白炽灯、荧光灯、LED 灯到底哪种护眼灯对眼睛最好?(转)

真应了那句话:在市场上叫卖得最凶的人,往往是想把最糟糕的货物推销出去的商贩!

2014 年 12 月—東莞廣聚電子 胡建華

从事电子产品设计二十多年了,与众多照明灯设计前辈谈讨以及查阅大量的相关资料,所以决定写下 这个拼起来的杂记。
世界万事万物,只要在生长过程中有趋光性的动、植物都离不开太阳光,而由于大自然的淘汰选择和 适应才能得以生存下来,太阳光也就是最好的光源;所以全世界的标准光源都是以太阳光为标准,把太阳 光的显色指数 Ra 定义为 100。

从光谱来看:荧光灯(日光灯类)与 LED 灯都是属冷光源灯,发光原理都与白炽灯不一样。 白炽灯与太阳一样都是物体高温辐射发光,是从红外线到可见光到紫外线的连续光谱,而
LED 灯是固体半导体受激发后电子能级跃迁释放能量发光,所以其光谱在很窄的一个范围内, 不是连续光谱,所以从理论上说,LED 灯的显色性不可能与白炽灯相同;而荧光灯则是汞原子 不断从原始状态被激发成激发态,继而自发跃迁到基态,并辐射出波长 253.7nm 和 185nm 的紫 外线(主峰值波长是 253.7nm,约占全部辐射能的 70-80%;次峰值波长是 185nm,约占全部辐 射能的 10%),以释放多余的能量。荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。荧光粉不同, 发出的光线也不同,这就是荧光灯可做成白色和各种彩色的缘由,荧光灯所消耗的电能大部分 用于产生紫外线。光色越偏蓝,色温越高,偏红、橙、黄则色温越低。
#################################################################################
综合认为:护眼灯优选:白炽灯 或 卤钨灯 其次:三基色灯

############################################################################################
明亮的光线给人一种耀眼、明快和严肃的感觉;暗淡的光线则常常表现忧郁、宁静和含蓄的情绪。 主要光源的技术指标:
光源种类 光效(lm/w) 显色指数(Ra) 色温(K) 平均寿命(H)
蜡烛光 1900
煤油灯 2000
闪光灯 5000-6000
白炽灯 10-15 95-99 2400-2800 1000
卤钨灯 25 85-99 3000-3400 2000-5000
碘钨灯 95-100 3200
普通荧光灯(日光灯)70 60-80 5500-6000 10000
三基色 93 85 3200 12000
剡灯 90-95
镝灯 75-95
氙灯 6000
紧奏型荧光 60 85 全系列 8000
高压汞灯 50 45 3300-4300 6000
金属卤灯物灯 75-95 65-92 3000/4500/5600 6000-20000
高压钠灯 100-120 21-23/60/85 1950/2200/2500 24000
低压钠灯 200 85 1750 28000
高频无极灯 50-70 85 3000-4000 40000-80000
LED 灯 90-110 70-80 3000-8000 30000-100000

色温与显色性直观对比:

白炽灯 色温 2500~2900K, 显色性 Ra=95-99 好
卤钨灯 色温 2700~6500K, 显色性 Ra=65-99 好 碘钨灯 色温 3200K, 显色性 Ra=95-100 好
直管荧光灯 标准型色温 3000~6500K, 显色性 Ra=50~79 一般 高显色型色温 2700~6500K, 显色性 Ra=80~89 一般
节能荧光灯 色温 2700~6500K, 显色性 Ra=80~89 一般
高压汞灯 色温 3600~4100K, 显色性差 45 差
高压钠灯 色温 2000K, 显色性差 21-85 差 LED 灯 色温 3000-8000K, 显色性差 70-80 一般

名词解释:
CRI—显色性 常用 Ra 来表示指点数大小, 我们定义太阳的显色性指数为 Ra=100 。
CT—色温,单位 K(开尔文) 我们定义:低于 5000K 的参考黑体辐射;高于 5000K 的参考标准发光体。

