室內(nèi)照明的安全性與舒適性探討
2015-05-14 14:23:38 來源：復旦大學電光源研究所
2012年底在昆明舉行的高級照明設計師論壇上，我做過一個報告《綠色照明四要素再討論》，其中提出綠色照明必須包括節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適這四個要素。隨著光源技術的進步和標準的完善，在光的安全性和舒適性方面還可以繼續(xù)深入討論。
固態(tài)照明包括LED和OLED。目前OLED尚未在普通照明中得到廣泛應用，所以本文主要討論LED。隨著白熾燈的淘汰和高壓汞燈逐漸退出，傳統(tǒng)照明的范圍縮小，目前主要包括鹵鎢燈、熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等光源及其配套電器和燈具。
評價節(jié)能的指標有光源和燈具的光效、壽命和光通維持率。環(huán)保指標是生產(chǎn)、運輸、運行、廢棄和回收過程中的有害物質排放量，以及運行期間所消耗電能對應的排放。LED不含汞等有害的發(fā)光物質，且光效、壽命和光通維持率均超過了傳統(tǒng)光源，所以在節(jié)能環(huán)保方面的優(yōu)勢已為大家所公認。
在安全性方面，所有光源和燈具均需要遵循電氣安全強制標準。這里只討論光生物安全的藍光危害問題。舒適性指標有色溫、顯色指數(shù)、色容差和眩光指數(shù)等。傳統(tǒng)光源應用時間長，相當于在光生物安全和光品質方面設定了門檻。LED是否已經(jīng)全面超越了傳統(tǒng)照明?
1.藍光危害
藍光危害已有國際標準和國家標準，危害等級和測試方法已有規(guī)范。不少研究結果已在期刊、會議和半導體照明聯(lián)盟的白皮書上發(fā)表。
根據(jù)2013年我們進行的理論和實驗研究，發(fā)現(xiàn)藍光危害與光源的色溫和亮度有關，LED與傳統(tǒng)光源相比沒有本質上的不同。在光源的色溫和顯色指數(shù)相近時，各類光源的藍光危害效率差不多;藍光危害效率與色溫成正比，所以6500K光源的藍光危害效率為2700K光源的2.4倍，影響并不算大。
評價藍光危害的藍光加權輻亮度與亮度成正比，而光源的亮度變化范圍可達100倍，所以藍光危害主要由光源的亮度決定?？刂屏斯庠吹牧炼?，藍光危害也就控制住了。對于色溫低于6500K的光源，只要其亮度不超過100kcdm–2，或照度不超過1000lx，就是藍光安全的(0類，無危險)。對亮度更高的光源，如果分類在低危險類(1類)，只要避免直視，光源的使用也不受限制。
室內(nèi)照明所用的傳統(tǒng)光源中，直管熒光燈和緊湊型熒光燈(節(jié)能燈)的亮度最低，在普通照明的色溫范圍內(nèi)均屬于0類藍光危害(無危險)，屬于可以長時間直視的光源;鹵鎢燈和金鹵燈亮度高，只能短時間直視。大功率LED單顆或集成封裝器件的亮度很高，可能達到石英金鹵燈的亮度，如用于投光燈，不能直接用眼睛看。區(qū)域照明用的LED光源或燈具，需要在封裝器件外面加一層擴散板或擴散罩，把亮度降低一個數(shù)量級以上，這樣也可以實現(xiàn)0類藍光危害。如果一個LED光源的亮度跟節(jié)能燈差不多，那它肯定是藍光安全的。
當然，由于LED光源和燈具的亮度要大一些，做照明設計的時候要特別注意控制眩光。總體來看，普通照明用白光LED光源和燈具只要控制住亮度，其藍光危害就在安全范圍內(nèi)。
非視覺生物效應還沒有很明確的標準。國內(nèi)外已有的研究結果表明，光源的節(jié)律效率同樣與色溫成正比。為順應人體的自然節(jié)律，晚上室內(nèi)照明應該用低色溫的光源，這樣不會干擾人體的睡眠。
2.光品質
舒適性由光源的光品質決定，指標包括光譜、色溫、顯色指數(shù)、色容差、空間顏色均勻性、眩光指數(shù)、頻閃和壽命期間的顏色穩(wěn)定性等。
在幾百萬年的進化過程中，人類的眼睛已適應了自然界的連續(xù)光譜，包括太陽光、天空光和月光。早期的人造光源都是連續(xù)光譜，如火把、蠟燭和油燈，以及第一代電光源白熾燈和鹵鎢燈。隨著光效更高的氣體放電光源的出現(xiàn)，光譜有不同程度不連續(xù)的熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等出現(xiàn)在人們的生活中，但其使用時間不到80年，在人類歷史長河中只算是一瞬間，還不足以從遺傳的角度影響人類眼睛的視覺。從師法自然的角度，在室內(nèi)照明中采用連續(xù)譜光源始終是更加自然的選擇。
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