高色飽和度LED組合照明的應用探討（一）

前言

LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，發(fā)光效率160lm/w的產(chǎn)品已面市，高質(zhì)量的白光——顯色指數CRI在90以上，色溫3000K，100lm/w以上的光源已大批量生產(chǎn)，LED進(jìn)入功能性照明的時(shí)代已來(lái)臨。

LED高色飽和度的特性，可實(shí)現數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化的多光譜組合調控，能夠滿(mǎn)足不同視覺(jué)作業(yè)和功能性照明的需求。而基于傳統普朗克黑體輻射理論形成的色溫、顯色指數、色差修正等照明國際標準，與使用高色飽度LED組合光源的視覺(jué)認知與非視覺(jué)感知效果相差較大。實(shí)踐表明，這引起物理光度學(xué)、物理色度學(xué)與目視光度學(xué)、目視色度學(xué)的差距拉大。也使得光度學(xué)、色度學(xué)、測量學(xué)、色彩工程學(xué)等受到嚴重的挑戰，引發(fā)照明理論的創(chuàng )新。以下是我們提出高色飽和度LED色光組合照明引起國際爭議的問(wèn)題，探討高色飽和度LED組合照明將成為照明的新亮點(diǎn)、新熱點(diǎn)。

一、 對照明本質(zhì)的理解

人工照明是光源系統、被照物體和觀(guān)察者三者之間聯(lián)動(dòng)作用的綜合效應。LED光源可發(fā)出色飽和度高的單色光，多種色光的組合使被照物體更加鮮艷奪目，對人的生理、心理產(chǎn)生非同尋常的影響。我們認為照明是多種學(xué)科技術(shù)交叉的系統工程。理對物的解釋是科學(xué)，情對物的表達是藝術(shù)，情與理的結合是心理，照明的本質(zhì)是物、理、情的結合，如圖1所示。

目前所有照明理論和標準大都局限和定位于視看要求，對于生物學(xué)和心理學(xué)的效應和要求還顧及不多。豐富多彩的LED照明系統使“光與健康”的命題空前活躍，國際上已開(kāi)過(guò)多次高水平的研討會(huì )，包括醫學(xué)家、建筑師、照明專(zhuān)家共同從正面研討發(fā)揮LED照明系統的潛能。

圖1. 照明的本質(zhì)是物、理、情的結合

總之，人的視覺(jué)認知和非視覺(jué)感知決定對照明質(zhì)與量的要求。人工照明除滿(mǎn)足人們視覺(jué)作業(yè)的功能性需求外，還要滿(mǎn)足人的生理、心理需求，以及滿(mǎn)足人對照明舒適、健康、安全的要求。以人為本，人們需要生活在和諧的光環(huán)境中。

二、 LED光源顯色性引起國際性爭議

1. LED光源的CRI測試值與目視效果存在很大差異

40年來(lái)，國際上沿用顯色指數CRI評價(jià)照明光源的質(zhì)量，但是不少RGB三基色LED光源混合成白光照亮物體時(shí)，視覺(jué)效果很好，但CRI數值不到30。如圖2所示，3500K的RGB三基色LED光源CRI數值只有27。

圖2.3500K的RGB三基色LED光譜圖及CRI數值

實(shí)驗表明LED的CRI指數值與視覺(jué)效果之間并沒(méi)有內在的聯(lián)系。CIE(TC1-62)技術(shù)報告 177:2007中提出，在一系列的光源對比中，技術(shù)委員會(huì )的結論是“CIE的CRI不適用于表示白光LED光源的顯色范圍”。CRI指數值與人的視覺(jué)效果之間沒(méi)有內在聯(lián)系。CIE推薦定量評價(jià)光源顯色性的方法是1974年修訂的“測色法”，規定2種標準照明體和14種試驗顏色樣品，選擇1~8種試驗樣品來(lái)計算一般顯色指數CRI，這些樣品都是中等明度和中等色飽和度的樣品，如圖3所示。對光源和樣品規定有太大的局限性，特別不能表征高色飽和度光源(組合)對高色飽和度物體照明的視覺(jué)效果。

圖3. CRI計算用8種測試樣本