趙如雪，孫文良，汪廣業(yè)，鄒念育

(大連工業(yè)大學(xué) 光子學(xué)研究所，大連 116034)

熒光臺(tái)燈與LED臺(tái)燈的照度測(cè)試對(duì)比

趙如雪，孫文良，汪廣業(yè)，鄒念育

(大連工業(yè)大學(xué) 光子學(xué)研究所，大連 116034)

為了對(duì)比熒光臺(tái)燈與LED臺(tái)燈在視覺作業(yè)中照度的實(shí)際數(shù)值，隨機(jī)選擇了4盞功率均為11 W，色溫分別為5 000 K、4 500 K、5 000 K和4 500 K的三基色熒光臺(tái)燈，2盞功率分別為4.8W和4W，色溫分別為5 000 K、4 500 K的LED臺(tái)燈在寢室正常學(xué)習(xí)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示，大部分臺(tái)燈照度數(shù)值偏低，不能達(dá)到GB/T 9473—2008《讀寫作業(yè)臺(tái)燈性能要求》規(guī)定的照度值。同等功率的臺(tái)燈在照度上存在不同等級(jí)的差異，功率僅4 W和4.8 W的LED臺(tái)燈與功率11 W的熒光臺(tái)燈在照射面積相同、照度值相近時(shí)，光效卻是熒光臺(tái)燈的2.5～3倍。

臺(tái)燈；照度；實(shí)驗(yàn)；標(biāo)準(zhǔn)

0 引 言

我國(guó)臺(tái)燈的普及率很高，但由于存在體積大，依賴固定電源而無法斷電使用等缺陷，我國(guó)的臺(tái)燈行業(yè)還有很大的發(fā)展空間。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的臺(tái)燈種類樣式繁多，按燈泡的類別分為白熾燈、節(jié)能燈、LED 燈。LED 臺(tái)燈是以發(fā)光二極管為光源的臺(tái)燈，具有體積小、耗電低、使用壽命長(zhǎng)、無毒環(huán)保、安全可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，使LED 燈具從室外裝飾、景觀照明，逐漸發(fā)展到家用照明。我國(guó)臺(tái)燈產(chǎn)業(yè)近幾年呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)LED照明燈具的企業(yè)就有5 000余家。自2010年以來，國(guó)內(nèi)的LED 臺(tái)燈銷量平均增幅達(dá)35%。而目前仍占據(jù)臺(tái)燈市場(chǎng)的熒光臺(tái)燈存在電磁輻射及頻閃問題，在長(zhǎng)時(shí)間的視覺作業(yè)中易產(chǎn)生眼部酸痛，導(dǎo)致視力下降。LED臺(tái)燈則是低壓直流發(fā)光，從根本上避免了電磁輻射及頻閃帶來的危害。評(píng)價(jià)臺(tái)燈是否起到“護(hù)眼”功能，還需考慮光源的色度和光度學(xué)特性是否滿足讀寫作業(yè)要求，因此有必要測(cè)試對(duì)比熒光臺(tái)燈與LED臺(tái)燈在照度及照度均勻性上的效果。文章隨機(jī)選擇4盞功率均為11 W的三基色熒光臺(tái)燈，2盞功率分別為4 W和4.8 W的LED臺(tái)燈進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，以確定其在照度及照度均勻性上的效果。

1 實(shí)驗(yàn)光環(huán)境與光源的基本情況

為了使實(shí)驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)更接近實(shí)際生活用燈的效果，選擇學(xué)校宿舍夜晚混合照明的光環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。寢室內(nèi)燈具及家具布置見圖1。選用4盞功率均為11 W的三基色熒光臺(tái)燈及2盞功率分別為4.8 W和4 W的LED臺(tái)燈進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，基本參數(shù)見表1。測(cè)試中臺(tái)燈出光口距水平桌面垂直距離均為30 cm，為了減小測(cè)量誤差及無關(guān)因素的影響，設(shè)置數(shù)字式照度計(jì)每組數(shù)據(jù)延遲10 s測(cè)量，每隔3 s取一個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)測(cè)10組數(shù)據(jù)，再取其平均值，即為該測(cè)試點(diǎn)的照度值。

