CN107049228A - 照明光谱可调的视力测试系统 - Google Patents

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韩秋漪
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Abstract

本发明属于半导体照明器件技术领域，具体为一种照明光谱可调的视力测试系统，其特征在于一个照明光谱可调的视力表灯箱、内表面涂黑的围护结构、照明灯具、光谱照度计和控制器件；所述视力表灯箱的照明光源和围护结构的照明灯具包含光谱可同步变化的LED封装器件；所述照明光谱可调的视力测试系统，人在围护结构内测试视力，同时调节视力表光源和地面照明灯具的光谱，测试被试者视力，研究照明光谱对路面小目标分辨率的影响；异步调节视力表光源和地面照明光源的功率，从而改变视力表上的垂直照度和地面的水平照度，研究照度对路面小目标可见度的影响。

Description

照明光谱可调的视力测试系统
技术领域
本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及一种照明光谱可调的视力测试系统。
背景技术
人眼的视觉神经对不同波长的光的感光灵敏度不同，国际照明委员会(CIE)确定了人眼对不同波长光的灵敏度，即光谱光视效率。光谱光视效率与亮度有关，当亮度>3 cd/m2时为明视觉，光谱光视效率用V(λ)表示，峰值在555 nm；亮度<0.001 cd/m2时为暗视觉，光谱光视效率用V'(λ)表示，峰值在507 nm；当0.001 cd/m2<亮度<3 cd/m2时为中间视觉，光谱光视效率由V(λ)和V'(λ)共同决定，其系数跟亮度有关。由于人眼视觉光谱灵敏度的存在，且道路照明的路面亮度处于中间视觉范围，在相同照度的情况下(该照度由明视觉的照度计测量)，光谱的变化会影响亮度，所以也会对视力产生影响。对于道路照明来说，合格的道路照明应该保证一定的人眼分辨率，因此需要研究照明光谱对物体分辨率的影响。
采用人工照明的视力表灯箱广泛应用于临床诊断，验光配镜、体检等领域，目前常用的视力表灯箱采用荧光灯作为光源。这种视力表存在一些缺陷：(1)照度不均匀；(2)色温不可调；(3)荧光灯使用寿命短；(4)荧光灯使用220V,50Hz交流供电，存在频闪，眼睛容易疲劳。
以LED为光源的视力表灯箱可以解决荧光灯存在的寿命短、照度不均匀和频闪等问题，但目前的LED视力表灯箱色温通常是固定的，没有调节光谱的功能。目前也缺乏用于研究光谱对视力影响的视力测试系统。
若用光谱和功率可调的白光LED光源作为视力表光源，可以测试不同光谱下的人眼视力。使用此光谱可调视力表灯箱，配合光谱和功率可调的LED地面照明灯具，可以模拟道路照明，用来研究照明光谱对路面小目标分辨率的影响。对于设计道路照明系统有指导意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于研究照明光谱对路面小目标分辨率影响的照明光谱可调的视力测试系统。
本发明提供的照明光谱可调的视力测试系统，包括一个照明光谱可调的视力表灯箱、内表面涂黑的围护结构、LED照明灯具、光谱照度计和控制器；所述围护结构为一立体空间，所述视力表灯箱安装于围护结构内的一侧面合适的高度位置；所述LED照明灯具设置于围护结构顶部的中间区域位置，LED照明灯具由控制器控制；一光谱照度计设置于围护结构底部的中间区域位置，用于测水平照度，另一光谱照度计设置于围护结构的侧面视力表灯箱处，用于测垂直照度；所述视力表灯箱包括依次排列的：保护底板、LED安装面、匀光板、视力表、透光板护板，白光LED光源安装于LED安装面上，各部件由边框固定，灯箱内部还有光源的控制装置。
本发明中，视力表灯箱的LED照明光源和围护结构的LED照明灯具的光谱可同步调节；围护结构地面的照度和视力表的照度可异步变化，围护结构底面的照度模拟道路照明中地面的水平照度(一般为1−500 lx)，视力表照度模拟道路照明中离地1.5 m高度处的垂直照度(一般为1−500 lx)；在不同色温白光光源的照明下，测试受试者的视力，研究照明光谱对路面小目标可见度的影响。
本发明中，所述LED光源控制装置可以调节白光LED光源的光谱以改变色温，可调节光源的输入功率；所述匀光板是在透明的亚克力板材上印刷反光网点或雕刻网状格线；所述透光保护板为有机玻璃板。
本发明中，所述围护结构为一立体空间，其四壁可为墙壁，顶部为天花板，底部为地板，其四壁和顶部涂覆黑漆或用低反射率的黑天鹅绒布覆盖，地板可为模拟道路的混凝土(反射率15%)或沥青(反射率7%)。
本发明中，地面用LED灯具进行照明；该LED灯具安装在天花板上方一侧，灯具有控制装置，其光谱和功率可调。
