熒光臺燈與LED臺燈的照度測試對比

趙如雪，孫文良，汪廣業(yè)，鄒念育

(大連工業(yè)大學 光子學研究所，大連 116034)

熒光臺燈與LED臺燈的照度測試對比

趙如雪，孫文良，汪廣業(yè)，鄒念育

(大連工業(yè)大學 光子學研究所，大連 116034)

為了對比熒光臺燈與LED臺燈在視覺作業(yè)中照度的實際數(shù)值，隨機選擇了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臺燈在寢室正常學習環(huán)境下進行測試。結果顯示，大部分臺燈照度數(shù)值偏低，不能達到GB/T 9473—2008《讀寫作業(yè)臺燈性能要求》規(guī)定的照度值。同等功率的臺燈在照度上存在不同等級的差異，功率僅4 W和4.8 W的LED臺燈與功率11 W的熒光臺燈在照射面積相同、照度值相近時，光效卻是熒光臺燈的2.5～3倍。

臺燈；照度；實驗；標準

0 引 言

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

1 實驗光環(huán)境與光源的基本情況

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

測試以燈具出光口幾何中心的垂直投影點為圓心，位于眼睛正前方，在燈具的投射范圍內，離圓心的半徑距離為500 mm的三分之一扇形內，以30°為間隔，在半徑線上進行照度測量，測試間隔為100 mm，包括圓心。半徑所在直線編號分別為A，B，C，D，E，每條直線上測試點的序號為0～5。4盞熒光臺燈編號分別為T1、T2、T3、T4，2盞LED臺燈編號分別為L1、L2。照度測試區(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 照度測試區(qū)域示意圖

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

2 測試項目及依據(jù)標準

GB 50034—2004《建筑照明設計標》規(guī)定，辦公室照明質量指標主要有照度、統(tǒng)一眩光值(UGR)和一般顯色指數(shù)(Ra)。按照GB 50034—2004《建筑照明設計標準》，居住建筑標準值測量的參考平面為0.75 m高度的水平面，該實驗對作業(yè)桌面照度進行測量，桌面高度為0.75 m，基本符合標準規(guī)定。實驗所用照度計為TA8130系列數(shù)字式照度計，符合JJG 245—2005《光照度計檢定規(guī)程》對照度計計量性能的要求。該測試主要對熒光臺燈及LED臺燈在視覺作業(yè)上照度值進行測量。首先根據(jù)GB 17743—2007《電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限制和測量方法》中對光源穩(wěn)定時間的要求，將熒光臺燈打開15 min待其光源穩(wěn)定后，根據(jù)GB/T 9473—2008《讀寫作業(yè)臺燈性能要求》中遮光性實驗及照度試驗要求嚴格進行試驗測試。

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，應看不到反射器內壁及光源。遮光性試驗如圖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 遮光性試驗示意圖

照度要求：以燈具出光口幾何中心的垂直投影點為圓心，位于眼睛的正前方，靠近眼睛一側的投射范圍內，離圓心的半徑距離為300 mm的三分之一扇形以內，AA級照度應大于500 lx，A級照度應大于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，AA級照度應大于300 lx，A級照度應大于 150 lx。每個區(qū)域內的照度均勻度(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 測試結果分析及建議

該測試在混合照明的光環(huán)境下進行，測試的學生寢室為上鋪下桌，由圖1可以看出，由于床的遮擋作用，測試區(qū)域受熒光燈管照射的區(qū)域寬度約11 cm，與圖2顯示的序號5測試區(qū)域較吻合，由此可見，表3中照度分布圖序號5區(qū)域的照度值是臺燈與寢室熒光燈共同照射產生的。

從表3可以看出，隨機測試的6盞臺燈，照度值差距較大。最大可超過1 000 lx，而最小的卻不足100 lx。無論是熒光臺燈還是LED臺燈，被測視覺作

業(yè)面的照度值大部分都低于表2中規(guī)定的照度標準值。由此也反映出目前臺燈市場產品良莠不齊的現(xiàn)象。此外，對于照度均勻度，由于測試環(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”，熒光臺燈T1和T4的照度均勻度大于3，不符合表2中對照度均勻度的規(guī)定。相比熒光臺燈，LED臺燈的照度均勻度皆小于3，符合GB/T 9473—2008《讀寫作業(yè)臺燈性能要求》中對照度均勻度的規(guī)定。從圖4中的臺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 熒光臺燈及LED臺燈照度及均勻度

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

圖4 視覺作業(yè)面照度測試結果

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

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

面對臺燈市場形形色色的臺燈，消費者在選購臺燈時首先要看臺燈是否有產品合格證和國家安全強制認證標志CCC，即“3C”標志。

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

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。對于長期的紙面工作并改善視覺疲勞，中等亮色調的亞光工作面能提供柔軟、舒適的背景。臺燈工作時，對周圍和作業(yè)照明，在桌子的前面或側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。

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

近視的形成與用眼不當有很大關系，用眼過度是形成近視的重要原因。防治近視的關鍵還是養(yǎng)成科學用眼的習慣，注意自身的用眼衛(wèi)生，看書時坐姿一定要正確，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品的時間，避免輻射對眼睛造成的傷害。

圖5

圖6

4 小 結

通過對4盞11 W三基色熒光臺燈及2盞功率分別為4.8 W和4 W的LED臺燈照度的測量，發(fā)現(xiàn)LED臺燈在照度均勻度及光效上體現(xiàn)了很好的品質，但在讀寫作業(yè)照明上，LED臺燈功率小，部分LED臺燈照度仍不達標。此外，高色溫的LED臺燈存在藍光問題，長時間使用對讀者視覺可能造成傷害，因此，將LED應用于視覺作業(yè)臺燈還需進一步完善。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)臺燈上，LED具有明顯的優(yōu)勢。

[1] 陳艷玲.國內臺燈行業(yè)的現(xiàn)狀與前景[J].社科論壇.

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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)新計劃項目(遼教發(fā)[2014]154)；2014年遼寧省普通高等教育本科教學改革立項項目(UPRP20140139)；2013年遼寧省教育廳科學技術研究項目(L2013213)；2014年大連市科技計劃項目(2014A11GX050)；2014年大連市科技計劃項目(2014A11GX052)

趙如雪(1993-)，女，主要從事光源與照明研究。