LED应用于教室照明的最佳照度及色温分析
摘要: 如何实现更精确的配光、提高LED照明系统的可靠性和稳定性、降低造价等都是LED全面进入教室照明领域需解决的问题。此外,LED光谱安全性问题更应当引起业界的高度重视。上述这些方面都需要我们进一步的研究和改进。
此外,LED还具有响应快、可进行点对点控制、灵活调光等特点,可很方便地得到需要的照度。利用这一特点不仅可实现与天然光的联动,根据我们的最新研究成果,还可用于我们即将开发的动态健康照明系统。
与传统荧光灯照明相比,LED照明也还存在着一些不足。如配光不如传统的荧光灯照明,可靠性和稳定性差,价格高。
教室照明4000K左右光源视功效最好
《半导体照明》:LED应用于教室照明还需要解决的难点?未来将从哪些方面去改进?
严永红:如何实现更精确的配光、提高LED照明系统的可靠性和稳定性、降低造价等都是LED全面进入教室照明领域需解决的问题。此外,LED光谱安全性问题更应当引起业界的高度重视。上述这些方面都需要我们进一步的研究和改进。
《半导体照明》:在由您展开的LED应用于教室照明的实验中,目前已取得了哪些结论?
严永红:大体有以下一些结论:首先,在心理实验及调查方面的调研结果显示,学生对色温的偏好并非一成不变,而是随教室功能、照度水平而变化,以此作为教室照明色温选择的依据并不可靠。评价一种光源是否是好的教室照明光源,除考虑学生的主观评价外,还必须考虑学生长时间处在特定光谱环境下,大量刺激所带来的疲劳累积对学生生理健康的影响。
其次,在视功效测试方面的结论主要体现在以下三个方面,第一,应避免教室一般照明与黑板照明采用同色温光源;第二,无论是荧光灯组还是LED组,4000K左右光源的识别率曲线稳定性最好、识别率最高,表明其视功效表现最好;第三,目前我国南方大学教室使用最普遍的6500K荧光灯光源,其视功效表现最差;且当电压不稳定而使作业面照度发生微妙变化时,可能引起学生视觉工作效率的突然降低。
教室照明中应避免色温——照度组合
《半导体照明》:在应用于教室照明的产品中,通过试验您是否有一些可以供业界参考的指标?您下一步将会在哪些方面展开研究?
严永红:学习效率及视疲劳、脑疲劳实验中,我们得出的结论有,第一,最佳推荐色温:在教室照明光源选择中,应以4000K左右中等色温的荧光灯、LED作为主要光源。而高、低色温光源,可加重学生的脑疲劳和视疲劳,降低学习效率,不应作为教室主光源。
第二,最佳照度建议值:不同色温的光源,其最佳照度值并不相同,荧光灯与LED组相同色温的光源,其最佳照度值也不完全相同。我们以综合指数排序(见表1、2)来反映各色温组光源不同照度段受试人学习效率γ、视疲劳δ、脑疲劳η三者的综合指标ε,以“>”表示“优于”;以基准标识Ψ分项未达标总数来反映该光环境是否具有明显缺陷,即在综合指标ε较高的情况下,γ、δ、η三项中是否存在未达标的情况。此外,以平均综合指数ε来反映各色温组光环境的平均表现。
对比表1、2可以看出,LED总体综合指数及分项达标情况优于荧光灯组;4000K组光源未达标数最少,表现最为突出。
第三,教室照明中应避免色温——照度组合。根据实验结果,不考虑色温,盲目提高教室平均照度,不仅不能改善光环境,反而会降低学生的学习效率,影响其健康。
实验还证明,在色温相同的情况下,光谱差异对综合指数ε、基准标识Ψ均有显著影响。因此,应对教室光源光谱进行改进。在测试中发现,某些厂家的LED室内光源中含有数量不等的紫外光,还有一些厂家的产品会明显地加重受试人的视、脑疲劳。如果不对LED光谱的安全性进行深入的研究,尽快制订出相关的行业标准,这样的产品一旦大量进入市场,其后果不堪设想。因此,课题组下一步的工作重点会在LED健康光谱筛选、LED动态健康照明系统研究等方面更深入地展开。(编辑:ZQY)
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