本发明中，所述光谱照度计用于测量地面和视力表处的照度，同时测定光谱。
本发明中，所述围护结构为密闭，其空间6个面和视力表灯箱的出光面处均有加热器件，可防止空气中的水蒸汽过饱和而凝结；正对视力表灯箱的一侧设有一个观察窗口，用于被试者进行实验。
本发明中，还可设有人造雾发生装置，通过进雾口，将人造雾引入密闭的围护结构内，用于在不同雾滴直径和浓度下测量光谱和照度对人视力的影响，分析不同光谱的透雾能力。
当人在围护结构内测试视力时，同时调节视力表光源和地面照明灯具的光谱，测试被试者视力，研究照明光谱对路面小目标分辨率的影响；异步调节视力表光源和地面照明光源的功率，从而改变视力表上的垂直照度和地面的水平照度，研究照度对路面小目标可见度的影响。
本发明具有照明光谱与照度可调的优点，可用于测试照明光谱对视力的影响；且可以模拟道路照明，测试道路照明光谱对小目标可见度的影响。
附图说明
图1为本发明照明光谱可调的视力测试系统的整体装置示意图。
图2为本发明照明光谱可调的视力测试系统的加热器件和进雾口示意图。
图3为本发明光谱可调的视力表灯箱结构示意图。
图4为本发明视力表灯箱LED安装面示意图。
图中标号：1为光谱照度可调视力表灯箱，2为照明灯具，3为光谱照度计(测垂直照度)，4为光谱照度计(测水平照度)，5为观察窗口，6为天花板，7为地面，8为墙壁，9为照明灯具LED控制器，10为进雾口，11为人工造雾器，12为加热管，13为视力表边框，14为保护底板，15为LED安装面，16为匀光板，17为视力表，18为透光板护板，19为LED光源，20为LED控制器件。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。所描述的实施例仅为本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例而未作出创造性成果的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：干燥空气中的模拟道路照明视力测试
如图1所示，一种照明光谱可调的视力测试系统，包括光谱照度可调视力表灯箱1，照明灯具2，光谱照度计(测垂直照度)3，光谱照度计(测水平照度)4，观察窗口5，天花板6，地面7，墙壁8，照明灯具LED控制器件9，以及图2所示的加热器件12。测试系统尺寸为：长度由视力表规定的测试距离决定，即视力表到观察窗口的距离为5m；宽度为一车道的宽度，约为3.5m；高度由视力表高度和视力表悬挂高度决定，视力表的1.0视标应与被试者双眼平齐，视力表高度约为1m，空间高度约为3m。
天花板6，地面7和墙壁8组成内表面涂黑的围护结构空间，墙壁8和天花板6涂覆黑漆或用低反射率的黑天鹅绒布覆盖，地板7为模拟道路的混凝土(反射率15%)。照明灯具2安装在天花板上方一侧，其光源为LED光源，照明光谱和功率可通过照明灯具LED控制器件9进行调节。
测量垂直照度的光谱照度计3安装于视力表灯箱边缘处，高度为距地面1.5m。有两个光谱照度计，一个受照面朝内，测量视力表的光出度，另一个受照面朝外，测量路灯产生的垂直照度，视力表处的垂直照度为视力表光出度和路灯产生垂直照度的叠加。测量地面水平照度的光谱照度计4安装于路面的中心区域。
围护结构密闭，其空间6个面和视力表灯箱1的出光面处均有加热管12，可防止空气中的水蒸汽过饱和而凝结；正对视力表灯箱的一侧有一个观察窗口5用于被试进行实验。
如图3所示，光谱可变视力表灯箱包括：视力表边框13，保护底板14，LED安装面15，匀光板16，视力表17，透光板护板18，LED光源19，LED控制器件20。光源19为白光LED光源，被均匀安装在同一个安装面16上。LED光源控制装置20可以调节白光LED光源19的光谱和功率。匀光板16是在透明的亚克力板材上印刷反光网点或雕刻网状格线，达到漫透射效果。透光保护板18为有机玻璃板，可保护视力表不受磨损。视力表17为标准对数视力表，测试时视力表与被试距离(即与观察窗口5的距离)为5m。
本实施例的测试方法为：灯箱照明光源和空间照明灯具的色温均设为从2200K到5000K，以500K为步长进行变化；地面水平照度为10−30 lx，视力表照度调节为水平照度的30%−60%，然后对受试者的视力进行测量。从而了解主干路的一般照明条件下光谱对小目标可见度的影响。
实施2：模拟雾中的视力测试
如图1和图2所示的一种模拟雾中道路照明的视力测试，在实施1的基础上加入了模拟雾环境的装置。天花板6上均匀分布4个进雾口10，系统密闭的围护结构内有人造雾发生装置，其造雾的雾滴大小和造雾速率可调节，雾滴通过进雾口10进入测试空间。可以在不同雾滴直径和浓度下测量光谱和照度对人视力的影响，从而了解不同的雾环境下道路照明光谱对小目标可见度的影响。

