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深圳灯管局吴春海:LED路灯色温很关键

  来自深圳市灯光环境管理中心的吴春海先生于9月6-7日在2009LED照明技术及发展论坛发表《LED路灯色温的思考与选择》的精彩演讲,光电新闻网进行了全程了跟踪报道。

  从照明角度看待LED路灯,主要有光效、配光、光衰、色温(光色)等四大问题。近年来,LED路灯技术日新月异,光学性能提高很快。从我们近期组织的LED路灯测试结果来看,27款LED路灯中已有6款整灯光效超过70Lm/W,最高达81.5Lm/W;配光水平大为提高,均匀度相比高压钠灯已有优势;光衰问题明显改善,相比其它光源并不逊色。

  在此背景下,色温问题开始浮出水面,上升为LED路灯的主要矛盾之一,成为近期业界关注的焦点。确实,路灯是城市夜晚的“调光师”,其色温决定夜晚“底色”,与市民的日常生活密切相关。因此,LED路灯色温问题在规模应用前亟待解决,否则可能成为推广的巨大障碍。目前,这种情况已在一些城市中出现,还将会在更多城市中应验。

  吴春海先生通过分析色温的生理和心理属性,探讨其与亮(照)度、舒适感的关系,并结合LED路灯测试,提出切合目前技术水平的色温区间。

  思考一:LED路灯色温研究应侧重生理性还是心理性?
  作为新光源,LED路灯不可避免地与现有主流照明,特别是高压钠灯反复比较,色温正是其中主要的分歧点。LED路灯支持者认为,高色温白光用于道路照明有中间视觉效应,可视性好,感觉比低色温黄光更明亮;高压钠灯支持者则认为,黄光透雾性好,感觉温暖,比白光更受市民欢迎。以上说法,自有其逻辑和理由,也有一定合理性。不过,仅把不同色温的优缺点罗列比较,并不能找出LED路灯在色温方面所面临的主要矛盾,对解决问题于事无补,无助LED路灯的推广应用。

  因此,吴春海先生提出从属性角度研究色温,即生理性和心理性。毫无疑问,色温兼具生理和心理两种属性,某些指标甚至密不可分。例如,光的透雾性影响驾驶者的辨识能力和反应速度,属于生理性;同时,透雾能力差使驾驶者感觉朦胧,精神高度紧张,属于心理性。不过,从研究角度,我们有必要分别对待,把各项指标、方法、内容等分类,找出LED路灯色温在规模推广前最需要解决的难题。

  从表一可看到,生理性研究主要包括可视度、辨识能力等指标,需要科学家通过精心设计的实验去获取;心理性研究主要包括舒适感、满意度等指标,需要对足够数量的市民进行情景调查和问卷调查。生理性研究基于专业判断,其话语权掌握科学家手里,由于LED路灯可用于道路照明已是业界共识,所以不会成为规模推广的障碍。而心理性研究则不同,其结果取决于广大市民的主观感受,由于LED路灯将会改变城市夜晚的既有“底色”,市民的接受程度显得非常重要。因此,在规模推广前,心理性研究比生理性研究更紧迫。

  目前,已有不少城市以市民对白光接受程度低为由拒绝高色温LED路灯,使业界在LED路灯的光效和色温选择上陷入两难境地,应该光效优先还是色温优先。



  思考二:LED路灯是否不适合道路照明?
  现在一些路灯单位明确表示偏爱黄光,也有部分专家和研究机构宣称中国人喜欢3000-4000K的暖白光,更多的LED路灯企业则认为白光感觉很好。众说纷纭,不一而足。

  在此,有必要重温一个被反复提起的案例:1999年,某国际品牌在国内推广金卤灯,深圳很多主干道,包括深南大道,都换成白光的金卤灯(6000-6500K)。初时效果尚算不错,但好景不长,2000年后开始有市民投诉,2001、2002年投诉达到高峰,反映白光昏暗,感觉不好。自此之后,深圳的主干道逐渐换回黄光的高压钠灯。同时这一幕,也在其它城市上演。作为亲历者,本人认可该事实,但并不认同该案例被解读为深圳市民不喜爱白光甚至中国人不喜爱白光。因为刚安装时并无市民投诉,投诉出现在一年后,以两到三年时最多。根据投诉出现后的路面测量数据,金卤灯光衰严重,亮(照)度明显下降,沥青路面照度仅10Lx左右。因此,白光在道路照明中不被接受,可能不仅仅是高色温,而在于高色温与低亮(照)度的共同作用。根据图一解释,刚安装时亮(照)度较高,尚在舒适区,不会感到昏暗。很不幸,金卤灯光衰严重,一年后亮(照)度明显下降,落到了阴晦区,投诉出现。

  基于心理感受的复杂程度,没有科学的调查和足够的样本,不能简单判断白光与黄光的优劣,更不能断定LED路灯不适合道路照明。在LED路灯测试中,我们组织深圳市市政设计院的12位道路照明设计人员到现场问卷调查,结果黄光、暖白、中性白、冷白的喜爱者各为3位(见表二)。虽然样本数量有限,但却充分说明不同个体对不同色温各有喜好,甚至专业人员群体也是这样。

  因此,在色温研究上不能预设立场,只有结合亮(照)度和环境情况进行认真研究,才可能得到真正答案。从大方向来说,个人认为道路照明可能会重复室内照明的进程,白光将会成为未来的主流方向(见图二)。

 

 

     


  选择:暖白、中性白还是冷白?
  在道路照明,为提高人的舒适感和满意度,高色温光源相比低色温需要适当提高亮(照)度,但所需幅度并不大。以LED路灯测试为例,27款LED路灯平均照度仅12Lx,最高也不超过15 Lx,平均色温为5955K,通过现场对各灯的总体感觉进行评价(好、较好、一般、差),评价较好以上的LED路灯约占50%。考虑到测试道路为混凝土路面,换为沥青路面估计照度提高到15 Lx即有较好效果(以上为初步判断,还需进一步研究)。

  从表三看到,27款LED路灯的整灯光效平均值随着色温提高而提高,在5500-6000K区间达到最高值,为59.6Lm/W,然后随着色温提高而逐步下降。由于5500-6000K区间所占比例达40.8%,同时整灯光效平均值最高(本次测试的最高光效也出现在该区间,为色温5899K光效81.5Lm/W),所以可认为目前5500-6000K为LED路灯的主流色温区间。相比之下,色温<5000K的整灯光效平均值仅45.5Lm/W ,差距非常明显。

  众所周知,LED路灯的光效与色温密切相关。从表四可看出,GREE芯片不同色温的光效差别不大,但OSRAM芯片则不然,不同色温的光效差别较大,6500K芯片比5700K芯片光效提高31.8%。因此,LED路灯必须在色温与光效之间取得平衡,既要充分考虑市民的舒适感和满意度,也不能为追求低色温而大幅牺牲光效。毕竟,照度和功率密度值是《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2006)的硬指标,必须有较高光效才能满足要求。同时,由于不同色温芯片的价格差别较大,成本因素也需要认真考虑。

  综上所述,LED色温区间的选择,需要在满足道路照明设计标准的前提下,充分考虑市民的接受程度,在光效、色温、成本之间取得平衡。基于目前LED产业的技术水平,5000-6500K区间的冷白光可能是较好选择。


 

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