測(cè)試以燈具出光口幾何中心的垂直投影點(diǎn)為圓心，位于眼睛正前方，在燈具的投射范圍內(nèi)，離圓心的半徑距離為500 mm的三分之一扇形內(nèi)，以30°為間隔，在半徑線上進(jìn)行照度測(cè)量，測(cè)試間隔為100 mm，包括圓心。半徑所在直線編號(hào)分別為A，B，C，D，E，每條直線上測(cè)試點(diǎn)的序號(hào)為0～5。4盞熒光臺(tái)燈編號(hào)分別為T1、T2、T3、T4，2盞LED臺(tái)燈編號(hào)分別為L(zhǎng)1、L2。照度測(cè)試區(qū)域如圖2所示。

圖1 寢室尺寸及燈具、家具布置示意圖

圖2 照度測(cè)試區(qū)域示意圖

臺(tái)燈編號(hào)光源類型型號(hào)功率/W色溫/KT1三基色熒光臺(tái)燈MT?2811B115000T2三基色熒光臺(tái)燈MT?3311114500T3三基色熒光臺(tái)燈MT?2362115000T4三基色熒光臺(tái)燈MT?3218?5114500L1LED臺(tái)燈KM?7607A4．85000L2LED臺(tái)燈HL?53024．04500

2 測(cè)試項(xiàng)目及依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

GB 50034—2004《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)》規(guī)定，辦公室照明質(zhì)量指標(biāo)主要有照度、統(tǒng)一眩光值(UGR)和一般顯色指數(shù)(Ra)。按照GB 50034—2004《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，居住建筑標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量的參考平面為0.75 m高度的水平面，該實(shí)驗(yàn)對(duì)作業(yè)桌面照度進(jìn)行測(cè)量，桌面高度為0.75 m，基本符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。實(shí)驗(yàn)所用照度計(jì)為TA8130系列數(shù)字式照度計(jì)，符合JJG 245—2005《光照度計(jì)檢定規(guī)程》對(duì)照度計(jì)計(jì)量性能的要求。該測(cè)試主要對(duì)熒光臺(tái)燈及LED臺(tái)燈在視覺作業(yè)上照度值進(jìn)行測(cè)量。首先根據(jù)GB 17743—2007《電氣照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限制和測(cè)量方法》中對(duì)光源穩(wěn)定時(shí)間的要求，將熒光臺(tái)燈打開15 min待其光源穩(wěn)定后，根據(jù)GB/T 9473—2008《讀寫作業(yè)臺(tái)燈性能要求》中遮光性實(shí)驗(yàn)及照度試驗(yàn)要求嚴(yán)格進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。

遮光性要求：眼睛距讀寫桌面的高度400 mm，離光源中心的水平距離600 mm處，朝燈看去，應(yīng)看不到反射器內(nèi)壁及光源。遮光性試驗(yàn)如圖3所示。

眼睛距讀寫桌面的高度400 mm是基于成人的高度。孩童的眼睛距讀寫桌面的高度可能更低一些。

圖3 遮光性試驗(yàn)示意圖

照度要求：以燈具出光口幾何中心的垂直投影點(diǎn)為圓心，位于眼睛的正前方，靠近眼睛一側(cè)的投射范圍內(nèi)，離圓心的半徑距離為300 mm的三分之一扇形以內(nèi)，AA級(jí)照度應(yīng)大于500 lx，A級(jí)照度應(yīng)大于250 lx；離圓心的半徑距離為500 mm的三分之一扇形被前面的扇形截下的區(qū)域以內(nèi)，AA級(jí)照度應(yīng)大于300 lx，A級(jí)照度應(yīng)大于 150 lx。每個(gè)區(qū)域內(nèi)的照度均勻度(最大值/最小值)不得大于3。照度及其均勻度的要求如表2所示。

