LED應用于教室照明的最佳照度及色溫分析
摘要: 如何實現更精確的配光、提高LED照明系統的可靠性和穩定性、降低造價等都是LED全面進入教室照明領域需解決的問題。此外,LED光譜安全性問題更應當引起業界的高度重視。上述這些方面都需要我們進一步的研究和改進。
此外,LED還具有響應快、可進行點對點控制、靈活調光等特點,可很方便地得到需要的照度。利用這一特點不僅可實現與天然光的聯動,根據我們的最新研究成果,還可用于我們即將開發的動態健康照明系統。
與傳統熒光燈照明相比,LED照明也還存在著一些不足。如配光不如傳統的熒光燈照明,可靠性和穩定性差,價格高。
教室照明4000K左右光源視功效最好
《半導體照明》:LED應用于教室照明還需要解決的難點?未來將從哪些方面去改進?
嚴永紅:如何實現更精確的配光、提高LED照明系統的可靠性和穩定性、降低造價等都是LED全面進入教室照明領域需解決的問題。此外,LED光譜安全性問題更應當引起業界的高度重視。上述這些方面都需要我們進一步的研究和改進。
《半導體照明》:在由您展開的LED應用于教室照明的實驗中,目前已取得了哪些結論?
嚴永紅:大體有以下一些結論:首先,在心理實驗及調查方面的調研結果顯示,學生對色溫的偏好并非一成不變,而是隨教室功能、照度水平而變化,以此作為教室照明色溫選擇的依據并不可靠。評價一種光源是否是好的教室照明光源,除考慮學生的主觀評價外,還必須考慮學生長時間處在特定光譜環境下,大量刺激所帶來的疲勞累積對學生生理健康的影響。
其次,在視功效測試方面的結論主要體現在以下三個方面,第一,應避免教室一般照明與黑板照明采用同色溫光源;第二,無論是熒光燈組還是LED組,4000K左右光源的識別率曲線穩定性最好、識別率最高,表明其視功效表現最好;第三,目前我國南方大學教室使用最普遍的6500K熒光燈光源,其視功效表現最差;且當電壓不穩定而使作業面照度發生微妙變化時,可能引起學生視覺工作效率的突然降低。
教室照明中應避免色溫——照度組合
《半導體照明》:在應用于教室照明的產品中,通過試驗您是否有一些可以供業界參考的指標?您下一步將會在哪些方面展開研究?
嚴永紅:學習效率及視疲勞、腦疲勞實驗中,我們得出的結論有,第一,最佳推薦色溫:在教室照明光源選擇中,應以4000K左右中等色溫的熒光燈、LED作為主要光源。而高、低色溫光源,可加重學生的腦疲勞和視疲勞,降低學習效率,不應作為教室主光源。
第二,最佳照度建議值:不同色溫的光源,其最佳照度值并不相同,熒光燈與LED組相同色溫的光源,其最佳照度值也不完全相同。我們以綜合指數排序(見表1、2)來反映各色溫組光源不同照度段受試人學習效率γ、視疲勞δ、腦疲勞η三者的綜合指標ε,以“>”表示“優于”;以基準標識Ψ分項未達標總數來反映該光環境是否具有明顯缺陷,即在綜合指標ε較高的情況下,γ、δ、η三項中是否存在未達標的情況。此外,以平均綜合指數ε來反映各色溫組光環境的平均表現。
對比表1、2可以看出,LED總體綜合指數及分項達標情況優于熒光燈組;4000K組光源未達標數最少,表現最為突出。
第三,教室照明中應避免色溫——照度組合。根據實驗結果,不考慮色溫,盲目提高教室平均照度,不僅不能改善光環境,反而會降低學生的學習效率,影響其健康。
實驗還證明,在色溫相同的情況下,光譜差異對綜合指數ε、基準標識Ψ均有顯著影響。因此,應對教室光源光譜進行改進。在測試中發現,某些廠家的LED室內光源中含有數量不等的紫外光,還有一些廠家的產品會明顯地加重受試人的視、腦疲勞。如果不對LED光譜的安全性進行深入的研究,盡快制訂出相關的行業標準,這樣的產品一旦大量進入市場,其后果不堪設想。因此,課題組下一步的工作重點會在LED健康光譜篩選、LED動態健康照明系統研究等方面更深入地展開。(編輯:ZQY)
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