高色飽和度LED組合照明的應(yīng)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(shù)CRI在90以上，色溫3000K，100lm/w以上的光源已大批量生產(chǎn)，LED進入功能性照明的時代已來臨。

LED高色飽和度的特性，可實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的多光譜組合調(diào)控，能夠滿足不同視覺作業(yè)和功能性照明的需求。而基于傳統(tǒng)普朗克黑體輻射理論形成的色溫、顯色指數(shù)、色差修正等照明國際標準，與使用高色飽度LED組合光源的視覺認知與非視覺感知效果相差較大。實踐表明，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(zhàn)，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題，探討高色飽和度LED組合照明將成為照明的新亮點、新熱點。

一、 對照明本質(zhì)的理解

人工照明是光源系統(tǒng)、被照物體和觀察者三者之間聯(lián)動作用的綜合效應(yīng)。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(tǒng)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(jié)合是心理，照明的本質(zhì)是物、理、情的結(jié)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(yīng)和要求還顧及不多。豐富多彩的LED照明系統(tǒng)使“光與健康”的命題空前活躍，國際上已開過多次高水平的研討會，包括醫(yī)學(xué)家、建筑師、照明專家共同從正面研討發(fā)揮LED照明系統(tǒng)的潛能。

圖1. 照明的本質(zhì)是物、理、情的結(jié)合

總之，人的視覺認知和非視覺感知決定對照明質(zhì)與量的要求。人工照明除滿足人們視覺作業(yè)的功能性需求外，還要滿足人的生理、心理需求，以及滿足人對照明舒適、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，國際上沿用顯色指數(shù)CRI評價照明光源的質(zhì)量，但是不少RGB三基色LED光源混合成白光照亮物體時，視覺效果很好，但CRI數(shù)值不到30。如圖2所示，3500K的RGB三基色LED光源CRI數(shù)值只有27。

圖2.3500K的RGB三基色LED光譜圖及CRI數(shù)值

實驗表明LED的CRI指數(shù)值與視覺效果之間并沒有內(nèi)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)委員會的結(jié)論是“CIE的CRI不適用于表示白光LED光源的顯色范圍”。CRI指數(shù)值與人的視覺效果之間沒有內(nèi)在聯(lián)系。CIE推薦定量評價光源顯色性的方法是1974年修訂的“測色法”，規(guī)定2種標準照明體和14種試驗顏色樣品，選擇1~8種試驗樣品來計算一般顯色指數(shù)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(guī)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效果。

圖3. CRI計算用8種測試樣本