表2 GB/T 9473照度及其均勻度的要求

3 測(cè)試結(jié)果分析及建議

該測(cè)試在混合照明的光環(huán)境下進(jìn)行，測(cè)試的學(xué)生寢室為上鋪下桌，由圖1可以看出，由于床的遮擋作用，測(cè)試區(qū)域受熒光燈管照射的區(qū)域?qū)挾燃s11 cm，與圖2顯示的序號(hào)5測(cè)試區(qū)域較吻合，由此可見，表3中照度分布圖序號(hào)5區(qū)域的照度值是臺(tái)燈與寢室熒光燈共同照射產(chǎn)生的。

從表3可以看出，隨機(jī)測(cè)試的6盞臺(tái)燈，照度值差距較大。最大可超過1 000 lx，而最小的卻不足100 lx。無論是熒光臺(tái)燈還是LED臺(tái)燈，被測(cè)視覺作

業(yè)面的照度值大部分都低于表2中規(guī)定的照度標(biāo)準(zhǔn)值。由此也反映出目前臺(tái)燈市場(chǎng)產(chǎn)品良莠不齊的現(xiàn)象。此外，對(duì)于照度均勻度，由于測(cè)試環(huán)境中寢室熒光燈管的存在使區(qū)域“3～5”的照度均勻度普遍偏大。在區(qū)域“0～3”，熒光臺(tái)燈T1和T4的照度均勻度大于3，不符合表2中對(duì)照度均勻度的規(guī)定。相比熒光臺(tái)燈，LED臺(tái)燈的照度均勻度皆小于3，符合GB/T 9473—2008《讀寫作業(yè)臺(tái)燈性能要求》中對(duì)照度均勻度的規(guī)定。從圖4中的臺(tái)燈照度分布圖也可直觀地看出各區(qū)域照度的分布狀況。

表3 熒光臺(tái)燈及LED臺(tái)燈照度及均勻度

注：區(qū)域“0～3”為圖2所示各編號(hào)線上所有序號(hào)為0和3的點(diǎn)及半徑圍成的區(qū)域。區(qū)域“3～5”同理。

圖4 視覺作業(yè)面照度測(cè)試結(jié)果

從圖4的照度分布圖可以明顯地看出，盡管熒光臺(tái)燈的功率約是LED臺(tái)燈的2.3～2.7倍，但熒光臺(tái)燈T1，T2，T3的照度卻不及4.8 W的LED臺(tái)燈照度，對(duì)于相同的照射面積，當(dāng)照度近似時(shí)，LED臺(tái)燈的光效大約是熒光臺(tái)燈光效的2.5～3倍。LED臺(tái)燈的高光效，也體現(xiàn)了其將電能轉(zhuǎn)換為光源光通量的能力較強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保。

盡管LED臺(tái)燈彌補(bǔ)了傳統(tǒng)熒光臺(tái)燈由于頻閃、輻射產(chǎn)生的缺陷，但目前市場(chǎng)上銷售的很大一部分LED臺(tái)燈使用小功率的LED作為光源，存在照度不足的問題。且大多LED臺(tái)燈采用的白光LED光源是藍(lán)光芯片涂上黃色熒光粉，激發(fā)產(chǎn)生白光，缺少波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光成分，由光子能量公式E=hc/λ可知，波長(zhǎng)較短的藍(lán)光所攜帶的能量較高，所以色溫偏高，有的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過室內(nèi)照明適宜的色溫范圍。所以，LED藍(lán)色光譜在臺(tái)燈近距離使用時(shí)對(duì)眼睛的危害有待解決。

面對(duì)臺(tái)燈市場(chǎng)形形色色的臺(tái)燈，消費(fèi)者在選購(gòu)臺(tái)燈時(shí)首先要看臺(tái)燈是否有產(chǎn)品合格證和國(guó)家安全強(qiáng)制認(rèn)證標(biāo)志CCC，即“3C”標(biāo)志。

消費(fèi)者還可很方便地通過手機(jī)來檢測(cè)臺(tái)燈是否存在頻閃現(xiàn)象。將手機(jī)對(duì)準(zhǔn)光源，手機(jī)屏幕上有灰白相間的條紋閃爍為有頻閃。目前消費(fèi)者對(duì)臺(tái)燈的要求不僅僅滿足于照明，考慮到視覺舒適性。臺(tái)燈應(yīng)有相當(dāng)數(shù)量的上射光線，以上射光線照明四周環(huán)境。臺(tái)燈的側(cè)面應(yīng)透光，以免造成太亮或太暗的情況。臺(tái)燈高度應(yīng)大于40 cm，最好可調(diào)節(jié)適應(yīng)讀者不同的照明需要。選擇好的臺(tái)燈固然重要，但消費(fèi)者不能一味地把減緩視覺問題寄托在臺(tái)燈上，也要注意臺(tái)燈使用時(shí)存在的問題。

