閆彥紅， 王來(lái)力， 顧冰菲

(1. 浙江紡織服裝科技有限公司， 浙江 杭州 310009； 2. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018)

隨著全球范圍內(nèi)發(fā)展中國(guó)家城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，個(gè)人機(jī)動(dòng)車擁有量迅猛增長(zhǎng)，交通事故已成為困擾現(xiàn)代城市居民的主要社會(huì)問(wèn)題之一，交通事故是我國(guó)0～17歲少年兒童受傷致死的重大原因之一。因可見(jiàn)度不足，兒童著裝不醒目等原因造成的交通事故頻發(fā)，如在繁忙的城市交叉口、居民小區(qū)的出入口等地段，易因?yàn)橛^察不周而遭遇事故，因此，兒童出行的安全問(wèn)題越來(lái)越受到重視，增加兒童出行的可見(jiàn)性和識(shí)別度成為亟待解決的問(wèn)題。

安全服裝通常指具有防護(hù)功能的服裝，將安全要求設(shè)計(jì)于服裝之上用來(lái)消除外界對(duì)人體產(chǎn)生的安全隱患[1]。安全服裝通常以人體工程學(xué)分析為基礎(chǔ)，系統(tǒng)、全面地考慮人體特殊活動(dòng)(作業(yè)) 下的危險(xiǎn)性，以服裝包裝設(shè)計(jì)為載體，結(jié)合服裝款式、色彩和面料，融入服裝流行因素和設(shè)計(jì)工藝技巧[2]。

彩色夜光纖維[3]是一種新型的高科技功能纖維，該纖維不含有放射性元素,對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生傷害[4],可廣泛應(yīng)用于紡織服裝產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)[5-7]。彩色夜光纖維在白天吸收光能，在夜間釋放光能，從而達(dá)到自發(fā)光效果[8-9]。將彩色夜光纖維用于開(kāi)發(fā)兒童夜行安全服裝，可使服裝具有自發(fā)光功能，從而起到警示和提醒作用，解決兒童夜間活動(dòng)安全問(wèn)題。但由于彩色夜光纖維在光照環(huán)境下有不同的顏色，在黑暗環(huán)境下可發(fā)出不同顏色的光，且顏色對(duì)光色具有一定的影響[10-11]，因此，由夜光纖維開(kāi)發(fā)的兒童夜行安全服裝對(duì)人眼的視覺(jué)作用是顏色與光色相互作用的復(fù)雜過(guò)程。

一般情況下，人眼對(duì)于顏色變化比亮度變化更為敏感，在明視覺(jué)下，人眼對(duì)555 nm波長(zhǎng)的光最為敏感，而在暗視覺(jué)下人眼對(duì)507 nm波長(zhǎng)的光最為敏感[12]，因此，兒童夜光安全服裝對(duì)人眼的視覺(jué)作用不能簡(jiǎn)單由物理儀器測(cè)得，需要通過(guò)等效亮度來(lái)研究。等效亮度與光色的色品坐標(biāo)和發(fā)光亮度有關(guān)，表示光色的視亮度與參考白光的視覺(jué)效果的關(guān)系，等效亮度越大，該光色視亮度效率越高。為使等效亮度更加切合實(shí)際，本文設(shè)計(jì)計(jì)算了2°(明視覺(jué))和10°(暗視覺(jué))下兒童安全服裝的等效亮度，研究不同顏色夜光纖維搭配制成的兒童夜行安全服裝實(shí)測(cè)亮度與等效亮度之間的關(guān)系，揭示等效亮度的變化規(guī)律，以期為研究人眼對(duì)兒童夜光安全服裝的實(shí)際可視情況提供理論參考。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

藍(lán)、白色夜光縫紉線：由夜光纖維經(jīng)加捻而成,常熟江輝纖維制品科技有限公司提供。

新型夜光涂層面料：以滌綸磨毛面料[13]作為基布，選用SrAl2O4:Eu2+,Dy3+為發(fā)光材料。在涂層漿料中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的發(fā)光材料、藍(lán)色顏料及其他印染助劑，然后將涂層漿料刮涂在基布上，高溫烘干制得新型夜光涂層面料，由常熟江輝纖維制品科技有限公司提供。

1.2 兒童夜光安全服裝的制作

采用DG/ML繡花軟件設(shè)計(jì)圖案，利用勝佳(SJ)系列單頭電腦繡花機(jī)進(jìn)行圖案繡織，樣品制備方案如表1所示。以白色和藍(lán)色夜光縫紉線為發(fā)光原料，采用平針繡在兒童T恤上，繡織10 cm×10 cm 正方形發(fā)光圖案。然后以藍(lán)白條紋和白色新型夜光涂層滌綸面料為發(fā)光原料，以貼布繡方式在兒童T恤上繡織10 cm×10 cm正方形發(fā)光區(qū)域。樣品實(shí)際效果圖如圖1～4所示。

