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白炽灯、节能灯、LED灯等各种光源,哪种更适合阅读?(容济点火器的回答,139赞)

 大隆龙 2017-04-27

一、先简单分析各种灯优缺点。

实际上高品质的白炽灯、CFL节能灯和LED都适合阅读,先分析以下这几种灯的优缺点,请关注:容济点火器

1、白炽灯:白炽灯是最接近自然光的电光源,色温通常在2700K至4000K之间。由于电网频率为50HZ远远高于人眼的反应且灯丝在被点燃后到冷却有一段时间的惯性,所以在电网稳定的情况下,频闪可以忽略~

大瓦数的白炽灯最好,白炽灯本身存在两倍于交流电频率的频闪,高功率下由于热惯性存在,频闪可以忽略;白炽灯的显色指数是100。唯一的毛病就是能耗有点高,与节能环保的口号不符。但也有研究者试图将光谱控制中的截止滤光片概念引入白炽灯,以阻碍红外热辐射的发散,起到节能的目的。

  优点:显色性好,理论值接近100,可以完美还原物体本来的颜色。

  缺点:费电、光电转换效率低、寿命短、含有红外和UV。

  P.S:卤素灯是白炽灯的进步版,在真空泡里充满了卤素气体实现了灯丝与气体的卤钨循环,大大延长了灯丝的寿命,完美继承了白炽灯的显色性

2、节能灯:CFL(紧凑型荧光灯,实际国内把这种灯叫节能灯有一点点不科学...) CFL是电光源领域一个伟大的发明,特点是可以做成任意色温且具有较高的显色性,由于荧光粉的辉光作用,频闪可以忽略(过低温度时是个问题)。节能灯一般都配了高频镇流器来提高电流频率,荧光粉的余辉下能够解决频闪问题;优质的节能灯显色指数可达95,对人眼而言几近完美。毛病在于这玩意制造、回收都存在严重污染。

  优点:光效高、如11W的CFL可完全替代60W的白炽灯,且使用三基色荧光粉的CFL显色性都能达到80以上,部分高端产品还能达到90以上

  缺点:荧光管内都是充满了汞蒸气,制造和回收中如何环保是个很大的问题,部分负责任的厂家在管内使用了汞丸(哈哈,涉嫌广告),部分解决了这个问题...

  P.S:节能灯是现阶段市场上比较容易买到的高性价比光源。

 3、LED灯:LED灯由于发光原理的不同,彻底消除了频闪且拥有很高的光效及追求更高光效的潜力。

LED在质量可靠情况下固然不会有频闪问题,但冷/暖白光LED的显色指数仅为70和80。LED是非朗伯体,需要高水准的配光才能使用;散热问题更不用说了,对驱动电路有很高要求,这些个高要求下,优质的LED灯具价格甚是不菲,何必呢。

LED的光谱是这个样子的:

  优点:体积小、无频闪、不含UV、光效高,使用优质芯片(OSRAM、日亚、CREE)的产品显色性可超过80甚至达到95且具有很长的寿命。

  缺点:目前国标未定,市场上产品异常混乱,大多数厂家使用劣质芯片导致显色性不足50,且由于使用的驱动电器较差导致LED芯片供电有差异,出现芯片阵列亮度差和闪烁等问题。

  可见:

  1、如果保守且不在意照明用电的情况下,最好使用卤素光源阅读;

  2、在意节能问题请选用节能灯,但一定要注意选择大牌,因为小厂家使用的卤粉荧光粉显色指数同样不足70,不适合阅读;

  3、如果追求高端、苛刻节能、希望长寿面和非传统光源的造型,可选择LED产品,但最好选择照明业内的顶级品牌和正规渠道,这样才能产品的质量。

二、人眼的特点和对光线(电光源)的反应

1、人眼有着复杂的结构,工作原理有点类似一台简单的相机。

其中光线进入人眼后经过角膜、瞳孔、晶状体等部位后会将倒像投射到视网膜。

视网膜是视觉的光学与电生理过程的连接,光线聚集到视网膜时,人们的视觉就开始工作了。

视网膜上的光感觉细胞按照其形状可以分为柱状细胞(视杆细胞)和锥状细胞(视锥细胞),视杆细胞比视锥细胞的光敏感度更强,但色敏感度很弱,一般在低亮度条件下起作用。

视锥细胞对光的分辨能力高,但光敏感性较低,所以一般在高亮度的情况下分辨颜色,理论认为视锥细胞主要对红绿蓝三色有着直接的反应,我们看到的五颜六色都是脑补的…

由此前辈们得出了一个重要的曲线-相对视敏函数曲线:

表明了人类在不同的亮度环境下对颜色(波长)的敏感度是不同的。从图上也可以看出人眼对绿色的光(波长507-555nm)最敏感,所以,多看绿色确实让我们的眼睛更轻松…

由此,我们可以简单的归纳出影响我们视觉的三个主要因素:亮度、颜色、运动速度(闪烁),拿相机来举例就是在明亮的环境单拍显然要比在昏暗的环境里高速连拍要轻松的多…

将这些影响视觉的因素对应到电光源的基本属性就可以得知,影响我们视觉的电光源基本参数有几个方面

A、 光亮水平(亮度、光通量、照度等一系列评价光量的指标)

B、 颜色水平(光谱、色温、显色性等一系列描述光色和光还原物体本色能力的指标)

C、发光形式(是否连续发光等)

这里先说明一下,里面有很多专业名词,我就不讲概念了,有兴趣的同学最好自己去度娘…

先找好光源界的第一参照物,当然是 -- 太阳。

日光光谱图


日光包含的可见光和各种波

我们可以看出太阳的光谱非常连续,且阳光的光色是一种复合色。根据视锥细胞的特点,我们可以知道阳光的光色是让眼睛很舒服的,毕竟人类也沐浴了这么多年嘛。

防撕逼提示:这里说的只是光色,对于光强度等,我相信正常的小伙伴都不会顶着大太阳看书神马的…

关于亮度、光强:我们在不同的天气,不同的时节,不同的环境都沐浴在不同强度的阳光下。阳光本身是一种非常高亮的光源,虽然离了十万八千里,还是在亮度等级上秒杀了我们所有的电光源,而且我们的眼睛里有瞳孔这样高科技的自适应光圈,所以只要让人眼感觉到舒适并且能看清的光亮度,都是合理的。请首先相信自己的眼睛,然后再请参考GB50034中对各种环境照明的要求…

最后,太阳公公一直在发光发热从不休息,所以不存在任何闪烁的问题…

说了一大堆毫无逻辑的内容,相信聪明的小伙伴们对光的质量和光对于我们的基本影响应该有个初步的概念了,然后对比太阳公公,我们来看下常见的家用电光源的特点。

三、常见家居照明的光源种类和特点

1、 白炽灯和卤素灯:

白炽灯是光谱最接近自然光的电光源,色温通常在2700K左右。优点是显色性好,理论值接近100,可以完美还原物体本来的颜色,不含汞,瞬时启动,便宜,可调光等等…

缺点是费电、光电转换效率低、寿命短、含有红外和UV

P.S:卤素灯是白炽灯的进步版,在真空泡里充满了卤素气体实现了灯丝与气体的卤钨循环,大大延长了灯丝的寿命,完美继承了白炽灯的其他特点。

由于白炽灯光电转换效率太低,我国已经决定在16年十一之后就开始全面淘汰白炽灯了。


关于频闪(闪烁)

白炽灯是热发光,所以灯丝在点亮后有一定的热惯性,但这个惯性与灯丝的粗细成正比,所以在正常供电的前提下白炽灯和卤素灯的波动频率和深度可以参考下图(60w灯泡)

可以看出,灯丝粗并且有卤钨循环的卤素灯在波动深度上远远低于白炽灯。

2、荧光灯管和节能灯:

荧光灯的发光原理是灯管阴极被加热后发出电子,电子激发管内汞气等产生紫外线,紫外线照射管壁上的荧光粉产生可见光。

节能灯CFL(紧凑型荧光灯,实际国内把这种灯叫节能灯有一点点不科学...) CFL是电光源领域一个伟大的发明,特点是可以做成任意色温且具有较高的显色性,由于荧光粉的辉光作用,频闪可以忽略(过低温度时是个问题)。

优点是光效高、如11W的CFL可完全替代60W的白炽灯,且使用三基色荧光粉的CFL显色性都能达到80以上,部分高端产品还能达到90以上

缺点是荧光管内都是充满了汞蒸气,制造和回收中如何环保是个很大的问题,部分负责任的厂家在管内使用了汞丸(哈哈,涉嫌广告),部分解决了这个问题...

