1引言

　　隨著LED路燈的推廣普及，大量的新裝LED路燈的路面需要進行路面性能測試。根據現行道路照明設計標準CJJ45-2006，衡量路面照明質量性能指標包括路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度、路面平均照度、路面照度均勻度、路面維持平均亮度（照度）、眩光閥值增量最大值、環境比等。由于測試方法的復雜性，大多數LED路燈路面性能測試以照度指標為主要內容，亮度性能測試的研究較少，按照標準方法進行測試對LED路燈來進行路面亮度測試的就更少。

　　路面亮度是評價路面照明質量的重要參數之一，CJJ45-2006標準中路面亮度測試按照國際照明委員會(簡稱CIE)有關規定在路面上預先設定的點上測得各點亮度的值，并以此為基礎計算路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度。由于亮度測試過程中對測試的環境要求比較高，路面行駛的車輛會對LED路燈的路面亮度測試造成較大的影響，因此測試需要封路進行，由于CIE要求路面的測試點布置較多,達到30點

　　每測試段，因此測試一段4車道的路面，需要測試時間近1小時，因此，進行路面亮度測試會對道路正常交通造成較大的阻礙。

　　為解決路面亮度測試面臨的問題，東莞質檢中心按照CIE的相關標準要求，建設了戶外LED路燈測試場，通過測試場的建設達到了LED路燈的路面照明質量測試的“統一測試環境，統一測試設備，統一測試方法”的三個統一。

　　本文通過與柯尼卡美能達合作，研究如何基于成像亮度計進行路面亮度相關性能的測試，并給出了試驗測試結果。本文的研究為LED路燈的路面亮度測試提出了新的思路，為LED路燈的照明質量測試的標準研究提供了試驗數據。

　　2 路面亮度測試方法概述

　　2.1 CIE路面亮度測試方法

   根據CIE140道路照明計算方法的規定，道路亮度測試的布點方式如圖1所示：

 
    圖1. 路面亮度測試的布點位置

　　其中，S為兩盞路燈的間距，N為布點的排數，D為測試點之間的距離，布點的測試位置編號為1-30，詳見圖1，測試者的位置如圖2所示。

 
圖2. 路面亮度測試的觀察者位置

　　其中，Wt 為路寬，測試點距離被測路段的距離為60米，如圖3所示：

 
圖3. 路面亮度測試觀察者距離測試路段的距離

　　3． 路面亮度測試研究

　　本文在東莞質檢中心路燈戶外測試場按照CIE140規定的測試方法，分別用點式亮度計和成像亮度計對路面亮度相關指標進行測試，測試環境如圖5所示，測試在晚上20點進行，背景照度<0.12 Lx。
 

圖4.路燈戶外測試場

　　3.1點式亮度計測試

　　在實驗中，我們按CIE140道路照明計算方法，用點式分光輻射亮度計CS-2000A( 在0.1度測量角設置下，保證精度的最低測量亮度為0.05cd/m2，遠低于路面最低亮度0.5 cd/m2）測量60米外的亮度分布，儀器被設置于1.5米的高度，用標準鏡頭，選擇0.1度測量角進行測量，測量速度設置為Fast。
  

　　本文在路燈戶外測試現場布置兩盞LED路燈，間距30米，燈桿高度為12米，測試單車道的亮度相關指標。

　　我們按照CIE140道路照明計算方法，在距離儀器60米外的路面，取30米長的單車道為評估區域，按縱軸方向每隔3米布一個點，共設3條縱軸，評估區域里共30個樣點。在測量時，以CS-2000A按橫向從左到右，由近至遠，呈Z字形順序瞄點。如圖5所示：

 
圖5. 樣點分布方法及瞄點順序

　　我們通過點式亮度計的目鏡觀察，需把測量區域完全覆蓋所觀察的樣點，則讀出數據為該樣點的平均亮度值。用分光輻射亮度計CS-2000A讀取了30個樣點的亮度值后，我們可以對這些樣點所在的區域進行亮度指標的評估。

　　但需注意的是，點與點間的位置，此時并沒有列入我們的取點范圍，在間隔的區域并沒有相應的亮度數據。客觀的環境因素（如瀝青分布的均勻度和路面積水等），都有可能對路面不同點的反射亮度造成影響，所以測得樣點的亮度數據適合做亮度均勻性的分析。

　　分光輻射亮度計CS-2000A測得30個點的亮度值如表1所示：

表1：按照CIE140布點測試的亮度

　　從表1的測試結果，可計算得出路面的亮度平均值為1.11cd/m2，路面亮度均勻度為0.74，路面亮度縱向均勻度0.59。

　　3.2 成像亮度計測試

　　本文實驗中，我們用柯尼卡美能達的二維色彩亮度計CA-2000(保證精度的最低測量亮度為0.1cd/m2，遠低于路面最低亮度0.5 cd/m2）測量路面。CA-2000百萬像素CCD，高分辨率顯示的特點，可幫助操作人員清晰地拍下路面圖片，通過圖片可以觀察到路面每個像素點的亮度參數。
 

