关于瞳孔流明

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1.关于瞳孔流明

多年来,许多学者在讨论与深入研究“人类视觉原理以及光线对人类心理上的影响”这一课题。把光线描述成“流明输出”并且测量其在工作面上的“烛光”一直以来都是描述和定义完成不同活动所需光数量的传统方法。然而,基于光的视觉效果及其对人心理影响的研究结果将重新检验上述传统方法的正确性。另外,显色指数(CRI)和色温(CCT)被用来描述光的质量(即,与在晴朗的正午北极光下的颜色相比较,一个物体真实颜色的还原程度)。由于光源技术的发展产生出很多类型和颜色的光源,因此简单测量流明的方法不能够完全预测人类视觉(看得见)的好坏程度。一个最有说服力的例子就是,低压钠灯虽然能够产生很多流明,但是它只能表现两种颜色(也即黄和灰),在这种光源下,只能显现物体的形状,而显现物体细节及真实性的能力却丧失了。不同光源产生不同范围的光谱,荧光灯具有宽范围的光谱输出。

人的视觉质量受很多因素影响,从光强、光分布、光色、到光对比度,以及光的反射、眩光、空气质量、物体和观察者的运动等等更多其它因素。在低光亮和高光亮条件下,人类的眼睛使用不同的部位来看物体,人类眼睛的视锥细胞和视杆细胞被证明分别在光照条件相反的状况下工作,视锥细胞用于识别光亮条件下的颜色和细节(亮视觉状态),视杆细胞则承担在昏暗条件下识别物体颜色和细节的责任(暗视觉状态)。在亮光情况下,人类的瞳孔收缩使得物体更多的细节被察觉到,同时景深和被察觉到的光亮度也相应地增加;而在暗光情况下,人类的瞳孔放大使得更多的光线进入眼睛。 目前的光测量仪器和推荐的工作照明标准传统上采用白天的视觉状况(即处于亮视觉状态)来标定和校准,一般的室内照明标准也是以亮视觉响应为基础来进行标定的。然而,众多研究证明暗视觉理论比人们的想象还要广泛地应用于室内照明,并且极大地影响着瞳孔的尺寸。在最近的许多学术研讨会中,相关的研究人员鼓励照明设计师在选择光源的时候采用光源的亮视觉与暗视觉之比(即P/S值)来进行设计,这样做可以为用户提供更好的照明设计、照明效果及良好的视觉感受。

Sam Berman先生先前是Lawrence Berkeley 实验室的照明系统研究组的成员,他是坚持采用亮视觉与暗视觉之比值(P/S)用于光源选择这个设计理论的研究人员之一,基于不同光源的流明输出条件,采用相应的亮视觉与暗视觉之比值他建立了一套转换系数,从而得出针对不同瞳孔大小和视觉影响的人类眼睛能够察觉到有效流明数 (详细数值见下表)。对于某些光源,如低压钠灯,采用这个理论时它将损失大部分光的输出数量,然而对于其他光源,如高质量荧光灯则会大大地增加光的输出数量。

新型光源-无极灯基本上可以认为等同于显色性指数为80、色温为4100K的荧光灯(如下表中T8光源)。在Berman先生的研究成果表中,对一个色温为4100K的T8光源,其传统光效数值为90 Lm/W,则其瞳孔(有效的)流明数值实际上为145 PLm/W。如果把光的对比度和光分布控制好,那么就可以得出以下结论:只需要较少电力功率就能够获得更好的视觉效果,而不是一味强调标称的传统流明输出数值,这意味着可以实现节能的效果。

表-传统流明与瞳孔流明之间的转换系数
该转换系数(校正系数)用于将传统的每瓦流明数值转换成每瓦瞳孔流明数值,它是用于衡量眼睛看到光源发出的光的有效性的一种方法。人类的瞳孔更加容易接受光谱末端的蓝光部分。

光源 传统的lm/w 校准系数 有效光效
(瞳孔流明数值)(PLm/W)
低压钠灯 165 0.38 63
5,000-K T5 荧光灯 104 1.83 190
4,100-K T8荧光灯 90 1.62 145
金卤灯 85 1.49 126
5000-K LVD 无极灯 80 1.62 129
5,000-K 纯三基色荧光灯 70 1.58 111
3,500-K三基色荧光灯 69 1.24 85
50-瓦 高压钠灯 65 0.76 49
2,900-K 暖白光荧光灯 65 0.98 64
日光灯 55 1.72 95
35-watt 高压钠灯 55 0.57 31
5,000-I 90 CRI高显色荧光灯 46 1.7 78
Vitalite 荧光灯 46 1.71 79
高压汞灯 40 0.86 34
标准白织灯 15 1.26 19
卤钨灯 22 1.32 29

结论:

最近的研究表明,白光(如无极灯产生的白光)受到偏爱并用来观察在暗视觉条件下的运动物体,例如察觉夜晚在道路两边的行人、动物或其他运动物体。一些城市为了减少事故选择使用白光光源(即使它的价格较高),而不使用黄光的高压钠灯。天黑后,在人们经常集中的商业区域或地方,白光优良的显色性使得其在市区路灯照明成为最受欢迎的选择。

无极灯即为产生高质量白色光的光源。虽然现在配套的照明灯具得到越来越多的应用,但是由于其价格较高而使得其应用还未普及。另外,无极灯的长寿命特点能够显著地节省因换灯产生的大量维护费用。

白光被证明在视觉效果上有显著的优势。目前的照明标准和规范的制定不能反映瞳孔流明这个影响因素,也不能反映瞳孔流明与传统流明完全不同这个因素。关于光谱实用性和视觉机理的研究仍然在进行中,将来的照明设计标准和规范应该反映这方面的研究成果。

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