眩光对室内LED照明舒适度影响的研究

　　1 前言

　　眩光是由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致于引起不舒适的感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象。根据眩光对视觉的影响，可分为不舒适眩光和失能眩光，在室内照明中，一般不会出现失能眩光，出现较多的是不舒适眩光。在《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)中，眩光作为一个重要的照明质量指标，并采用统一眩光指数(URG)进行评价。

　　眩光的形成可以认为是眩光源发出的光在视网膜上形成一个明亮的光幕叠加在所视物体的像上，这个光幕使成像的对比度下降，目标变得难以看清。

　　从视觉功效学的角度来分析，眩光会影响视知觉，会让人产生烦躁和不舒适的心情，对人的心理健康造成影响.

　　2 实验光源的统一眩光指数值

　　为了评价眩光对照明舒适度的影响，采用5W/7W冷白LED、5W/8W暖白LED以及25W/40W/60W白炽灯共7种光源进行眩光评价实验。这7种光源都是E27灯头的球泡灯，出光面采用磨砂玻璃。首先测量各个光源的统一眩光指数(UGR)，得到的结果见表1。

　　表1 7种炫光源的UGR值

　　从计算的UGR值可以看出，这几种光源都存在轻微的眩光，白炽灯的眩光值稍低于LED灯，都处于人眼有感觉的眩光范围。

　　3 各种照明环境下不同光源的眩光评价

　　本文采用视力表来评价眩光对观察者视物清晰度的影响。实验观察者8人，6男2女，年龄主要为25-40周岁，矫正后视力均达到5.0，视力表5.0刻度位于1.2m高度，等于正常坐姿的平视高度。眩光源位于视力表上方中心偏后0.2m的位置，高度为1.9m，眩光源发出的光不会直射到视力表上。观察者位于视力表正前方5.0m处进行观察，相对位置如图1所示。

　　图1 实验室布置示意图

　　实验时先只开启环境照明光源，让测试者熟悉整个照明环境，30分钟后，测试试验者能看清的视力表的刻度及准确度;然后让试验者休息一段时间缓解眼睛疲劳后开启眩光源，待试验者熟悉眩光环境后，测试试验者的视力及视物准确度;最后关闭眩光源，测试试验者的视力及视物准确度，比较有无眩光源情况下的视力和视物准确度，并询问炫光源对测试者的心理影响。

　　实验采取了4种背景照明光源，分别为格栅荧光灯、冷白LED灯、暖白LED灯和白炽灯，下面逐步分析每种背景照明环境下眩光源对照明舒适度的影响。

　　3.1 格栅荧光灯照明环境下各光源的眩光

　　背景照明光源选用办公照明常用的格栅荧光灯，0.75m工作台面照度值达到300lx，荧光格栅灯也是目前办公室照明最普遍的选择。选用表1中的7种炫光源进行实验，得到各眩光源的实验结果见表2。

　　表2 7种炫光源在格栅荧光灯下的眩光测试

　　从实验结果可以看到，开启炫光源前后对于视物准确度的影响不大，都能达到90%以上。实验中发现开启炫光源后试验者眼睛的疲劳速度会加快，不开启炫光源的情况下需要3-4分钟的专注观察才会出现较明显的视力下降，而开启炫光源后只需2分钟，而且对于7W和8W的LED光源，眩光源在视场中形成很明显的亮点，，吸引眼球注意力，长时间观察让眼睛有刺痛的感觉，让人眨眼频繁，视力下降较快。45W和60W磨砂白炽灯发出的光较柔和，但是会形成光晕，使视物变得朦胧，需要更多精力用于集中注意力。测试中眼睛疲劳后，经过短暂休息(注视别的地方或者眨眼等)，都能很快恢复视力。

　　3.2 到冷白LED照明环境下各光源的眩光

　　背景照明光源换用冷白LED磨砂球泡灯，同样使0.75m工作台面的照度值达到300lx，所用光源的色温为6500K。视力表、炫光源和观察者的位置都不变。测得实验结果见表3。