表1 實(shí)驗(yàn)樣品制作方案Tab.1 Experimental sample

圖1 白色繡花T恤Fig.1 T-shirt with white embroidery pattern. (a) With light; (b) Without light

圖2 藍(lán)白繡花T恤Fig.2 T-shirt with white-blue embroidery pattern. (a) With light; (b) Without light

圖3 藍(lán)白條紋T恤Fig.3 T-shirt with white-blue stripes.(a) With light; (b) Without light

圖4 白色絨布T恤Fig.4 T-shirt with white flannel. (a) With light; (b) Without light

1.3 性能測(cè)試

采用SC-10型熒光分光光度計(jì)測(cè)試樣品的發(fā)射光譜，檢測(cè)波長(zhǎng)為365 nm，檢測(cè)波長(zhǎng)間隔為5 nm，電壓為380 V。

采用PR-305型熒光余輝亮度測(cè)試儀測(cè)試樣品的余輝亮度，實(shí)驗(yàn)前首先將樣品在暗室中放置24 h，確保余輝亮度衰減完畢。照度設(shè)置為1 000 lx，光照時(shí)間為15 min，光照結(jié)束10 s開(kāi)始測(cè)量，測(cè)試時(shí)間間隔為1 s。

2 結(jié)果與討論

2.1 色品坐標(biāo)的計(jì)算

圖5示出4件樣衣的發(fā)射光譜圖。可知：白色繡花、藍(lán)白繡花和白色絨布的發(fā)射光譜主要涵蓋了波長(zhǎng)為380～600 nm，從紫外光到可見(jiàn)光的光譜波段；發(fā)射峰在430～450 nm范圍內(nèi)主要是發(fā)出藍(lán)色光，其中藍(lán)白繡花樣衣的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度最大，而藍(lán)白條紋樣衣的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度最小。

圖5 4件樣衣發(fā)射光譜Fig.5 Emission spectra of 4 kinds of samples

樣衣發(fā)射光光色色品坐標(biāo)(x，y)可通過(guò)發(fā)射光光色三刺激值(X,Y,Z)計(jì)算得到。光色的三刺激值可通過(guò)樣衣發(fā)射光光譜分布P(λ)與三原色波長(zhǎng)相關(guān)的函數(shù)計(jì)算得到，計(jì)算公式為：

(1)

(2)

(3)

由式(1)～(3)計(jì)算得到X、Y、Z值，再由式(4)計(jì)算得到色品坐標(biāo)(x，y)。

(4)

根據(jù)樣衣發(fā)射光譜以及式(1)～(4)，分別計(jì)算出在2°視場(chǎng)的色品坐標(biāo)(x2、y2)和10°視場(chǎng)的色品坐標(biāo)(x10、y10)，結(jié)果如表2所示。

表2 樣品的色品坐標(biāo)Tab.2 Color chromaticity coordinates of samples

2.2 等效亮度分析

圖6示出樣衣的余輝衰減曲線圖。可知，樣衣的發(fā)光亮度隨時(shí)間的變化呈遞減趨勢(shì)。在光照停止時(shí)刻，發(fā)光亮度由大到小順序?yàn)榘咨q布>白色繡花>藍(lán)白繡花>藍(lán)白條紋。在停止光照后100 s內(nèi)亮度衰減速率最快，藍(lán)白繡花余輝亮度小于藍(lán)白條紋樣衣。100～400 s內(nèi)亮度衰減速率緩慢，400 s時(shí) 4件樣衣的發(fā)光亮度基本不再變化，且趨于一致。

圖6 樣衣余輝衰減曲線圖Fig.6 Decay curves of samples

余輝衰減曲線反映了樣衣的實(shí)測(cè)亮度隨時(shí)間的變化規(guī)律，但并不能表示人眼實(shí)際的視覺(jué)情況，需要轉(zhuǎn)換成等效亮度來(lái)進(jìn)行比較。國(guó)際照明委員會(huì)建議了2°視場(chǎng)和1°視場(chǎng)下將亮度換算成等效亮度的經(jīng)驗(yàn)公式[12]：

E2=10c(x2,y2)L

(5)

式中：E2為2°視場(chǎng)下等效亮度；L為亮度(物理亮度，即用亮度計(jì)測(cè)得)，cd/m2；x2、y2為色品坐標(biāo)。c(x2,y2)計(jì)算公式為

