基于成像亮度计的路面亮度测试方法研究

1引言

　　随着LED路灯的推广普及，大量的新装LED路灯的路面需要进行路面性能测试。根据现行道路照明设计标准CJJ45-2006，衡量路面照明质量性能指标包括路面平均亮度、路面亮度总均匀度、路面亮度纵向均匀度、路面平均照度、路面照度均匀度、路面维持平均亮度（照度）、眩光阀值增量最大值、环境比等。由于测试方法的复杂性，大多数LED路灯路面性能测试以照度指标为主要内容，亮度性能测试的研究较少，按照标准方法进行测试对LED路灯来进行路面亮度测试的就更少。

　　路面亮度是评价路面照明质量的重要参数之一，CJJ45-2006标准中路面亮度测试按照国际照明委员会(简称CIE)有关规定在路面上预先设定的点上测得各点亮度的值，并以此为基础计算路面平均亮度、路面亮度总均匀度、路面亮度纵向均匀度。由于亮度测试过程中对测试的环境要求比较高，路面行驶的车辆会对LED路灯的路面亮度测试造成较大的影响，因此测试需要封路进行，由于CIE要求路面的测试点布置较多,达到30点

　　每测试段，因此测试一段4车道的路面，需要测试时间近1小时，因此，进行路面亮度测试会对道路正常交通造成较大的阻碍。

　　为解决路面亮度测试面临的问题，东莞质检中心按照CIE的相关标准要求，建设了户外LED路灯测试场，通过测试场的建设达到了LED路灯的路面照明质量测试的"统一测试环境，统一测试设备，统一测试方法"的三个统一。

　　本文通过与柯尼卡美能达合作，研究如何基于成像亮度计进行路面亮度相关性能的测试，并给出了试验测试结果。本文的研究为LED路灯的路面亮度测试提出了新的思路，为LED路灯的照明质量测试的标准研究提供了试验数据。

　　2 路面亮度测试方法概述

　　2.1 CIE路面亮度测试方法

根据CIE140道路照明计算方法的规定，道路亮度测试的布点方式如图1所示：

图1. 路面亮度测试的布点位置

　　其中，S为两盏路灯的间距，N为布点的排数，D为测试点之间的距离，布点的测试位置编号为1-30，详见图1，测试者的位置如图2所示。

图2. 路面亮度测试的观察者位置

　　其中，Wt 为路宽，测试点距离被测路段的距离为60米，如图3所示：

图3. 路面亮度测试观察者距离测试路段的距离

　　3． 路面亮度测试研究

　　本文在东莞质检中心路灯户外测试场按照CIE140规定的测试方法，分别用点式亮度计和成像亮度计对路面亮度相关指标进行测试，测试环境如图5所示，测试在晚上20点进行，背景照度<0.12 Lx。

图4.路灯户外测试场
　　3.1点式亮度计测试

　　在实验中，我们按CIE140道路照明计算方法，用点式分光辐射亮度计CS-2000A( 在0.1度测量角设置下，保证精度的最低测量亮度为0.05cd/m2，远低于路面最低亮度0.5 cd/m2）测量60米外的亮度分布，仪器被设置于1.5米的高度，用标准镜头，选择0.1度测量角进行测量，测量速度设置为Fast。

　　本文在路灯户外测试现场布置两盏LED路灯，间距30米，灯杆高度为12米，测试单车道的亮度相关指标。

　　我们按照CIE140道路照明计算方法，在距离仪器60米外的路面，取30米长的单车道为评估区域，按纵轴方向每隔3米布一个点，共设3条纵轴，评估区域里共30个样点。在测量时，以CS-2000A按横向从左到右，由近至远，呈Z字形顺序瞄点。如图5所示：

图5. 样点分布方法及瞄点顺序

　　我们通过点式亮度计的目镜观察，需把测量区域完全覆盖所观察的样点，则读出数据为该样点的平均亮度值。用分光辐射亮度计CS-2000A读取了30个样点的亮度值后，我们可以对这些样点所在的区域进行亮度指标的评估。

　　但需注意的是，点与点间的位置，此时并没有列入我们的取点范围，在间隔的区域并没有相应的亮度数据。客观的环境因素（如沥青分布的均匀度和路面积水等），都有可能对路面不同点的反射亮度造成影响，所以测得样点的亮度数据适合做亮度均匀性的分析。

　　分光辐射亮度计CS-2000A测得30个点的亮度值如表1所示：

表1：按照CIE140布点测试的亮度

　　从表1的测试结果，可计算得出路面的亮度平均值为1.11cd/m2，路面亮度均匀度为0.74，路面亮度纵向均匀度0.59。

　　3.2 成像亮度计测试

　　本文实验中，我们用柯尼卡美能达的二维色彩亮度计CA-2000(保证精度的最低测量亮度为0.1cd/m2，远低于路面最低亮度0.5 cd/m2）测量路面。CA-2000百万像素CCD，高分辨率显示的特点，可帮助操作人员清晰地拍下路面图片，通过图片可以观察到路面每个像素点的亮度参数。

图6. 用二维色彩亮度计CA-2000测路面场景

　　二维色彩分析仪亮度计CA-2000的设置为：配长焦镜头，设置980×980分辨率，搭配三脚支架，置于同样的高度和位置进行测量。（其它相关设置不做详细介绍）

用CA-