光源的色温与显色性

(一)光源的色温

光源的色温是用绝对温度 K 来表示, 是将一标准黑体加热, 温度升高至某一程度时颜色开始由红→浅 红→橙黄→白→蓝白→蓝, 逐渐改变, 利用这种光色变化的特性, 某光源的光色与黑体在某一温度下呈现的 光色相同时, 将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。色温与白炽体的实际温度有一定的内在联系, 但并 不相等。热辐射光源以外的其他光源的光色在色度图上不一定准确地落在黑体轨迹上, 只能用光源与黑体轨 迹最接近的颜色来确定该光源的色温, 这样确定的色温称为相关色温。色温在 3000K 以下时,光色就开始有 偏红的现象, 给人以温暖的感觉。色温超过 5000K 时光色则偏蓝, 给人以清冷的感觉。由于人们所处区域 的气候条件的差异, 通常亚热带的人较喜欢 4000K 以上较高色温的光源照明, 寒带的人较喜欢 4000K 以下 的较低色温的光源照明, 不同色温的光源造成的照明效果的冷暖感觉互补了气候条件的差异。
在绝对黑体(指既不反射也不透射,能吸收落在其上面的辐射的物体)辐射时,以其绝对零度(-273) 为起始点,逐渐加热到一定温度时,黑体便会呈现出有颜色的可见光。如果光源所发出的光的颜色与黑体 在某温度下辐射的光的颜色相同,黑体此时的温度就称为该光源的颜色温度,简称为色温,用绝对温标(K) 计量。T(K)=(t+273c)

(二)光源与色温的关系
绝对黑体在温度升高时不仅辐射的光亮增强,而且其光谱中的蓝紫成分也增加。日常生活中我们可以见
到低功率的灯泡,其光谱成分区趋于黄色。而大功率的灯泡,其光谱成分给人以较白的感觉。自然光照明 的主要光源是太阳光,但由于阳光透过云层时所发生的散射和扩散的影响程度不同,及太阳的高度和各季 节太阳距地球的轴线夹角不同,所以太阳的色温在同一天中也并相同。下面为自然光在几种条件下的色温。 光源条件 色温
日出、日落时的阳光 1800
日出后、日落前半小时的阳光 2400
日出后、日落前一小时的阳光 3500
日出后、日落前一小时半的阳光 4000
日出后、日落前两小时的阳光 4400
平均日光 5400
有白色云雾的蓝天 13000
云雾弥漫的天空 7500– – 8500
云层均匀蔽日的天空 6400– – 7400
北方的蓝色天空 19000—25000

(三)显色性

光源的显色性,是光源的一个重要指标,光源显现被照物体能否正确的呈现物体颜色的性能,它表示 在光源照明下物体的颜色和在标准光源照明下物体的颜色相符合的程度,也就是颜色逼真的程度, 显色性 好的光源对颜色的再现较好, 所看到的颜色也就较接近自然原色, 显色性差的光源对颜色的再现较差, 所 看到的颜色偏差较大。光源的显色性是由光源的光谱功率分布所决定的, 光谱连续的光源显色性好, 物体在 该光源下, 所呈现的颜色就较逼真,评价光源显色性的方法, 用显色指数表示光源的显色性, 即光源的显色 指数用被测光源下物体的颜色与参照光源下物体的颜色相符程度来衡量。光源的显色性优劣与光源的色温 之高低无内在的联系,几种光源的色温可能一致,但显色性却可以完全不同。
显色指数分为一般显色指数(Ra) 和特殊显色指数(R i) 两种。一般显色指数(Ra) 是针对 C IE 规定的 有代表性的 8 种色样, 在被测光源与参照光源下逐一对比, 得出的这 8 种色样的特殊显色指数 R i 的算术 平均值。一般人工光源用 Ra 作为评价显色性的指标。光源的显色指数愈高, 其显色性就愈好。显色性与 参照光源完全相同的, 其显色指数为 100。一般认为 Ra= 100~ 80 显色性优良, Ra= 79~ 50 显色性一般, Ra< 50 显色性较差。但是一般显色指数 Ra 高的光源可能对于某个特定的颜色, 其特殊显色指数 R i 是较 低的, 在选用光源时应注意。

显色分两种:
1。忠实显色 2。效果显色

忠实显色:能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源,其数值接近 100,显色 性最好。 效果显色:要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用 低色温光源照射,能使红色更加鲜艳;采用中等色温光源照射,使蓝色具有清凉感;采用高色 温光源照射,使物体有冷的感觉显色指数与显色性的关系 当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时,会使颜色产生明显的 color
shift,色差程度越大,光源对该色的显色性越差。演色指数系数(Kau fman)仍为目前定义 光源显色性评价的普遍方法。

