到2016年，我專門從事道路照明的研究，真的就10年了。10年思考一個(gè)問題時(shí)間長了點(diǎn)，但是真正的要思考清楚可能還真的需要10年時(shí)間。下面就請大家看看我們10年來思考得到的一些關(guān)于道路照明的發(fā)現(xiàn)。

　　目前我們道路照明通常采用高10到12米，間距20米的燈桿。如果是LED，功率大概是150W;如果是高壓鈉燈，則大概是250W。

　　這樣的照明存在什么問題?

　　1.照度的梯度分布不合理，造成無效照明。駕駛員關(guān)注的是路面，越往上關(guān)注得就越少。但是現(xiàn)在的照明方式恰恰相反，越往上越亮，越往地面反倒越暗。

　　2.照明的區(qū)域不夠合理。對于高速公路來說，有的區(qū)域是不需要照明的，但是我們也進(jìn)行了照明，例如圖中藍(lán)色的區(qū)域。

　　關(guān)鍵詞：眩光

　　除此之外，我們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，目前傳統(tǒng)照明中有很多的眩光。LED相比傳統(tǒng)光源有很多優(yōu)點(diǎn)，例如亮度高、體積小、顏色性小、比較安全，以及可分散安裝，這為小型化和分布式的照明提供了合理的光源。現(xiàn)在我們用LED來替代高壓鈉燈，可以大大地節(jié)省能源。但依然不能解決照明的合理性以及眩光的問題。更有甚者，同級別的情況下，眩光不是減小了，而是增加了，我們開車在路上走，恐怕也會有類似的感覺。

　　那么眩光是怎么造成的?

　　眩光是由于光的直線傳播規(guī)律所決定的，在我們目前的照明方式中是沒辦法完全避免的。產(chǎn)生眩光的機(jī)理是路面與機(jī)動車駕駛員在高度上位于光源的同側(cè)，那么消除眩光的必要條件，是使得這個(gè)路燈的光源與路面位于駕駛員同側(cè)，將路燈高度降至駕駛員眼睛也就是視點(diǎn)高度以下。這是消除眩光的必要條件，但不是充分必要條件。

　　這就引出了一種新的，以提高照明效率為目標(biāo)的路面照明方式——低燈位的道路照明。

　　關(guān)鍵詞：低位道路照明與逆向照明

　　低燈位道路照明的主要特點(diǎn)是路燈低于駕駛員眼睛的高度。

　　我們知道駕駛員眼睛的高度按照CNE的規(guī)定，大概在1.4米到1.5米之間，因此我們說低燈位道路照明方式的第一個(gè)特征，就是它的路燈安裝一定要低于1.4米至1.5米。

　　幾年來，從數(shù)學(xué)推導(dǎo)到實(shí)驗(yàn)求證，我們發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)規(guī)律：在低燈位安裝路燈的情況下，逆向照明方式的效率是最高的。所謂逆向照明，就是路燈是朝著車行的方向進(jìn)行照射的。

　　在逆向照明方向的基本照明方式下，大部分的光線將按照規(guī)則反射的方式，經(jīng)過路面的反射而在駕駛員的視網(wǎng)膜形成有效的照顧。很顯然，越光滑的路面它的反射效率越高，因?yàn)樗椒弦?guī)則反射的方式。

　　我們認(rèn)為合理的路面以及空間照明，大概分為三層：

　　第一層是集中照射區(qū);第二層就是1.5米到3米之間是過渡的照射區(qū);最高到5.3米，因?yàn)橐话愕母咚俟返南薷叽蟾攀?.3米，我們稱之為邊際照射區(qū)。

　　低燈位照明的燈具，最寬可用在多寬的路面上?會不會遠(yuǎn)處亮度剛好夠，而近處亮度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了?

　　趙海天：這問題提得很實(shí)際，這里實(shí)際上涉及的是配光問題。對此，我們也有一系列的辦法。其中之一，我們采用的是小光束的透光燈。

　　很顯然，對于機(jī)動車駕駛員來說，集中照射區(qū)顯然是我們最為關(guān)注的照射區(qū)域，也是對于交通安全影響最大的一個(gè)區(qū)域。

　　這張圖就是我們提出的低燈位的逆向照明系統(tǒng)的立面示意圖和平面示意圖。先看立面，虛線是駕駛員的視點(diǎn)的高度，燈一定要安裝在駕駛員視點(diǎn)高度之下。再來看平面，燈不是順著行駛方向，而是逆著行駛方向來進(jìn)行投光的。

　　為此我們進(jìn)行了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，也發(fā)表了一些論文，去證明這樣是有效的。下圖是我們在暗室內(nèi)做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，燈在一個(gè)滑軌上移動，并分別在同向照明和逆向照明的位置放置了照相機(jī)，測出被測界面的亮度。

　　我們分別把入射角i規(guī)定為0度至80度，也就是這個(gè)被測截面的法線與入射光線之間的夾角，80度是比較低，而0度是比較高的。從這個(gè)對比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看到，一個(gè)是第二列是照片，第三列是亮度成像儀。我們看到入射角在80度時(shí)，無論從照片來看，還是亮度成像儀來看，都是最亮的。