　　表3 7种炫光源在冷白LED球泡灯下的眩光测试

　　冷白LED球泡灯作为背景照明，眩光源下的视物准确性和荧光格栅灯照明环境下相差无几，但是对于整体照明环境，试验者的普遍感受比荧光灯环境下要冷，而且在这种环境下，暖白LED与背景光形成较强烈的颜色对比，眩光源开启瞬间感觉尤为明显，同时颜色的差异也会加快眼睛的疲劳程度，但对于短时间视物准确度影响不大，疲劳后通过眨眼也能较快恢复。磨砂白炽灯容易形成光幕或光晕，使注视目标变的模糊。

　　3.3 暖白LED照明环境下各光源的眩光

　　背景照明光源换用暖白LED磨砂球泡灯，同样使0.75m工作台面的照度值达到300lx，选用的LED色温为3000K，依旧进行7种炫光源的眩光测试。测试结果见表4。

　　表4 7种炫光源在暖白LED球泡灯下的眩光测试

　　与前两种背景照明环境相比，视物准确度有一定下降。整体照明环境让人感觉温暖放松，照明背景没有白色光源明亮(虽然是一样的照度值)，特别是加上低色温炫光源后，会让视物变得模糊，没有冷白环境下看的清楚。同时在暖白LED照明背景下，大功率的冷白LED光源突出于整个照明背景上，给人很刺眼的感觉，并且大大降低了看东西的准确率。

　　3.4 磨砂白炽灯照明环境下各光源的眩光

　　最后选用的背景照明环境为白炽灯，白炽灯在过去的二三十年里大量使用，但是在近十多年，办公照明主要使用荧光灯照明，几乎不会用白炽灯。虽然白炽灯已经逐渐退出了办公室照明市场，但为了更全面客观的评价各种照明环境下眩光的影响，很有必要将白炽灯作为背景照明进行实验。实验测得结果见表5。

　　表5 7种炫光源在白炽灯下的眩光测试

　　选用40W磨砂白炽灯进行背景照明，同样使得桌面照度达到300lx。试验者普遍反映白炽灯照明环境下，实验室的温度上升，有发热的感觉。

　　与暖白LED照明类似，虽然达到同样的照度，白炽灯照明给人感觉依旧不够明亮，在加入眩光源后，视物清晰度和准确性都大幅降低，尤其是加入冷白色LED后，感觉炫光源跟背景照明形成强烈对比，眩光源很刺眼。而加入暖白色炫光源后，会让炫光源周围变朦胧，功率越大，能影响的范围和程度越大。

　　4 小结

　　综合比较7种光源的实验结果，发现在荧光灯和冷白LED照明环境下，炫光源的影响较小，有较强的视物准确性和清晰度，在白炽灯和暖白LED照明环境下，炫光源容易形成光幕和光晕，使整个视场变模糊。同时，冷白的照明环境让人有一种凉爽的感觉，容易保持清醒，对于高效的工作有好处;低色温让人感觉温暖，容易疲倦，不利于高效率工作。在选取办公室照明光源时，建议选择白色的光源(荧光灯或冷白LED灯)，可以形成较好的照明环境，减少眩光的影响。

　　冷白眩光源给人刺眼的感觉，光源功率越大感觉越明显;暖白眩光源让人产生朦胧感，尤其是在同颜色的背景环境下。不论冷白眩光源还是暖白眩光源，当眩光源与背景照明环境颜色不同时，眩光源会突出于背景之上，吸引眼球的注意力，尤其亮度大的眩光源，会让眼睛不舒服甚至刺痛。在选用办公室照明光源时，应该选用同颜色的光源，除非有特定用途，否则不应该夹杂不同颜色的光源，以免形成明显的眩光，同时不应选取功率很大的光源。冷白眩光源在冷白背景下拥有较高的视物准确度和良好的心理感受，暖白眩光源在暖白背景下虽然视物准确度不低，但是让人感觉朦胧和模糊，提不起精神。从眩光的角度出发，建议办公室照明选取低亮度的冷白光源作为照明光源，荧光灯和小功率冷白LED灯都是不错的选择。

编辑：Cedar