白炽灯的显色指数定义为 100,视为理想的基准光源。此系统以 8 种彩度中等的标准色样 来检验,比较在测试光源下与在同色温的基准下此 8 色的偏离(Deviation)程度,以测量该 光源的显色指数,取平均偏差值 Ra20-100,以 100 为最高,平均色差越大,Ra 值越低。低于20 的光源通常不适于一般用途。
指数(Ra) 等级 显色性 一般应用
90-100 1A 优良 需要色彩精确对比的场所
80-89 1B 需要色彩正确判断的场所
60-79 2 普通 需要中等显色性的场所
40-59 3 对显色性的要求较低,色差较小的场所
20-39 4 较差 对显色性无具体要求的场所

白炽灯的理论显色指数为 100,但实际生活中的白炽灯种类繁多,应用也不同,所以其 Ra值不是完全一致的。只能说是接近 100,是显色性最好的灯具作为照明光源,除了要求白炽灯显色性高、寿命长之外,还要求它发出的光具有良好的颜色。颜色包 含两方面:白炽灯显色性和色表。人眼直接观察光源时所看到的颜色,称为光源的色表,用色温(CT)表 示;显色性是指光源的光照射到物体上所产生的客观效果,显色性用显色指数(Ra)表示。如果各色物体 受照的效果和标准光源照射时一样,则认为该光源的显色性好(显色指数高);反之,如果物体在受照后颜 色失真,则该光源的显色性就差(显色指数低)。
如果从远处看街道旁的高压汞灯,它发出的光既亮且白。但是当看到被它照射的人的面孔时,看起来 好像在脸上抹了一层青灰,这说明高压汞灯的色表好,但显色性不好。而白炽灯恰恰与之相反,它的光看 上去虽然偏红偏黄,但物体的颜色在它的照射下可以得到真实的表现,这就是说白炽灯的色表不是很好, 但显色性很好。如果将一块蓝布放到低压钠灯下面,蓝布就变成黑色,且低压钠灯发出的光是黄色的,这 说明低压钠灯的色表和显色性都不好。而氙灯的色表和显色性都很好。

从上面这几个例子可以看出,有些光源的色表和显色性都不好(低压钠灯),有些都很好(氙灯),有 些色表好但显色性不好(高压汞灯),有些色表不好但显色性好(白炽灯)。光源的色表和显色性既有区别 又有联系。
蓝色的布为什么到了低压钠灯下面就变黑了呢?日光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等多种颜色的 光按照一定的比例而成的。日光照到某一种颜色的物体(指非透明体)上,物体将其它颜色的光吸收,而 将这种颜色的光反射出来。如蓝布受日光照射后,将蓝光反射出来,而将另外的光吸收,因此在人眼里看 到的这块布就是蓝色的。正是由于日光本身包含了各种颜色的光,再加上各种各种物体对不同颜色的光的 反射(在有些情况下是散射或透射)性能不一样,大自然才在日光的照射下显得五彩缤纷。低压钠灯则不 然,低压钠灯发出的光主要是黄光,当黄光照到蓝布上时,蓝布将黄光全部吸收。蓝布虽能反射蓝光,但 是因为低压钠灯发出的光中基本上没有蓝光,也就不能反射出蓝光来。因此在低压钠灯照射之下,蓝布就 变成黑色的了。
而白炽灯的光谱能量分布是连续的,各种颜色的光都有,因此一般的色彩都能反映出来,有较好的显色 性。但是因它的辐射能量分布偏重于长波方向,因此整体上看来光色偏红偏黄,色表不是很理想。
由此可知,光源的颜色从根本上来说是由它的光谱能量分布决定的。光源的光谱能量分布确定之后, 它的色表和显色性也就确定了。但是不能倒过来认为,由光源的色表可以确定光源的光谱能量分布。光谱 能量分布截然不同的光源可以产生相同的色表,这就是所谓的“同色异谱”现象。高压汞灯发出的光尽管色 表和日光接近,但它的光谱能量分布和日光相差很大,它的光谱中多青光、蓝光而缺少红光,这就是被它 所照的人脸发青灰的缘故。
人工光一般都具有连续光谱成分。在电视节目的制作中,制作人员常常使用多种光源照明,一般情况下均要求其色温相一致。在外景拍摄时,以日光为主的情况下,常用灯光作辅助光,如采用的是低色温灯,就需要向日光色温调整。若是在室内进行拍摄,则可采用两种调整色温的方式,其一是采用高色温照明灯具向自然光靠拢,其二为调整自然光,向低色温灯靠拢。

