《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Effect of Amber Road Lighting on Visibility and Safety for Drivers and Pedestrians
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琥珀色LED与白光LED对驾驶员可见性和行人安全感的影响研究。通过实地实验比较发现，两者在驾驶员小目标可见性和面部表情识别上无显著差异，但白光LED提升路面及颜色可见性，获得行人更高安全感评价。光谱特性与可见性关系存在色相影响大于光谱带宽的现象，为可持续道路照明提供技术参考。
Dorukalp Durmus|Helga Iselin W?seth|Terje Christensen|Veronika Zaikina
宾夕法尼亚州立大学
摘要
提供适当的照明已被证明可以增加行人和驾驶员在夜间的安全感和视觉表现。然而，室外光照水平的提高可能会导致光污染，这会带来负面的生态后果，如生物多样性的丧失和生物钟的紊乱。为了减少夜间光照的负面影响，窄带光谱（琥珀色照明）被提倡作为白光照明的更好替代方案。尽管窄带光谱照明具有可持续性的优势，但其对视觉表现和安全感知的影响尚未经过系统的研究。为此进行了一项实地实验，比较了磷光转换（PC）琥珀色LED照明和白光LED照明对小目标可见性（代表驾驶员的导航安全性）以及面部情绪识别和颜色评估（代表行人的安全感）的影响。在相同的光照水平下，发现两种照明方式在驾驶员的小目标可见性和面部识别方面没有显著差异。然而，白光LED照明对路面和颜色的可见性有积极影响，并且被行人认为具有更高的可见性。研究结果部分支持将窄带光谱琥珀色LED照明作为减少短波长辐射的替代光源，同时不会降低驾驶员的可见性或面部识别能力。未来的研究应探讨其生命周期和其他环境成本，以平衡其相对于白光LED更高的能源效率。
引言
高效的室外照明对于确保交通安全以及提高夜间行人和驾驶员的视觉表现和安全感至关重要[66,87,94]。在过去几十年中，道路照明技术发生了显著转变，从广泛使用高压钠（HPS）灯具转向发光二极管（LED）系统[73]。这一转变主要是由于LED技术的能源效率和更长的使用寿命。虽然LED在单位光输出方面的节能效果显著，但这些效率提升可能导致总体照明使用的增加，这种现象被称为“反弹效应”或“杰文斯悖论”[83,100]。因此，增加灯具数量、延长使用时间或提高照度水平可能会抵消甚至抵消LED带来的潜在环境和能源节约效益。
夜间人为光源（ALAN）[25]的增加，也称为光污染，与负面的天文（天空辉光）、生态（对多种物种和植物自然周期的干扰）和人类（光线侵入导致的眩光和不适）后果有关。特别是，高相关色温（CCT）LED的普遍使用，由于它们发出更多的短波长光，引发了争议（Bierman 2012; [62,98]）。多项研究记录了蓝光丰富的照明对各种夜间生物（包括昆虫、鸟类和哺乳动物）的生态影响[67]; Sander等人，2020; [56,99]）。此外，蓝光丰富的照明增加的辐射通过瑞利散射导致天空辉光增强，从而加剧了天文光污染，降低了专业和业余观测者的夜空可见度[68]。已经提出了新的决策支持和智能照明系统，以平衡能源使用、使用者视觉舒适度和夜间道路照明造成的生态干扰[21,23,75,98]。这些光污染缓解策略通常基于几个基本原则：在需要的时间和地点以适当的质量和数量发光。
由于LED具有高度灵活性，可以通过定制的光谱功率分布（SPD）来实现ALAN缓解策略的基本原则。窄带LED SPD（如琥珀色LED）可以通过光谱控制显著减少短波长光的辐射，从而减轻对生态系统和天文光污染的负面影响[26,55]。另一方面，琥珀色LED通常比高CCT LED的发光效率低，从而在环境保护和能源效率之间产生了权衡[30,78]。此外，琥珀色LED照明对视觉表现的影响（特别是在可见性、对比敏感度和物体识别方面）尚未完全了解，这引发了关于驾驶员和行人道路安全的潜在担忧。本研究调查了光谱组成（琥珀色LED照明与白光LED照明）对驾驶员和行人视觉表现的影响，提供了评估低短波长辐射琥珀色照明的数据。
部分内容
行人研究
- a)
偏好和安全感感知
多项实地研究调查了光源的CCT对两个最关键的主观评估指标的影响：偏好（视觉舒适度）和感知的安全感（安全感）。Fotios和Cheal [35] 比对了四种照明技术（HPS、金属卤化物灯（MH）、紧凑型荧光灯（CFL）和LED），发现
实验地点
实验在挪威T?nsberg的FV 325路段进行。该路段根据EN 13201照明标准被归类为M2等级，限速为70公里/小时，宽度为7.7米，最初安装了4000 K的LED灯具。实验于2024年10月23日和24日进行。道路干燥，没有降雨、积雪或雾气等影响可见度的因素[9,11,28,93]。路面的反射率约为0.07。
行人面部情绪感知
为了研究照明条件（1=琥珀色，2=白色）、面部性别、年龄和面部情绪类型（愤怒、中性、快乐）对友好感（1=友好，2=不友好）感知的影响，采用了逻辑回归分析。模型包括面部情绪类型、年龄、性别、光源色度（琥珀色 vs. 白色）以及情绪×光线的交互作用作为固定效应。为了考虑评分行为的个体差异，参与者被作为随机效应纳入模型。
结论
本研究比较了白光LED和琥珀色LED对驾驶员和行人视觉任务表现的影响。道路上行人和物体的可见性、面部情绪检测、路面可见性以及Macbeth ColorChecker颜色样本的可见性是衡量视觉任务表现的标准。结果表明，物体颜色对道路上关键物体可见性的影响大于光源的色度。琥珀色LED
资助
本工作得到了挪威公共道路管理局的支持[资助编号6000948，2024年]。
CRediT作者声明
Dorukalp Durmus：概念化、方法论、软件、数据分析、调查、初稿撰写、审稿与编辑、项目管理工作。Helga Iselin W?seth：概念化、方法论、软件、数据分析、资源协调、审稿与编辑、资金筹集。Terje Christensen：概念化、审稿与编辑。Veronika Zaikina：概念化、软件、数据分析、资源协调、审稿与编辑。
CRediT作者贡献声明
Dorukalp Durmus：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、软件开发、项目管理工作、方法论、数据分析、概念化。Helga Iselin W?seth：撰写 – 审稿与编辑、软件开发、方法论、资源协调、资金筹集、概念化。Terje Christensen：撰写 – 审稿与编辑、概念化。Veronika Zaikina：撰写 – 审稿与编辑、软件开发、资源协调、数据分析、概念化。
