https://doi.org/10.15407/iopt.2021.56.089

Optoelectron. Semicond. Tech. 56, 89-96 (2021)

V S. Kretulis, I. E. Minakova, P. F. Oleksenko, V. M. Sorokin


INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF CORRELATED COLOR TEMPERATURE OF LED illuminatorS AS A FACTOR OF SAFETY LIGHTING OF HIGHWAYS FOR DIFFICULT WEATHER CONDITIONS


A investigation of the dependence of relative horizontal illumination level and brightness of the most common types of road surface in Ukraine when using LED illuminators with different spectral distribution of radiation in the presence of aerial aerosols of different optical densities (strong, moderate, weak fog and haze) is performed. Mathematical models of LED illuminators with correlated color temperature Tcc = (2200÷8400) K in the visible range of the spectrum λ = (380÷780) nm have been created. Their use together with the selected model of the spectral dependence of the scattering index β (λ) (Ferdinandоv’s model) of the atmospheric environment with the presence of aqueous aerosols, which cause a limited meteorological range of visibility MOR = (0.1÷3) km, showed a slight (1%) advantage in creation of illumination from lamps of a warm spectrum of radiation (TCC = 2200 K) in comparison with cold (Tcc = 8400 K) for cases of strong fogs with MOR = 100 m. Calculations involving the analysis of mathematical modeling of the spectral distribution of the reflection coefficients for two types of road surface (new and worn asphalt) proved that when using warm spectrum illuminators the brightness of the most common in Ukraine old asphalt pavement in the conditions of MOR = 100 m by 5% exceeds the corresponding value of the cold spectrum emitters. This difference gradually decreases as visibility is improved due to the weaker spectral dependence of β (λ) and at

MV = 3 km is 4.5%. The advantage of using warm spectrum illuminators will be significantly enhanced for the case of estimating the brightness of the coverage over long distances, for example, airfield runways, which will significantly improve flight safety.

Keywords: LED illuminator, correlated color temperature, illuminance, brightness, road surface, reflection coefficient, meteorological range of visibility.


References

1. Viikari M., Ilinen A. M., Kufeoglu S., Luo V., Puolokka M., Halonen P. Svetotehnicheskie kriterii ocenki dorozhnogo osvesheniya: obzor. Svetotehnika. 2012. № 5. S. 51-59.

2. Kovalev V.A. Vidimost v atmosfere i ee opredelenie. Leningrad: Gidrometeoizdat. 1988. 216 s.

3. Gurevich M.M. Fotometriya. Teoriya, metody i pribory. Leningrad: Energoatomizdat. 1983. 272 c.

4. Kruse P.W., McGlauchlin L.D., McQuistan R.B. Elements of Infrared Technology: Generation, Transmission and Detection. New York: Jonh Wiley & Sons. 1962.

5. Kim I.I., McArthur B., Korevaar E.J. Comparison of laser beam propagation at 785 nm and 1550 nm in fog and haze for optical wireless communications. Proc. of SPIE. 2001. 4214. Р. 26-37.

https://doi.org/10.1117/12.417512

6. Ferdinandov E., Dimitrov K., Dangarov A., Bakalski I. A general model of the atmospheric scattering in the wavelength interval 300-1100 nm. Radioengineering. 2009. 18. Р. 517-521.

7. Mozharovska T.V., Nazarenko L.A., Guryev M.V. Vpliv materialu dorozhnogo pokrittya na efektivnist vulichnogo osvitlennya. Ukrayinskij metrologichnij zhurnal. 2016. № 4. S. 38-40.

В.С. Кретуліс, І.Є. Мінакова, П.Ф. Олексенко, В.М. Сорокін

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КОРЕЛЬОВАНОЇ КОЛІРНОЇ ТЕМПЕРАТУРИ СВІТЛОДІОДНИХ ОСВІТЛЮВАЧІВ ПРИ ОРГАНІЗАЦІЇ ЯКІСНОГО ОСВІТЛЕННЯ АВТОМАГІСТРАЛЕЙ ЗА СКЛАДНИХ ПОГОДНИХ УМОВ

Виконано дослідження залежності рівня відносної горизонтальної освітленості та яскравості найбільш розповсюджених в Україні типів дорожнього покриття при використанні світлодіодних освітлювачів з різним характером спектрального розподілу випромінювання в умовах наявності в атмосфері водних аерозолів різної оптичної щільності (сильних, помірних, слабких туманів та серпанку). Створено математичні моделі випромінювання світлодіодних освітлювачів з корельованою колірною температурою Tcc=(2200÷8400) К у видимому діапазоні спектра λ=(380÷780) нм. Їх використання разом з обраною моделлю спектральної залежності показника розсіяння β(λ) (модель Е. Фердинандова) атмосферного середовища з наявністю водних аерозолів, що зумовлюють обмежену метеорологічну дальність видимості МДВ=(0,1÷3) км, виявило незначну (1 %) перевагу при створенні освітленості від світильників теплого спектра випромінювання (Тсс=2200 К) порівняно з холодним (Тсс=8400 К) для випадків сильних туманів з МДВ≤100 м. Розрахунки з залученням до аналізу математичного моделювання спектрального розподілу коефіцієнтів відбиття двох типів дорожнього покриття (нового та зношеного асфальту) довели, що при використанні освітлювачів теплого спектра яскравість найбільш розповсюдженого в Україні старого асфальтового дорожнього покриття в умовах МДВ=100 м на 5 % перевищує відповідне значення від випромінювачів холодного спектра. При покращенні видимості ця відмінність поступово зменшується за рахунок слабкішої спектральної залежності β(λ) і при МДВ=3 км складає 4,5 %. Перевага використання освітлювачів теплого спектра значно посилиться для випадку оцінювання яскравості покриття на протяжних відстанях, наприклад, злітно-посадкових смугах аеропортів, що буде сприяти суттєвому покращенню безпеки польотів.

Ключові слова: світлодіодний освітлювач, корельована колірна температура, освітленість, яскравість, дорожнє покриття, коефіцієнт відбиття, метеорологічна дальність видимості.