下面一段摘自某个论坛一个网友写的:
发这个贴,起因是因为拆了个多余的 led 牛眼 射灯,拍照时发现很难清晰的拍出芯片上的型号,于是打开卤素台灯,差别非常明显。 于是对比一下家里几种灯,显色性,卤素灯还是最好的,价格贵的 led 可以和节能灯相比。特别是低档的 led,简直就是渣渣,只能用在走廊阳台之类的地方,或者做夜灯应急。 想起之前,看见论坛里很多人发贴,说是用 led 做工作 灯,或是给孩子当台灯。各位拆友们,害了自己也就罢了,不要害了孩子!!!!!!!

对比用的几个灯如下:

1 号光源:fsl 佛山照明卤素球泡,黄光,1×28w,调光台灯开最亮;
2 号光源:fsl 佛山照明螺旋节能灯,白光,4X8w,踩着板凳拍的,照射距离和台灯同;
3 号光源:未知品牌 H 型节能灯管,暖光,2×36w,踩着板凳拍的,照射距离和台灯同;
4 号光源:嘉兴产 led 吊顶灯 120 颗 3014,白光,16w,踩着板凳拍的,照射距离和台灯同。这个灯拆过,
led 足量的,亮度不错;
5 号光源:某品牌 3.8 元包邮的 led 球泡,白光,3w,踩着板凳拍的,照射距离和台灯同。 拍照用的是手机,一手电路板,一手手机,同一光源环境下拍多张,选取最好的进行对比。拍的是一个 led 灯的电源板,实物很小。
显色性对比非常明显,卤素灯下的颜色最分明,字迹也最清晰。
1 号 卤素 黄光 1×28w
2 号 螺旋节能灯 白光 4X8w
3 号 H 型节能灯 暖光 2×36w
4 号 led 吊顶 白光 16w
5 号 led 球泡 白光 3w。

以下附:照度均匀性、室内反射系数光源显色性、色温的定义
1. 视觉工作对象的正确布置和它如何变化,通常难以预测,因而希望工作面照度处于某种程度的均匀度以 内。在全部平面内,照度不必都一样,但变化必须平缓,
A:作为均匀度,局部工作面的照度最好不大于平均值的 25%。总之,最低值应尽量不低于推荐值,工用 面的照度比应为 10:3 以下(CIE 指南)。
B.对于一般照明,最小照度与平均照度之比规定为 0.8 以上(IES 室内照明标准)。
2.室内反射系数的推荐值(美国照明工程学会) 顶棚 80%(80—90%)
墙壁 50%(40—60%) 桌子工作台机械 35%(25—45%) 地面 30%(20—40%)
摘自《照明手册》P.342 ,日本照明学会编,中国建筑工业出版社。
3. 同一有色物体受到不同光源的照射时所呈现出来的颜色不同,光源的这种使被照物体的颜色再显现出来 的能力称为光源的显色性。
4. 黑体发光是连续光谱,光谱分布仅由温度决定,就是说知道了黑体的温度就知道了它的辐射光谱分布。 这个温度就称为色温 Tc,对于非黑体,当它的光色与某一温度的黑体光色相同时,这时对应黑体的温 度就称为该非黑体的色温。一般情况下白炽灯灯丝的色温比其真实温度大约高 10—50K。日光的平均色 温约为 6000—6500K。

摘自互联网:种不同光源对金瓷修复体颜色的影响
目的:比较在日光色、冷白色和暖色 3 种不同光源下金瓷修复体之间及其与 Vitapan classical 比色板的色 彩差异。方法:应用 CIE1976L*a*b*颜色系统,采用高像素数码摄影及计算机处理技术,在中性灰背景下,采集 3 种光源下 2 组金瓷修复体的 12 件试件与 6 件 Vitapan classical 比色板 A2 比色片的图片,分别测量、分析其色 度值。结果:同种金瓷修复体在 3 种不同光源之间的色度差明显大于 1.5 个 NBS 单位;在日光色光源下金瓷修 复体与比色片的色度差最小。结论:3 种不同光源下金瓷修复体之间及其与 VITA 比色板存在肉眼可见的颜 色差异,日光色光源要优于其他两种。