P.S:节能灯是现阶段市场上比较容易买到的高性价比光源

关于频闪(闪烁)

荧光灯在控制闪烁方面可以说有天生的优势(我们说的是负责任的产品…),荧光粉本身有一定的余辉效应(三基色荧光粉远远高于卤粉),电子镇流器还可以大大提高工作时点燃的频率。

所以卤粉电感镇流器荧光灯的波动图如下

三基色电子镇流器荧光灯波动图如下

可以看出,使用电子镇流器的三基色荧光灯和更高端的窄带荧光粉荧光灯是我们不二的选择(简单的看,就是显色性越好的灯管使用的荧光粉就越好)。

3、LED:LED由于发光原理的不同,理论上可以彻底消除频闪,拥有很高的光效及追求更高光效的潜力

优点是体积小、无频闪、不含UV、光效高,使用优质芯片(OSRAM、日亚、CREE)的产品显色性可超过80甚至达到95且具有很长的寿命

缺点是目前国标未定,市场上产品异常混乱,大多数厂家使用劣质芯片导致显色性不足50...且由于使用的驱动电器较差导致LED芯片供电有差异,出现芯片阵列亮度差和闪烁等问题。

LED的结构及发光原理

关于频闪(闪烁)和蓝光LED原理

从结构上来看,如果LED芯片中的PN结有持续稳定的电子通过,那么LED就能持续不间断的发光(无频闪),但目前LED驱动电源质量差异巨大,加上交流供电的因素,低价产品频闪巨大…而一个正确供电的LED灯的频闪波动图是这样的


爱看科普文章的小伙伴们已经知道,蓝光LED的发明获得了诺奖,而蓝光LED也是目前市面上最普及的LED技术。

原理是这样的,LED芯片在电子通过后就直接产生了可见光蓝光,蓝光通过覆盖在芯片表面的荧光粉发生变化,产生出我们想要的光色。

那么这里影响光色最主要的两个部分就是芯片本身的质量和荧光粉的质量。

补上常见家用光源的各种光谱图

四、光源的各种参数以及对视觉的影响

1、 亮度

这个点很简单,主要是不要怕费电… 看不清就开灯。值得注意的是视野范围内不要有过于明显的亮度差,比如关在小黑屋里用手机屏幕看爱情动作片…

2、 颜色(显色性和色温)

我们已经看过了各种灯的光谱,视锥细胞的特点。不过在买灯的时候很难看到光源的光谱,一个简单的方法就是看看光源的显色性了,显色性是一个人为规定的光源对颜色还原能力的评价体系。具体可以见下图

从图中可见,显色指数是光源对15种常见颜色还原度的一个平均值(R13是常见的老外肤色,貌似最近还加上亚洲人肤色,待考证…)。

所以,简单的看,显色性高的光源,一般出光颜色都不会太差。

色温的概念大家应该经常接触,凭自己的喜好就好。

值得注意的是一般低色温低照度的环境,人们会感觉舒适(比如酒店、会所);

中性色温高照度的环境,人们会比较兴奋(比如著名更衣室)

高色温高照度的地方人们会短时间内感觉到精神一振。

P.s 上面这一段是一个感性的认识… 为了防撕逼,还是上个简单的图说明下,任何感性描述的东西都是过犹不及~

从图中可见,显色指数是光源对15种常见颜色还原度的一个平均值(R13是常见的老外肤色,貌似最近还加上亚洲人肤色,待考证…)。所以,简单的看,显色性高的光源,一般出光颜色都不会太差。色温的概念大家应该经常接触,凭自己的喜好就好。值得注意的是一般低色温低照度的环境,人们会感觉舒适(比如酒店、会所);中性色温高照度的环境,人们会比较兴奋(比如著名更衣室)高色温高照度的地方人们会短时间内感觉到精神一振。P.s 上面这一段是一个感性的认识… 为了防撕逼,还是上个简单的图说明下,任何感性描述的东西都是过犹不及~

3、 闪烁(频闪)

闪烁这东西自打人们开始使用交流电之后,就一直伴随着照明环境了。

如果有特别纠结的土豪可以在家里直接交转直,那么您的灯是肯定不会再闪烁了…

对于一般的小伙伴,需要关注照明的波动深度。也就是波峰波谷越明显的,理论上对眼睛的冲击也就越大,具体可以看看上面的图。

4、 蓝光、UV、UR等光伤害

不多说,直接上图,这个是国标。

可见蓝光、紫外、红外的伤害需要关注两个方面。一是光源本身的质量,而是暴露在这样光线下(特别是直视!直视!直视!)的时间。

所以小伙伴们要购买合格的产品,不要NC没事盯着灯(太阳公公)看…

啰嗦了一大堆,终于写差不多了,最后来个总结

首先,请到正规渠道购买合格的产品,因为光源这玩意真的不贵。现在买块炸鸡排都要十几块了,喝杯咖啡三十几块了。你家楼下五金店里五块钱一个,号称十年不光衰的LED灯泡,你敢买么?敢么?这玩意是你每天晚上都要点亮了才可以干其他事情的…

然后,合理用眼,避免极端的光环境,保证科学美观的前提下。同一个空间内的各个区域装几个小功率的灯明显比正中杵着一个大功率的要靠谱的多…

最后,我只是简单归纳了一些知识点,有点乱,用力看吧,勿怪…

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