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LED路燈在雨霧天照明優勢的理論分析

2019-04-17 點擊數:310

 在道路照明中對于LED路燈對于大霧的穿透性的認識有很大的誤區。大多數人一直認為LED路燈的穿透性要比傳統照明光源鈉燈的穿透性低,這是一個錯誤的認識。大多數人多是從網絡上看到一些資料或是看到道路上的一些感官的感受,并沒有做科學的評估與分析,從而認為LED路燈的光的穿透性差。在本文中將對此狀況作一個科學的分析。

  我們都知道可見光的范圍是380nm到780nm之間,在此范圍呢的光線都是可被人眼接受與識別的。如圖1所示

  LED路燈在雨霧天照明優勢的理論分析  
圖 1 可見光的光譜范圍

    
豌豆直播app官网下载   也就是說所有燈具只有在此波段范圍內的光才有利用價值,出了此范圍人眼是無法識別的。本文對于穿透性的分析也只在此范圍內進行。下面分別是高壓鈉燈與LED的可見光譜圖:

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LED路燈在雨霧天照明優勢的理論分析
    
豌豆直播app官网下载 圖 2 高壓鈉燈(上海亞明)的可見光譜圖


   LED路燈在雨霧天照明優勢的理論分析 
豌豆直播app官网下载 圖3 LED(深圳每日照明)的可見光譜圖

    
  從光譜圖中可以看出LED的光譜要比鈉燈的多,兩者的波峰都在580nm處,LED的藍光部分只占總光通量的6%左右,而鈉燈幾乎沒有。LED紅光區的分布要比高壓鈉燈更寬泛。
   
&#35916;&#35910;&#30452;&#25773;&#97;&#112;&#112;&#23448;&#32593;&#19979;&#36733;   霧天與雨天對道路照明的影響主要體現在:霧中的懸浮顆粒和雨滴對光線的散射作用造成的穿透力的下降,直接導致照明強度的下降。空氣中的顆粒物對光線散射的理論主要基于瑞利散射定律和米-德拜散射定律,可見光范圍內的散射定律的適用范圍如下:r表示顆粒物的半徑;當r<0 037="" m="" r="">0.037μm時服從米-德拜散射定律。瑞利散射定律對光的散射效果和波長是有關的,米-德拜散射定律對光的散射效果不受波長的影響。霧中和雨中的懸浮顆粒半徑大小分布如下:霧是2.8μm~10μm,雨滴10μm~5000μm。由于顆粒較大超過了0.037μm,所以霧天和雨天的光線散射是和波長沒有關系的。也就是說道路照明中穿透力是和燈具的顏色沒有關系的。LED的穿透力是和鈉燈相同的。

    
&#35916;&#35910;&#30452;&#25773;&#97;&#112;&#112;&#23448;&#32593;&#19979;&#36733;   傳統經驗認識中可能感覺鈉燈的穿透力比較強,這只是一個感性的認識。由于鈉燈的光是暗黃色的,led的光是白光,而大霧是白色的。人在白色背景中發現鈉燈肯定比在白色背景中發現led燈要容易得多。如下圖所示:

   


LED路燈在雨霧天照明優勢的理論分析    
圖4白色背景中的顏色的分辨性。

    
  上圖所示白色背景中發現其他顏色比白色背景中發現白色要容易得多。這種效果在其他照明領域會很有用處,但在道路照明領域是沒有用處的,大家主要注意的是道路方向的照明效果。

    
  在道路照明特別是有大霧時,顯色指數是不可忽略的。鈉燈的顯色指數17左右普通LED的顯色指數是65到80左右。由于鈉燈的藍色光譜缺失直接導致鈉燈的顯色指數較低。在鈉燈的照射下藍色的物體會呈現黑色,也就是說當鈉燈的光線照射到藍色的物體上時,物體沒有反射光發出。這樣會導致當有行人穿著藍色衣物或者路面上有藍色障礙物時,在鈉燈的照射下,藍色物體上沒有反射光發出,這樣在大霧中藍色物體會淹沒在背景光中,人會看不到藍色物體。這樣就會導致交通事故發生。如果使用LED照明就不會出現這種情況了。

    
&#35916;&#35910;&#30452;&#25773;&#97;&#112;&#112;&#23448;&#32593;&#19979;&#36733;   此外,在LED路燈中也有多顆和集成LED之分。多顆LED發光面積較大,表面亮度較低,而集成封裝LED發光面積較小表面亮度較高。因此,集成封裝式LED在照射面上的指向性有一定的優勢,使人們在濃霧天氣中容易看到道路的延伸方向,在霧天照明中會更有優勢。

    
  綜上所述,傳統觀點認為鈉燈比LED路燈在霧天穿透性上更有優勢的認識是存在偏頗的,本文從理論角度論述了鈉燈并沒有在穿透性方面比LED路燈有優勢,反而,從顯色指數角度考慮,LED路燈在霧天對于分辨實物更勝一籌;此外,從光源表面發光強度考慮,集成封裝式LED光源對于雨霧天照明更有優勢。

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