作業(yè)-背景亮度比取決于正常的作業(yè)面與背景工作面之間的亮度差。對(duì)于長(zhǎng)期的紙面工作并改善視覺疲勞，中等亮色調(diào)的亞光工作面能提供柔軟、舒適的背景。臺(tái)燈工作時(shí)，對(duì)周圍和作業(yè)照明，在桌子的前面或側(cè)面使用直接照明或間接照明的壁燈或低亮度天花板安裝式燈具。

在使用臺(tái)燈時(shí)也不能忽視臺(tái)燈擺放位置的重要性，應(yīng)注意不能放在人的正前方，以免在紙上產(chǎn)生反射眩光(臺(tái)燈位于正前方的擺放位置見圖5) 。臺(tái)燈的擺放位置還應(yīng)注意避開手的遮影(如右手寫字，臺(tái)燈宜放在左側(cè)，見圖6) 。

近視的形成與用眼不當(dāng)有很大關(guān)系，用眼過度是形成近視的重要原因。防治近視的關(guān)鍵還是養(yǎng)成科學(xué)用眼的習(xí)慣，注意自身的用眼衛(wèi)生，看書時(shí)坐姿一定要正確，最好每45 min休息一次，避免眼睛過于疲勞。此外，要盡量減少使用電子產(chǎn)品的時(shí)間，避免輻射對(duì)眼睛造成的傷害。

圖5

圖6

4 小 結(jié)

通過對(duì)4盞11 W三基色熒光臺(tái)燈及2盞功率分別為4.8 W和4 W的LED臺(tái)燈照度的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)LED臺(tái)燈在照度均勻度及光效上體現(xiàn)了很好的品質(zhì)，但在讀寫作業(yè)照明上，LED臺(tái)燈功率小，部分LED臺(tái)燈照度仍不達(dá)標(biāo)。此外，高色溫的LED臺(tái)燈存在藍(lán)光問題，長(zhǎng)時(shí)間使用對(duì)讀者視覺可能造成傷害，因此，將LED應(yīng)用于視覺作業(yè)臺(tái)燈還需進(jìn)一步完善。但考慮到光源頻閃、光效、壽命、節(jié)能環(huán)保等方面，在視覺作業(yè)臺(tái)燈上，LED具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

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Contrast of illuminance measurement of fluorescent and LEDs

Zhao Ruxue， Sun Wenliang，Wang Guangye，Zou Nianyu

(Ddalian Polytechnic University of Research Institute of Photonics，Dalian 116034，P.R.China)

In order to compare the fluorescent lamp and LED lamp illuminance of actual values in the visual task， randomly chose 4 three-band fluorescent lamps with 11 W power， color temperature， respectively for 5000 k， 4500 k， 5000 k and 4500 k .Two power 4.8 W and 4 W， color temperature of 5000 k， 4500 k， respectively LED desk lamp in the bedroom comparison test under the normal learning environment.Results showed that most of the desk lamp illuminance is low， cannot achieve the reading and writing assignment desk lamp performance requirements(GB/T 9473-2008) specified in the illuminance.The desk lamp of the same power of different grade differences in the intensity of illumination， power only 4 W and 4.8 W LED desk lamp and power 11 W fluorescent lamp and the light area is same， illuminance is close， photosynthetic efficiency is 2.5-3 times of the fluorescent lamp.

table lamp； illuminance；experiment； standard

2016- 01-18

2014年遼寧省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(遼教發(fā)[2014]154)；2014年遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目(UPRP20140139)；2013年遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(L2013213)；2014年大連市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014A11GX050)；2014年大連市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014A11GX052)

趙如雪(1993-)，女，主要從事光源與照明研究。