(6)

將式(5)中的2°視場(chǎng)的色品坐標(biāo)(x2、y2)換為10°視場(chǎng)的色品坐標(biāo)(x10、y10)，便得到在10°視場(chǎng)中的等效亮度，公式為

E10=10c(x10,y10)L

(7)

由式(5)、(7)可得樣品等效亮度與實(shí)測(cè)亮度的比值，即E/L=10c(X，Y)，該比值可有效表明樣品等效亮度與實(shí)測(cè)亮度的之間的關(guān)系，其值如表3所示。

表3 樣品等效亮度和實(shí)測(cè)亮度的比值Tab.3 Values of E/L of luminous samples

從表3可知，4件樣衣的等效亮度和實(shí)測(cè)亮度的比值均大于1，說(shuō)明樣衣的可視效率都較高，人眼可視亮度均大于由儀器測(cè)得的亮度。4件樣品等效亮度和實(shí)測(cè)亮度的比值之間相差不明顯，說(shuō)明可視效率沒(méi)有明顯差別，藍(lán)白條紋貼布的比值最高，即可視效率最高。白色繡花的等效亮度和實(shí)測(cè)亮度的比值高于白色絨布，說(shuō)明白色繡花的可視效率比白色絨布高。藍(lán)白繡花的等效亮度和實(shí)測(cè)亮度的比值高于白色繡花，藍(lán)白條紋貼布的等效亮度和實(shí)測(cè)亮度的比值高于白色絨布，即多色搭配的夜光纖維材料之間光色的干涉對(duì)樣衣的可視效率起到積極的作用。10°視場(chǎng)的等效亮度和實(shí)測(cè)亮度的比值均低于2°視場(chǎng)，說(shuō)明樣衣在大視角情況下的可視效率比小視角情況下的可視效率低。

利用式(5)、(7)計(jì)算得到2°視場(chǎng)和10°視場(chǎng)時(shí)的等效亮度，結(jié)果如圖7所示?？芍?，相比實(shí)測(cè)亮度，4件樣衣的可視亮度均有所提高，2°視場(chǎng)和10°視場(chǎng)下的可視亮度相差不明顯，樣衣等效亮度的穩(wěn)態(tài)發(fā)光亮度由強(qiáng)到弱依次為白色絨布、白色繡花、藍(lán)白條紋、藍(lán)白繡花。由以上分析可知：顏色性能使得樣衣對(duì)人眼的視看效果有所提高，但亮度仍起到主要作用，實(shí)測(cè)亮度越高，等效亮度也越高，視看效果越好。等效亮度隨時(shí)間變化與實(shí)測(cè)亮度隨時(shí)間變化相似，由快、中、慢3個(gè)衰減階段組成：在10～100 s內(nèi)衰減速率最快；100～400 s內(nèi)衰減速率緩慢；400 s 時(shí)4件樣衣的等效亮度趨于穩(wěn)定，說(shuō)明當(dāng)時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)，4件樣衣的視覺(jué)效率近似于相等，對(duì)人眼的視覺(jué)效果沒(méi)有明顯差別，可同等作用于人眼，起到相同的警示和提醒作用。

圖7 樣衣等效亮度曲線圖Fig.7 Equivalent luminance curves of samples. (a) With field of view 2°；(b) With field of view 10°

3 結(jié) 論

本文實(shí)驗(yàn)制備的4件樣衣在2°和10°視場(chǎng)時(shí)的等效亮度均大于實(shí)測(cè)亮度，顏色性能對(duì)視覺(jué)效果起積極作用，提高了人眼對(duì)樣衣的識(shí)別程度。雙色夜光面料比單色夜光面料的可視效率好，實(shí)測(cè)亮度越高，可視效率越好，因此，在設(shè)計(jì)夜光兒童夜行安全服裝時(shí)可采用發(fā)光亮度高的多種顏色彩色夜光纖維、面料搭配使用，可有效提高安全服裝的識(shí)別程度。

夜光纖維的等效亮度隨時(shí)間的衰減變化規(guī)律與實(shí)測(cè)亮度相似，亮度衰減分為快、中、慢3個(gè)階段。樣衣在停止光照后短時(shí)間內(nèi)可視效率變化較大，人眼對(duì)4件樣衣的識(shí)別程度也有明顯不同，但在一定時(shí)間后，可視效率不再有明顯變化，人眼對(duì)樣衣視覺(jué)效果也逐漸趨于穩(wěn)定，且各樣衣的人眼識(shí)別程度趨于相似。

FZXB