LED照明的最新技术及其发展动向

本文阐述了发光效率商、显色性好的LED照明,如将其瞬时点灭的特性应用于信号灯和指示灯,则能达到垃眼与节能的双重效果。而且,LED照明具有容易改变光谱分布的特性,在达到“薄明视”光谱视觉条件下,含有很多510nm附近的短波,光通量虽少,但亮度相同,因而使新开发的LED防范灯进一一步实现节能。此外,还介绍了测光技术中存在的课题,以及LED照明和有机EL照明的发展方向。     

LED峰值波长对多光谱组合白光色参数的影响

多光谱组合的LED在动态照明、光环境、医疗、健康等领域具有广泛的应用前景,但是其光度和色度的一致性和稳定性极大影响着这类技术方案的应用前景。采用6种单色LED使用光谱组合的方式构建了典型色温5500 K和2700 K的白光器件,并对组成白光的单色LED的光谱稳定性进行了分析,仿真实验研究了多种单色LED峰值波长的漂移对色温、显色指数和色坐标的影响。实验表明,红色630 nm和橙色590 nm附近的峰值波长漂移对于色温的影响最大,漂移2 nm左右即可导致色温100 K左右的变化;橙色590 nm的峰值波长漂移对于显色指数的影响最大,在漂移2 nm左右即可导致显色指数的变化大于2;在5500 K附近x坐标的最大变化量0.016出现在红光631 nm的波长变化中,y坐标的最大变化量0.015出现在宝蓝色480 nm的波长变化中;在2700 K附近,x坐标的最大变化量0.016出现在橙色590 nm和红色631 nm的波长变化中,y坐标的最大变化量0.017出现在橙色590 nm的波长变化中。     

不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨

本文从明视觉、暗视觉及非视觉的三条光谱灵敏曲线出发,讨论不同视觉状态下,光源光谱对人体的作用。通过测量各种常见光源的光谱,计算暗明比s／p值和生物节律影响因子acv值,对光环境进行评价。另外,选取一天中自然光在各整点时刻的分布状态,计算acr值,比较人工光源和自然光源的差异,从而得到色温对s／p值和acv值的影响,为高效、健康的光源选择提供依据。     

不同照明条件下FM-100色相棋实验颜色辨别力量化有效性验证

Farnsworth-Munsell 100(FM-100)色相棋实验是测试人眼视觉辨色力的经典方法,其通过在CIE标准照明体C条件下颜色均匀分布的色相棋样本排布及对应分析,实现观察者视觉辨色力的量化。然而,由于色相棋样本颜色分布均匀性受照明光源的影响,有关其它光源条件下色相棋实验的有效性尚待论证。为解决此问题,本研究分别在3000 K色温,200 lx照度的6组光源照明条件以及5500 K色温、500 lx照度的5组光源照明条件下,对24名色觉正常观察者进行FM-100色相棋实验。结果显示:照明条件为5500 K、500 lx时观察者的颜色辨别力远好于3000 K、200 lx条件;同一观察者在不同照明条件实验中所表现的颜色辨别能力差异具有一定的稳定性;不同照明条件下FM-100色相棋相邻样本色相角差分布情况较为一致。以上说明不同照明条件下利用FM-100色相棋实验表征颜色辨别力的方法具有合理有效性。     

道路照明中反应时间研究

在道路照明条件下研究了中间视觉和光生物效应对驾驶员的视觉效果影响,并建议用反应时间这个综合参数表征中间视觉和光生物效应对视觉的影响。通过道路照明反应时间模拟实验,获得了反应时间随视觉条件变化的规律,即随着背景亮度增大、亮度对比度增大和视标偏心角变小,反应时间变短;同时还获得了反应时间与光源色温相关的结论。     

观测条件对城市建筑色彩测量的影响实验研究

随着我国城市建筑色彩研究的深入,建筑色彩测量的准确性成为研究的一项重要内容。城市建筑色彩有着大尺度、空间色、复杂的室外光环境等特点,不同的观测条件都可能对城市建筑色彩的测量带来一定的影响。文章分别在实验室和室外光环境条件下进行了实验研究,探讨了光源情况、视场选择、照明/观测条件、天气情况、受光条件和观测距离等对城市建筑色彩测量的影响作用,提出了适合城市建筑色彩测量的观测条件和测量方法,对实际的城市建筑色彩的定量研究有着积极的意义。     

Human Retinal Photoreceptors: Electrodynamic Model of Optical Microfilters

This paper presents a numerical study of light interaction with the human retinal photoreceptor using the finite-difference time-domain (FDTD) method. The photoreceptors, cells in the retina responsible for monochromatic vision and color discrimination, differ in shape and size. The cell type (rod or cone) and the variety among the cone cells (S, M, and L) condition their peak absorption wavelength (blue, green, or red). In our research, we observe the outer segment of the photoreceptor as a microsized optical filter by modeling its interaction with the light wave. Several aspects of wideband pulse propagation, such as field enhancement and filtering properties, have been investigated.     

LED光源色温对隧道照明入口段和中间段的影响

隧道入口段和中间段的视觉特点不同,要求不同的照明环境。目前国内外的公路隧道照明均是以照明水平为标准,未考虑光源的色温对不同区段的影响。本文通过视觉功效和光生物效应实验的研究,将5种色温的LED光源与传统照明光源HPS、MH相比较,分析了光源色温与反应时间和人眼瞳孔大小的变化关系。通过探讨光源色温对隧道照明效果的实际影响,提出适合隧道照明入口段和中间段的光源;为LED光源在隧道照明中的应用研究提供实验依据与参考。     

三基色白光LED光源颜色稳定性的研究

在介绍LED光谱特性及色品坐标的基础上,针对三基色白光LED光色不稳定问题,分析了温度对不同材料、不同颜色组成白光的三基色LED光谱特性及色度坐标的影响。利用混色方程,验证了通过对三基色组成LED光通量比例的控制可以使三基色白光的颜色满足约束条件,达到颜色稳定的目的。