技術帝告訴你哪種光源更適合閱讀(一)
在家裝中,相比其他奢侈的裝飾材料,燈光效果絕對是花小錢辦大事的必備神器。現在讓我們閉上眼睛回想一下自己去過的高逼格場所,奢侈品店、高檔女裝店、高星級酒店、藝術館…它們可能裝飾風格迥異,但燈光效果都是其裝飾效果呈現的點睛之筆,可以說照明是環境氛圍營造中重要的因素之一。
由於這個問題和大家最關心的點都是在照明對我們日常視覺的影響。所以小編從知乎為大家收集整理了一下三個部分:
一、人眼的特點和對光線(電光源)的反應
1、人眼有著複雜的結構,工作原理有點類似一台簡單的相機。
其中光線進入人眼後經過角膜、瞳孔、晶狀體等部位後會將倒像投射到視網膜。
視網膜是視覺的光學與電生理過程的連接,光線聚集到視網膜時,人們的視覺就開始工作了。
視網膜上的光感覺細胞按照其形狀可以分為柱狀細胞(視杆細胞)和錐狀細胞(視錐細胞),視杆細胞比視錐細胞的光敏感度更強,但色敏感度很弱,一般在低亮度條件下起作用。
視錐細胞對光的分辨能力高,但光敏感性較低,所以一般在高亮度的情況下分辨顏色,理論認為視錐細胞主要對紅綠藍三色有著直接的反應,我們看到的五顏六色都是腦補的…
由此前輩們得出了一個重要的曲線-相對視敏函數曲線:
表明了人類在不同的亮度環境下對顏色(波長)的敏感度是不同的。從圖上也可以看出人眼對綠色的光(波長507-555nm)最敏感,所以,多看綠色確實讓我們的眼睛更輕鬆。
由此,我們可以簡單的歸納出影響我們視覺的三個主要因素:亮度、顏色、運動速度(閃爍),拿相機來舉例就是在明亮的環境單拍顯然要比在昏暗的環境裡高速連拍要輕鬆的多。
將這些影響視覺的因素對應到電光源的基本屬性就可以得知,影響我們視覺的電光源基本參數有幾個方面:
A、 光亮水準(亮度、光通量、照度等一系列評價光量的指標)
B、 顏色水準(光譜、色溫、顯色性等一系列描述光色和光還原物體本色能力的指標)
C、發光形式(是否連續發光等)
這裡先說明一下,裡面有很多專業名詞,有興趣的同學最好自己去度娘…
先找好光源界的第一參照物,當然是 -- 太陽。
日光光譜圖
日光包含的可見光和各種波
我們可以看出太陽的光譜非常連續,且陽光的光色是一種複合色。根據視錐細胞的特點,我們可以知道陽光的光色是讓眼睛很舒服的,畢竟人類也沐浴了這麼多年嘛。
防撕逼提示:這裡說的只是光色,對於光強度等,我相信正常的小夥伴都不會頂著大太陽看書神馬的…
關於亮度、光強:我們在不同的天氣,不同的時節,不同的環境都沐浴在不同強度的陽光下。陽光本身是一種非常高亮的光源,雖然離了十萬八千里,還是在亮度等級上秒殺了我們所有的電光源,而且我們的眼睛裡有瞳孔這樣高科技的自我調整光圈,所以只要讓人眼感覺到舒適並且能看清的光亮度,都是合理的。請首先相信自己的眼睛,然後再請參考GB50034中對各種環境照明的要求。最後,太陽公公一直在發光發熱從不休息,所以不存在任何閃爍的問題…
說了一大堆毫無邏輯的內容,相信聰明的小夥伴們對光的品質和光對於我們的基本影響應該有個初步的概念了,然後對比太陽公公,我們來看下常見的家用電光源的特點。
二、常見家居照明的光源種類和特點
友情提示:這裡只說特點,光色和閃爍的問題。光亮度這塊,有需要的小夥伴請購買合適的功率和數量,不糾結哈……
1、 白熾燈和鹵素燈:
白熾燈是光譜最接近自然光的電光源,色溫通常在2700K左右。優點是顯色性好,理論值接近100,可以完美還原物體本來的顏色,不含汞,暫態啟動,便宜,可調光等等。缺點是費電、光電轉換效率低、壽命短、含有紅外和UV。
P.S:鹵素燈是白熾燈的進步版,在真空泡裡充滿了鹵素氣體實現了燈絲與氣體的鹵鎢迴圈,大大延長了燈絲的壽命,完美繼承了白熾燈的其他特點。
關於頻閃(閃爍)
白熾燈是熱發光,所以燈絲在點亮後有一定的熱慣性,但這個慣性與燈絲的粗細成正比,所以在正常供電的前提下白熾燈和鹵素燈的波動頻率和深度可以參考下圖(60w燈泡)
可以看出,燈絲粗並且有鹵鎢迴圈的鹵素燈在波動深度上遠遠低於白熾燈。
2、螢光燈管和節能燈:
螢光燈的發光原理是燈管陰極被加熱後發出電子,電子激發管內汞氣等產生紫外線,紫外線照射管壁上的螢光粉產生可見光。
節能燈CFL(緊湊型螢光燈,實際國內把這種燈叫節能燈有一點點不科學...) CFL是電光源領域一個偉大的發明,特點是可以做成任意色溫且具有較高的顯色性,由於螢光粉的輝光作用,頻閃可以忽略(過低溫度時是個問題)。
優點是光效高、如11W的CFL可完全替代60W的白熾燈,且使用三基色螢光粉的CFL顯色性都能達到80以上,部分高端產品還能達到90以上;缺點是螢光管內都是充滿了汞蒸氣,製造和回收中如何環保是個很大的問題,部分負責任的廠家在管內使用了汞丸。
P.S:節能燈是現階段市場上比較容易買到的高性價比光源
關於頻閃(閃爍)
螢光燈在控制閃爍方面可以說有天生的優勢(我們說的是負責任的產品),螢光粉本身有一定的餘輝效應(三基色螢光粉遠遠高於鹵粉),電子鎮流器還可以大大提高工作時點燃的頻率。
所以鹵粉電感鎮流器螢光燈的波動圖如下
可以看出,使用電子鎮流器的三基色螢光燈和更高端的窄帶螢光粉螢光燈是我們不二的選擇(簡單的看,就是顯色性越好的燈管使用的螢光粉就越好)。
3、LED:LED由於發光原理的不同,理論上可以徹底消除頻閃,擁有很高的光效及追求更高光效的潛力
優點是體積小、無頻閃、不含UV、光效高,使用優質晶片的產品顯色性可超過80甚至達到95且具有很長的壽命。
LED的結構及發光原理
關於頻閃(閃爍)和藍光LED原理
從結構上來看,如果LED晶片中的PN結有持續穩定的電子通過,那麼LED就能持續不間斷的發光(無頻閃),但目前LED驅動電源品質差異較大,加上交流供電的因素,低價產品頻閃巨大。而一個正確供電的LED燈的頻閃波動圖是這樣的
愛看科普文章的小夥伴們已經知道,藍光LED的發明獲得了諾獎,而藍光LED也是目前市面上最普及的LED技術。
原理是這樣的,LED晶片在電子通過後就直接產生了可見光藍光,藍光通過覆蓋在晶片表面的螢光粉發生變化,產生出我們想要的光色。
那麼這裡影響光色最主要的兩個部分就是晶片本身的品質和螢光粉的品質。
補上常見家用光源的各種光譜圖
好啦,由於篇幅太長,對於光源的分析暫時寫到這裡,剩下的一點將在下篇文章為大家進行介紹,下面是強行安利產品時間……