时至今天(2014 年 12 月):国家对护眼灯也没有一个明确规范标准,导致生产商各自为政,国人或是 一部分企业根本没有良知,完全不负责,纯粹从商业的方面出发,过大吹嘘,夸大或虚假宣传 LED 护眼灯, 甚至连自己也没弄清楚到底什么光源对眼睛伤害最小,只从自己利益最大化出发,弄些嚎头,造些别人根 本听不懂,查不到的名词,误导消费者。 从前是夸日光灯(荧光灯的一类),什么从低频变高频,从交流 变成直流日光灯,有多么多么的好,卖出高价,我记得台灯从低频改成高频后从 30 多元卖出 800 元的天价, 后又从交流日光台灯改成直流日光台灯,活生生从 100 多元卖成 1000 来元,现在的 LED 台灯在前几年也 是卖到 1000-2000 元一盏,直到近来才降到几十元,几百元一盏。 而普通白炽灯才十几到几十元而己。

真应了那句话:在市场上叫卖得最凶的人,往往是想把最糟糕的货物推销出去的商贩!

白炽灯对人眼其实是非常好的,但也存在以下缺点:50Hz 频闪、太亮炫目、太暗色温和显色性大打折
扣,而市场上销售的可调光台灯是以调压来改变亮度克服炫目的,其结果也就会使色温和显色性很差,甚至还不如日光灯,更比三基色灯差。 如果能把以上三个缺点都消除掉:(频闪、太亮炫目、太暗色温及显色性差)。则白炽灯或卤钨灯就成为目前最好的护眼台灯灯源(最大缺点是不节能):

解决方法:
1. 将直流电以恒压恒流方式供给白炽灯或卤素灯;
2. 采用一种很方便的遮挡方式来消除太亮炫目, 太暗色温及显色性差的缺点。 然而,市场上根本就没有用这种方式来改变白炽台灯所面临的问题。白炽灯或卤素灯在改良制程和工
艺后,在灯里添加相应的气体和卤素剂后,能提高色温,而显色性却几乎不受影响,而由于作为台灯用, 所以实际功率并不需要太大,10W 左右就完全能满足照明需求,所以纯粹的为了节约能效去选择 LED 或是荧光灯,仅仅是为了减少几瓦的能耗根本没有多大意义。 说到这,我真有一种想做一款真正能保护眼睛的护眼台灯的冲动。但一直不敢做,因为成本不是太低也不太高,看看淘宝上的买家,几十元包邮的所谓“真正 LED 护眼灯卖得狂热”,八、九百元的高档 LED 护眼灯也卖得狂热,而荧光护眼台灯基本过气,三基色护眼台灯也很少人问津,试想,如果用一个不低也 不高的成本做出一盏去掉了三个缺点的真正的护眼的白炽灯台灯,又会有几个慧眼的消费者能相信并且购 买呢,赶潮流的消费者确实不少,而真正买来实用的消者真的不多。

常见解种颜色:红色、绿色、蓝色、黄色、青色、品红色、白色
三基色:红色、绿色、蓝色
由三基色混合:红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=品红色 红色+绿色+蓝色=白色

image002
image004

写下此文参考了摄影技术、建筑采光标准、百度了太阳光谱、常用照明光源的光谱分析及对 视力的影响, ……等资料。

补充说明:碘钨灯如果做成台灯,色表和显色性比白炽灯和卤钨灯更优秀,但因电路复杂, 成本高,卖价更高,所以在谈讨里暂不考虑应用于护眼台灯。

原文:http://wenku.baidu.com/link?url=ME26Y4K-NsHO2SBNidjOijxTc9vUN_zRU4K7y5WaN10bSETWEUJIp2LhhKA9cKIgJzC24xXPeYNN3RvkqZc9Nv6YyTloCqYjmT_bVH0oBd7

Share

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

您可以使用这些HTML标签和属性: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code class="" title="" data-url=""> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong> <pre class="" title="" data-url=""> <span class="" title="" data-url="">