室内照明的安全性与舒适性探讨
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2012年底在昆明举行的高级照明设计师论坛上，我做过一个报告《绿色照明四要素再讨论》，其中提出绿色照明必须包括节能、环保、安全、舒适这四个要素。随着光源技术的进步和标准的完善，在光的安全性和舒适性方面还可以继续深入讨论。 固态照明包括LED和OLED。目前OLED尚未在普通照明中得到广泛应用，所以本文主要讨论LED。随着白炽灯的淘汰和高压汞灯逐渐退出，传统照明的范围缩小，目前主要包括卤钨灯、荧光灯、高压钠灯和金卤灯等光源及其配套电器和灯具。 评价节能的指标有光源和灯具的光效、寿命和光通维持率。环保指标是生产、运输、运行、废弃和回收过程中的有害物质排放量，以及运行期间所消耗电能对应的排放。LED不含汞等有害的发光物质，且光效、寿命和光通维持率均超过了传统光源，所以在节能环保方面的优势已为大家所公认。 在安全性方面，所有光源和灯具均需要遵循电气安全强制标准。这里只讨论光生物安全的蓝光危害问题。舒适性指标有色温、显色指数、色容差和眩光指数等。传统光源应用时间长，相当于在光生物安全和光品质方面设定了门槛。LED是否已经全面超越了传统照明? 1.蓝光危害 蓝光危害已有国际标准和国家标准，危害等级和测试方法已有规范。不少研究结果已在期刊、会议和半导体照明联盟的白皮书上发表。 根据2013年我们进行的理论和实验研究，发现蓝光危害与光源的色温和亮度有关，LED与传统光源相比没有本质上的不同。在光源的色温和显色指数相近时，各类光源的蓝光危害效率差不多;蓝光危害效率与色温成正比，所以6500K光源的蓝光危害效率为2700K光源的2.4倍，影响并不算大。 评价蓝光危害的蓝光加权辐亮度与亮度成正比，而光源的亮度变化范围可达100倍，所以蓝光危害主要由光源的亮度决定。控制了光源的亮度，蓝光危害也就控制住了。对于色温低于6500K的光源，只要其亮度不超过100kcdm–2，或照度不超过1000lx，就是蓝光安全的(0类，无危险)。对亮度更高的光源，如果分类在低危险类(1类)，只要避免直视，光源的使用也不受限制。 室内照明所用的传统光源中，直管荧光灯和紧凑型荧光灯(节能灯)的亮度最低，在普通照明的色温范围内均属于0类蓝光危害(无危险)，属于可以长时间直视的光源;卤钨灯和金卤灯亮度高，只能短时间直视。大功率LED单颗或集成封装器件的亮度很高，可能达到石英金卤灯的亮度，如用于投光灯，不能直接用眼睛看。区域照明用的LED光源或灯具，需要在封装器件外面加一层扩散板或扩散罩，把亮度降低一个数量级以上，这样也可以实现0类蓝光危害。如果一个LED光源的亮度跟节能灯差不多，那它肯定是蓝光安全的。 当然，由于LED光源和灯具的亮度要大一些，做照明设计的时候要特别注意控制眩光。总体来看，普通照明用白光LED光源和灯具只要控制住亮度，其蓝光危害就在安全范围内。 非视觉生物效应还没有很明确的标准。国内外已有的研究结果表明，光源的节律效率同样与色温成正比。为顺应人体的自然节律，晚上室内照明应该用低色温的光源，这样不会干扰人体的睡眠。 2.光品质 舒适性由光源的光品质决定，指标包括光谱、色温、显色指数、色容差、空间颜色均匀性、眩光指数、频闪和寿命期间的颜色稳定性等。 在几百万年的进化过程中，人类的眼睛已适应了自然界的连续光谱，包括太阳光、天空光和月光。早期的人造光源都是连续光谱，如火把、蜡烛和油灯，以及第一代电光源白炽灯和卤钨灯。随着光效更高的气体放电光源的出现，光谱有不同程度不连续的荧光灯、高压钠灯和金卤灯等出现在人们的生活中，但其使用时间不到80年，在人类历史长河中只算是一瞬间，还不足以从遗传的角度影响人类眼睛的视觉。从师法自然的角度，在室内照明中采用连续谱光源始终是更加自然的选择。 |
