The impact of lighting parameters for pedestrian areas on their safety and reassurance : doctoral dissertation

Wei, Lanlan (author), Kobav, Matej Bernard (mentor)

Public lighting determines night-time visibility in urban spaces and influences pedestrians’ behaviour at night. Although traditional engineering standards focus on average illuminance, luminance, and spectral power distribution, these metrics often fail to take into account the specific behavioural needs of pedestrians. This study assessed objective functional capabilities related to obstacle detection, as well as subjective psychological states (particularly a sense of safety and preferences). By combining virtual simulations with field experiments in Ljubljana, Slovenia, this study establishes a new evidence-based foundation for urban lighting applications. The methodology comprises three distinct studies: a virtual preference survey (N=116), a field study using the “day–dark” reassurance methodology (N=35), and an on-site controlled obstacle detection experiment (N=56) with 14 distinct lighting conditions. Findings from the preference survey indicate that spatial “continuity,” defined as the perceived connectivity of lighting across the visual field, is an important factor influencing user preference. In the onsite study, minimum horizontal illuminance emerged as the most effective predictor of pedestrian reassurance. To bridge the perceptual gap between daytime and nighttime safety (defined as a 0.5 difference on a 5-point scale), the results established a required minimum horizontal illuminance of approximately 1.80 lx approx 0.15 cd/m²). These performance based trials revealed a distinct plateau effect in visibility. In the third experiment, obstacle detection accuracy stagnated once maximum and average illuminances reached 6.70 lx and 2.76 lx, respectively. These findings suggest that current strategies focused on maximising average illuminance yield diminishing returns in terms of safety improvements, and unnecessarily increasing energy consumption. Optimal nighttime lighting application requires site-specific approaches, with lighting spatial distribution and minimum illuminance thresholds taking priority. These empirical indicators provide a technical basis for refining international documents and standards such as CIE 115 and EN 13201, thereby promoting the development of urban lighting planning in a human-centred and adaptive direction. This approach effectively balances the requirements of pedestrian safety and ecological conservation.

• Language: English
• Keywords: Street lighting, energy-efficient, pedestrian behaviour, pedestrian safety, obstacle detection, lighting design, minimum illuminance, urban lighting planning, optimized lighting design, nighttime space, nighttime visibility, reassurance, plateau effect, adaptive lighting
• Work type: Doctoral dissertation
• Typology: 2.08 - Doctoral Dissertation
• Organization: FE - Faculty of Electrical Engineering
• Place of publishing: Ljubljana
• Publisher: L. Wei
• Year: 2026
• Number of pages: Str. 130
• PID: 20.500.12556/RUL-182482
• UDC: 628.971:625.712:614.8(043.3)
• COBISS.SI-ID: 284552707
• Publication date in RUL: 13.05.2026

Secondary language

• Language: Slovenian
• Title: Vpliv parametrov razsvetljave površin za pešce na njihovo varnost in občutek udobja

Abstract

Javna razsvetljava omogoča ponoči vidljivost v urbanih prostorih in vpliva na vedenje pešcev v nočnem času. Čeprav se tradicionalni inženirski standardi osredotočajo na povprečno osvetljenost, svetlost in spekter svetlobe, ti kazalniki pogosto ne upoštevajo specifičnih vedenjskih potreb pešcev. V okviru disertacije so bile ocenjene vidne sposobnosti pešcev, povezane z zaznavanjem ovir, ter subjektivna psihološka stanja (zlasti občutek varnosti) v povezavi z razsvetljavo javnih površin. S kombiniranjem virtualnih simulacij in terenskih eksperimentov disertacija vzpostavlja novo, na dokazih temelječo osnovo za načrtovanje javne razsvetljave. Uporabljena metodologija zajema tri ločene študije: anketo o preferencah (N = 116), terensko študijo z uporabo pristopa »podnevi in ponoči« za zaznavanje občutka varnosti (N = 35) terkontroliran eksperiment vpliva razsvetljave na točnost zaznavanja ovir (N = 56) s 14 različnimi svetlobnimi pogoji. Ugotovitve prve študije kažejo na pomen prostorske »kontinuitete«, opredeljene kot zaznana povezanost osvetlitve v vidnem polju, na pozitivno izkušnjo uporabnikov urbanega prostora v nočnem času. V terenski študiji se je kot najboljša napoved občutka varnosti pešcev pokazala minimalna horizontalna osvetljenost. Pri vrednosti minimalne horizontalne osvetljenosti 1,8 lx (≈ 0,15 cd/m²) je "dnevno - nočna razlika" v občutku varnosti približno 0,5 točke na 5-stopenjski lestvici, kar pomeni ustrezno dobro doživljanje osvetljenega nočnega prostora. V tretji študiji so rezultati pokazali izrazit učinek platoja pri vidljivosti. Točnost zaznavanja ovir se je ustalila, ko sta maksimalna in povprečna horizontalna osvetljenost dosegli 6,70 lx oziroma 2,76 lx. Ugotovitve raziskave kažejo, da trenutne strategije, ki izboljšanje vidnih pogojev utemeljujejo z povečevanjem horizontalne osvetljenosti, ne prinašajo tudi proporcionalno večjega izboljšanja občutka varnosti ter po nepotrebnem povečujejo porabo energije. Optimalna uporaba razsvetljave javnih prostorov zahteva lokacijsko specifične pristope, pri čemer imajo prednost prostorska porazdelitev svetlobe in minimalne osvetljenosti. Ti empirični kazalniki predstavljajo tehnično osnovo za izboljšanje mednarodnih dokumentov in standardov, kot sta CIE 115 in EN13201, ter spodbujajo razvoj načrtovanja razsvetljave urbanih prostorov, ki bo osredotočena načloveka in njeno prilagodljivost. Tak pristop učinkovito uravnava zahteve po varnosti pešcev na eni in po ohranjanju okolja na drugi strani.

• Keywords: ulična razsvetljava, energetska učinkovitost, varnost pešcev, zaznavanje ovir, načrtovanje razsvetljave, minimalna osvetljenost, načrtovanje mestne razsvetljave, optimizirano načrtovanje razsvetljave, nočni prostor, nočna vidljivost, občutek varnosti, plato učinek, prilagodljiva razsvetljava, doktorati