圖6. 用二維色彩亮度計CA-2000測路面場景

　　二維色彩分析儀亮度計CA-2000的設置為：配長焦鏡頭，設置980×980分辨率，搭配三腳支架，置于同樣的高度和位置進行測量。（其它相關設置不做詳細介紹）

　　用CA-2000對60米外的路面進行3次測量，在軟件中分析選擇區域的亮度變化。通過軟件選取需要了解的區域，并由軟件直接得出該區域的亮度平均值、最大值、最小值。

 
圖7：測試指定區域內的亮度參數

　　在同等條件下，我們取3次的測量數據分析，然后以亮度的最小值和平均值計算出選擇區域的亮度均勻性。結果分析如表2所示：

表2： 使用成像亮度計測試結果

　　根據成像亮度計CA-2000的測量結果，3次測量選擇區域的亮度縱向均勻度數據一致性很好，從測試結果可以計算得出使用成像亮度計測試的路面的亮度平均值位為1.21cd/m2，路面亮度均勻度為0.48。

　　為測試路面的縱向均勻度，在測試路面的成像效果圖上，按照標準要求取指規定路段的測試路中間的縱向亮度最小值比最大值，測試效果如圖8所示：

 
　　圖8：測試指定區域內的縱向均勻度

　　如圖9所示，正方形框選區域為指定測量區域，我們通過偽彩色顯示圖進行數據分析,可以更直觀的看出該區域的亮度分布,：深藍色是亮度較低的區域,淺藍色是亮度較高的區域,綠色則是該區域最高亮度的區域。.

 
    圖9：指定區域的偽彩色顯示圖

　　三次測試的路面亮度縱向均勻度測試結果如表3所示：

　　表3 路面亮度縱向均勻度測試結果

　　4. 測試結果分析

　　在亮度測試的點式亮度測試的基礎上與成像亮度計的性能對比研究。從上述測試同一幅路面，使用點式亮度計測試和成像亮度計的亮度參數比較結果如表4所示：

　　
　　表4 點式亮度計和成像亮度計測試結果對比
 

　　從表4可以看出，使用成像亮度計測試的路面平均亮度值比使用點式亮度計測試的平均亮度值低8.26%。這主要是測試方法的差異造成，成像亮度計測試的采樣區域是整個測試路面，而點式亮度計的測試是在路面上等距布點測試得到，測試的采樣點相對較少，無法以較高的精度反應整個路面的平均亮度值。從測試的方法上的差異可以看出，使用成像亮度計測試的結果理論上更準確。

　　從表4可以看出，使用成像亮度計測試的路面亮度均勻度比使用點式亮度計測試的亮度均勻度值低35.1%。這也是由于測試方法的差異造成的，點式亮度計的取點很有規律，所有測試點均是在一條直線上，所以在使用點式亮度計的測試中，沒有測試到路面上亮度最小和最大的點，造成了使用點式亮度計的測試結果明顯高出使用成像亮度計的測試結果。

　　從表4可以看出，使用成像亮度計測試的路面亮度縱向均勻度與使用點式亮度計測試的亮度縱向均勻度完全一致，測試結果都是0.59。只是因為在測試縱向亮度均勻度的時候，也是在成像亮度計的一條縱向亮度直線上取點，與點式亮度計的縱向布點方式非常接近。

　　從上述測試結果分析可以看出，隨著光學儀器的分辨率提高，使用成像亮度計的測試結果已經完全能夠達到點式亮度計的測試精度，而且由于測試的速度快，測試區域可調，使得使用成像亮度計測試的路面亮度參數更加準確、快捷。

　　5．結論及展望

　　本文研究了路面亮度的測試方法。實驗結果表明使用成像亮度計可以更加方便快捷的測試路面亮度的相關參數，而且測試的結果從理論角度更加準確。在GB/T 5700-2008的5.2.2和5.2.3節的測試儀器要求中指出：

　　“在道路照明測量中只要求測平均亮度式，可采用積分亮度計；除測量平均亮度外，還要求得出亮度總均勻度和亮度縱向均勻度時，宜采用帶望遠鏡頭的光亮度計，其在垂直方向的視角應小于或等于2’,在水平方向的視角應為2’～20’。”  “照明測量用亮度計的性能應滿足以下條件：

　　a) 相對示值誤差絕對值：≤±5%（0.02）；

　　b) V(λ)匹配誤差絕對值：≤5.5% ；

　　c) 穩定度絕對值：≤1.5% ；
 
　　d) 換擋誤差絕對值：≤±1.0% ；

　　e) 非線性誤差絕對值：≤±1.0% ；”

　　上述的對亮度計的要求，成像亮度計均能滿足。從測試結果可以看出，如果使用成像亮度計作為測試路面亮度的儀器，相應的路面亮度的參數值要有所調整，尤其是路面的亮度總均勻度參數。綜上所述，本文通過使用不同的亮度計進行路面亮度參數的測試方法研究，為路面亮度測試標準的改進提供了新的思路。