为什么我们在晚上能看见交通标志?

Why can we see traffic signs at night

不知您是否留意过这样一个有趣的现象:在夜间,我们能清晰地看到各种交通标志——例如交警身上的反光背心、路标、道路标线、防撞桶,以及前方车辆的车牌等等。这些物体本身显然不具备自发光的功能,但我们却能在远处看到明亮的光点。

这种强烈的反光效果究竟是如何实现的呢?

反光材料(亦称逆反射材料)根据用途不同,可细分为交通标志反光材料、道路标线反光材料、突起路标、轮廓标、服装反光材料等类别。

反光膜是一种被制成薄膜状、可直接粘贴使用的逆反射材料,也是目前应用最为广泛的逆反射材料。它能将汽车前大灯的光线反射回去,使驾驶员得以在较远的距离外便发现前方的物体,从而有充裕的时间采取相应的应对措施。早在1939年,美国国家交通标志标准便已正式规定:交通标志的制作必须采用反光膜。

不同类型的反光膜,其材质成分与内部结构各不相同。其中,“透镜埋入型”和“透镜密封型”反光膜均是基于玻璃微珠的反射原理来实现反光效果;而“棱镜型”反光膜则是利用棱镜结构对光线产生的折射与反射作用来实现反光的。

1. 玻璃微珠型反光膜:

这是一种较早期的反光技术。此类反光材料中的主要反光单元是玻璃微珠,且需要在玻璃微珠的背面镀上一层金属反光层。

❶ 透镜埋入型反光膜(工程级)

透镜埋入型反光膜是玻璃微珠型反光膜系列中最早问世的产品。其背胶分为压敏型和热敏型两种,底板通常采用铝板材质。施工操作时,一般要求环境温度须在18摄氏度以上。该类反光膜的使用寿命通常为3至7年;其正面亮度(测量角度:0.2º/-4º)一般在100cd/lx/m左右。在使用满7年后,其亮度值仍能保持在初始亮度值的50%以上。

❷ 透镜密封型反光膜(高强级)

透镜密封型反光膜的反射系数至少是透镜埋入型反光膜的两倍以上。其内部的真空支架结构还解决了因温度变化导致交通标志表面产生冷凝水的问题,从而进一步提升了材料的反射性能。
这种高强度反光膜的基材采用铝质,通常要求其工作环境温度在18摄氏度以上。其使用寿命一般为10年,正面亮度(0.2º/-4º)通常高于250cd/lx/m²。在正常使用条件下,使用满10年后,其亮度应至少保持初始亮度值的80%。

2. 棱镜型反光膜

2. Prismatic reflective film

棱镜型反光膜中的反光单元主要由三角棱镜构成。入射光在棱镜内部经过多次全反射,无需任何金属镀层。与玻璃微珠技术相比,它具有更高的反光效率,代表了现代反光技术的发展趋势。该类反光膜主要分为三大类别:
长距离截角棱镜型反光膜的正向亮度极高,但在较大的入射角和观察角下,其反光亮度会显著衰减。因此,它更适用于轮廓标识、警示柱等设施,而不适合用于那些要求近距离识别的交通标志。

大角度截角微棱镜型反光膜的亮度在较大的入射角和观察角下不会发生显著衰减。因此,此类反光膜多用于车道多、弯道多的路段,以及那些要求驾驶员有较长阅读时间的交通标志上。

全棱镜型反光膜兼顾了远距离识别性能与近距离阅读性能。它依据车辆灯光的传播路径与模式,确定了标志识别所需的最佳角度;随后,它在传统的截角微棱镜结构上识别并剔除了那些非反光区域。其最佳反光效率可达58%,远高于其他类型的反光膜。

近年来,棱镜型反光膜的创新重点已转向不同的材料加工工艺,旨在实现各异的逆反射性能,从而满足不同等级的应用需求。在兼顾远距离识别与近距离阅读性能的基础上,通过对树脂层及立方晶体表面进行差异化的材料加工处理,从而获得各具特色的逆反射效果。

新型棱镜型反光膜具有较高的强度与厚度,其表面层多采用聚碳酸酯材料制成。这种材料不仅具备优异的耐磨、抗刮擦性能,还能与丝网印刷油墨良好适配,并可应用于热转印工艺,从而制作出色彩斑斓的交通标志。与此同时,由于其表面亮度系数的提升,该类标志在白天显得更为醒目、明亮,且具备更为优越的耐候性能。