高色饱和度LED组合照明的应用探讨一

前言

LED产业技术发展迅速，发光效率160lm/w的产品已面市，高质量的白光——显色指数CRI在90以上，色温3000K，100lm/w以上的光源已大批量生产，LED进入功能性照明的时代已来临。

LED高色饱和度的特性，可实现数字化、智能化、网络化的多光谱组合调控，能够满足不同视觉作业和功能性照明的需求。而基于传统普朗克黑体辐射理论形成的色温、显色指数、色差修正等照明国际标准，与使用高色饱度LED组合光源的视觉认知与非视觉感知效果相差较大。实践表明，这引起物理光度学、物理色度学与目视光度学、目视色度学的差距拉大。也使得光度学、色度学、测量学、色彩工程学等受到严重的挑战，引发照明理论的创新。以下是我们提出高色饱和度LED色光组合照明引起国际争议的问题，探讨高色饱和度LED组合照明将成为照明的新亮点、新热点。

一、 对照明本质的理解

人工照明是光源系统、被照物体和观察者三者之间联动作用的综合效应。LED光源可发出色饱和度高的单色光，多种色光的组合使被照物体更加鲜艳夺目，对人的生理、心理产生非同寻常的影响。我们认为照明是多种学科技术交叉的系统工程。理对物的解释是科学，情对物的表达是艺术，情与理的结合是心理，照明的本质是物、理、情的结合，如图1所示。

目前所有照明理论和标准大都局限和定位于视看要求，对于生物学和心理学的效应和要求还顾及不多。丰富多彩的LED照明系统使“光与健康”的命题空前活跃，国际上已开过多次高水平的研讨会，包括医学家、建筑师、照明专家共同从正面研讨发挥LED照明系统的潜能。

图1. 照明的本质是物、理、情的结合总之，人的视觉认知和非视觉感知决定对照明质与量的要求。人工照明除满足人们视觉作业的功能性需求外，还要满足人的生理、心理需求，以及满足人对照明舒适、健康、安全的要求。以人为本，人们需要生活在和谐的光环境中。

二、 LED光源显色性引起国际性争议

1. LED光源的CRI测试值与目视效果存在很大差异

40年来，国际上沿用显色指数CRI评价照明光源的质量，但是不少RGB三基色LED光源混合成白光照亮物体时，视觉效果很好，但CRI数值不到30。如图2所示，3500K的RGB三基色LED光源CRI数值只有27。

图2.3500K的RGB三基色LED光谱图及CRI数值实验表明LED的CRI指数值与视觉效果之间并没有内在的联系。CIE(TC1-62)技术报告 177:2007中提出，在一系列的光源对比中，技术委员会的结论是“CIE的CRI不适用于表示白光LED光源的显色范围”。CRI指数值与人的视觉效果之间没有内在联系。CIE推荐定量评价光源显色性的方法是1974年修订的“测色法”，规定2种标准照明体和14种试验颜色样品，选择1~8种试验样品来计算一般显色指数CRI，这些样品都是中等明度和中等色饱和度的样品，如图3所示。对光源和样品规定有太大的局限性，特别不能表征高色饱和度光源(组合)对高色饱和度物体照明的视觉效果。

图3. CRI计算用8种测试样本

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