Claims (6)

1.一种照明光谱可调的视力测试系统，其特征在于，包括一个照明光谱可调的视力表灯箱、内表面涂黑的围护结构、LED照明灯具、光谱照度计和控制器；所述围护结构为一立体空间，所述视力表灯箱安装于围护结构内的一侧面合适的高度位置；所述LED照明灯具设置于围护结构顶部的中间区域位置，LED照明灯具由控制器控制；一光谱照度计设置于围护结构底部的中间区域位置，用于测水平照度，另一光谱照度计设置于围护结构的侧面视力表灯箱处，用于测垂直照度；所述视力表灯箱包括依次排列的：保护底板、LED安装面、匀光板、视力表、透光板护板，白光LED光源安装于LED安装面上，各部件由边框固定，灯箱内部还有光源的控制装置。
2. 根据权利要求1所述的照明光谱可调的视力测试系统，其特征在于，视力表灯箱的LED照明光源和围护结构的LED照明灯具的光谱可同步调节；围护结构地面的照度和视力表的照度可异步变化，围护结构底面的照度模拟道路照明中地面的水平照度，视力表照度模拟道路照明中离地1.5 m高度处的垂直照度；在不同色温白光光源的照明下，测试受试者的视力，研究照明光谱对路面小目标可见度的影响。
3.根据权利要求1或2所述的照明光谱可调的视力测试系统，其特征在于，所述LED光源控制装置用以调节白光LED光源的光谱以改变色温，并调节光源的输入功率；所述匀光板是在透明的亚克力板材上印刷反光网点或雕刻网状格线；所述透光保护板为有机玻璃板。
4.根据权利要求3所述的照明光谱可调的视力测试系统，其特征在于，所述围护结构的四壁和顶部涂覆黑漆或用低反射率的黑天鹅绒布覆盖，地板可为模拟道路的混凝土或沥青。
5.根据权利要求1、2或4所述的照明光谱可调的视力测试系统，其特征在于，所述围护结构为密闭，其空间6个面和视力表灯箱的出光面处均设有加热器件，用于防止空气中的水蒸汽过饱和而凝结；正对视力表灯箱的一侧设有一个观察窗口，用于被试者进行实验。
6.根据权利要求5所述的照明光谱可调的视力测试系统，其特征在于，还可设有人造雾发生装置，通过进雾口，将人造雾引入密闭的围护结构内，用于在不同雾滴直径和浓度下测量光谱和照度对人视力的影响，分析不同光谱的透雾能力。
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