LED室內(nèi)照明產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著LED照明產(chǎn)品開始在酒店、會議室、寫字樓、博物館、體育館等室內(nèi)及戶外場所投入使用。LED光源擁有豐富的色彩和高能效的特點(diǎn)，但是，很多時(shí)候人們在LED室內(nèi)照明產(chǎn)品使用的場所往往會意識到幾個(gè)問題：如某些LED燈管產(chǎn)品標(biāo)稱的光通量參數(shù)雖然不錯(cuò)，可是實(shí)際的光照度無法滿足人眼觀察所需達(dá)到的要求；其次，有些LED產(chǎn)品雖然色彩絢麗，但是人眼對色溫的感覺往往與產(chǎn)品標(biāo)稱的不一致，光源對空間顏色的呈現(xiàn)是冷暖色調(diào)參次，沒有達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的基本要求；還有在一些有高顯色要求的場所如珠寶手飾柜、化妝品專柜、商場超市、醫(yī)院、教室、博物館、影藝舞臺等，因?yàn)長ED光源的顯色性不同而導(dǎo)致物體在光源下失真的情況經(jīng)常出現(xiàn)。目前，這類問題已引起了行業(yè)對LED光源的光色品質(zhì)研究的重視和探討，特別是對光源色溫和顯色性的規(guī)定， 即將頒布的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB 50034-2013已明確要求在建筑照明場合使用4000K以下色溫，顯色指數(shù)Ra﹥80的，高光效的LED室內(nèi)筒燈和LED相關(guān)產(chǎn)品。

為此，對光源進(jìn)行現(xiàn)場評價(jià)對建筑照明和戶外照明都顯得格外重要。在評估過程中，國家標(biāo)準(zhǔn)所關(guān)注的顯色指數(shù)和色溫?zé)o疑是現(xiàn)場測量的重要指標(biāo)。為了使LED光源的色品質(zhì)評估具體化，柯尼卡美能達(dá)與國家半導(dǎo)體光源質(zhì)量監(jiān)督檢測中心合作，以不同廠家生產(chǎn)的白光LED燈管進(jìn)行現(xiàn)場的效果測試實(shí)驗(yàn)，采用分光輻射照度計(jì)CL-500A實(shí)測了10種不同的LED燈管產(chǎn)品的照度、顯色指數(shù)、色溫、色坐標(biāo)、峰值波長等基本參數(shù)，分別評估它們實(shí)際的照明效果。

<光源的顯色性知識>

室內(nèi)LED光管的測試方法與數(shù)據(jù)

本實(shí)驗(yàn)采用了柯尼卡美能達(dá)的分光輻射照度計(jì)CL-500A作為測量儀器，可以讀取光源的一般顯色指數(shù)Ra、特殊顯色指數(shù)R1~R15、色溫、照度、色坐標(biāo)、光譜圖線、特征波長、色純度等參數(shù)。這臺分光輻射照度計(jì)在實(shí)驗(yàn)前已通過國家計(jì)量院的計(jì)量，在照度和光譜數(shù)據(jù)方面均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)精度要求的誤差范圍。測量數(shù)據(jù)可在電腦軟件CL-S10w中分析和判斷，具體的測量功能如下：

測量方法：選取10個(gè)不同廠家型號的白光LED燈管產(chǎn)品，燈管均由LED封裝陣列組成，正常燃點(diǎn)30分鐘后，在距離LED光管發(fā)光面正下方2米處用CL-500A測量產(chǎn)品的照明效果參數(shù)。
測量環(huán)境：在環(huán)境溫度為25℃，背景照度＜0.01lx的暗房。
測量參數(shù)：照度、色坐標(biāo)、色溫、特征波長、一般顯色指數(shù)Ra、特殊顯色指數(shù)R9 
測量數(shù)據(jù)如表2所示，重點(diǎn)關(guān)注和比較10個(gè)LED白光燈管的Ra和R9：

表2、10個(gè)廠家LED光管產(chǎn)品的測量參數(shù)結(jié)果
Table 2. Tested results for ten LED white light samples

室內(nèi)LED燈管的測試結(jié)果分析

按照GB 50034的要求，除了要看光源的一般顯色指數(shù)Ra外，當(dāng)R9的值接近或者大于0時(shí)，一般LED產(chǎn)品的顯色指數(shù)Ra基本上能保持在80以上，可見LED產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)提到的R9>0是提高產(chǎn)品顯色性的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，必須加以重視。我們以其中兩款產(chǎn)品比較為例，具體如圖1和圖2所示：

圖1、一般顯色指數(shù)Ra=82, 特殊顯色指數(shù)R9=5
Figure 1. Sample-1, general color rendering index Ra=82, special color rendering index R9=5

圖2、一般顯色指數(shù)Ra=72，R9=-31
Figure 2. Sample-5, general color rendering index Ra=72, special color rendering index R9=-31

其次，對于色溫的評價(jià)也很重視。由于目前白光LED主要以藍(lán)光激發(fā)為主，藍(lán)光成分的增加容易使色溫增加，色溫越高，白光LED產(chǎn)生的不舒適眩光感會越強(qiáng)。按照新的建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB 50034，色溫低于4000K的白光產(chǎn)品更適用于作為室內(nèi)照明光源。許多LED室內(nèi)照明產(chǎn)品偏向把色溫做到4000K以下，滿足人眼在室內(nèi)觀察的照度之余也不會對眼睛產(chǎn)生過強(qiáng)的眩光。對于戶外道路照明和隧道照明，使用色溫偏暖的產(chǎn)品同樣有利于人眼在夜間行駛過程中對路面和周圍環(huán)境的觀察，對行駛安全有著重要的研究意義。

從下圖3的10個(gè)產(chǎn)品的色溫表發(fā)現(xiàn)，目前測試10個(gè)型號的LED光管產(chǎn)品，只有廠家編號-9的產(chǎn)品色溫<4000K，為3974K，如圖紅色標(biāo)記；其余的有5款型號的產(chǎn)品色溫位于4500K-5500K之間，3款型號的產(chǎn)品色溫位于5500K-6500K之間，1款型號的產(chǎn)品色溫>6500K,為6922K。按照GB 50034-2004征求意見稿要求，室內(nèi)使用的LED照明產(chǎn)品的色溫<4000K，通過測試只有1家能夠符合要求，而如果按照通常的室內(nèi)色溫<6500K的要求，則9家產(chǎn)品的色溫均能符合要求。

圖3、10個(gè)LED光管的色溫值分布
Figure 3. Test results for color temperature of ten LED white light samples

再從廠家編號-4的光譜成分分析，由光譜測量結(jié)果知道廠家編號-4的產(chǎn)品的一般顯色指數(shù)Ra為83，特殊顯色指數(shù)R9為41，特征波長為451nm，在譜線圖上看到其在550nm和650nm對應(yīng)的黃綠光和紅光有激發(fā)能量的波峰；其它一般顯色指數(shù)Ra值較低的產(chǎn)品，如廠家編號-5的產(chǎn)品的Ra為72，特殊顯色指數(shù)R9為-31，特征波長為448nm，在黃綠光對應(yīng)波段550nm處有能量集中波峰。但是也可以發(fā)現(xiàn)，廠家編號-5的產(chǎn)品在紅光譜段明顯缺乏。經(jīng)過兩個(gè)產(chǎn)品的光譜成分對比，不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)LED白光產(chǎn)品在藍(lán)光、紅光、黃綠光的譜段以一定比例混合后，如果紅光波段補(bǔ)償不足，會造成產(chǎn)品的一般顯色指數(shù)偏低。

圖4、廠家編號-4的LED光管譜線圖
Figure 4. The spectrum of Sample-4 LED white light tube

柯尼卡美能達(dá)的分光輻射照度計(jì)CL-500A是一款適用于讀取光源的一般顯色指數(shù)Ra、特殊顯色指數(shù)R1~R15、色溫、照度、色坐標(biāo)、光譜圖線、特征波長、色純度的便攜式儀器，其光譜視覺函數(shù)V(λ)偏差在1.5%內(nèi), 余弦響應(yīng)特性f2在3%以內(nèi)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求精度，這也使得CL-500A 成為戶外和室內(nèi)照明以及實(shí)驗(yàn)室光源檢測的信心之選！

欲了解更多使用CL-500A測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，請查看《照明工程學(xué)報(bào)》2013年第一期 《LED光管照明效果測試研究》

產(chǎn)品信息