何種燈具更護眼

發布時間：2013-10-15 15:37 發布者：絕對好文

作者：憶輕狂

很多人在糾結哪一種燈能夠更好地保護視力，尤其是家長，需要給孩子購買護眼燈，廠家都打著護眼的旗號，但是眾說紛紜，各相關人士也各執一詞，有的說熒光燈好，有的說LED好，下面我們就詳細了解到底哪一種燈好。

首先要聲明的是標準，在照明工具中，只有兩種有效基準，一個是太陽光，一個是標準黑體輻射（5500K~6000K太陽表面溫度），單純從光譜上說，兩者差不多，區別就是太陽光進入大氣以后會有一部分被吸收。

那么，在本文中，對眼睛最好的的照明用具，個人認為需要遵循兩點，第一：光譜連續，且接近太陽光譜；第二：不閃。

之所以是這兩點，是因為人類在數十萬年的進化過程中一直以太陽光作為唯一照明光源，近數千年才使用火把照明，既然人的視力是依賴于太陽光進化而來，那么評測一個光源對人的視力是否有益，也取決于光源是否能夠貼近太陽光的特性。如果光譜中缺失部分光譜，會導致顏色缺失，長時間使用，必然會導致人眼睛中針對此光譜的視覺細胞退化。笑傲江湖中一個橋段就是將任教主從湖底救出時必須帶著黑布，因為長時間生活在暗環境中，眼睛適應了低亮度環境而退化，如果直接看太陽光就會致盲。

除了光譜以外，對于頻閃大家沒有定論，雖然人眼分辨能力只有平均0.17s，但不閃爍肯定優于高頻閃爍，更優于低頻閃爍，這樣的說法應該大家都會接受。

那么先來介紹一下標準光譜：

下圖是電磁波按照波長的大概分類，人類能看見的就是中間一小部分可見光線。這其中比較實用的幾個波段，例如260nm附近的紫外光能促使人體產生維生素D，多曬太陽有益身心；遠紅外8um~14um區間是人體吸收率最高的波段，紅外理療就是這個原理。

下圖是標準黑體輻射光譜。從圖中可以，隨著溫度的增加，光譜會向紫光方向移動，5500K基本接近于標準的太陽光譜，主要能量集中在可見光部分；而如果溫度越低，則向紅外方向移動。這就是為什么打鐵時開始鐵是紅光，溫度越高約接近于白色。火焰溫度最高在2000K左右，所以烤火的時候會覺得人紅光滿面，因為主要光譜偏紅，而且離得很遠也能感覺臉上烤的熱乎乎的，就是紅外輻射的作用。

下圖是太陽光輻射光譜。由于穿過大氣層時候不同氣體對一些波段有吸收作用，所以實際出現的光譜曲線并不是標準的黑體曲線，有部分衰減的尖峰（虛線是大氣層外的光譜）。而我們所用到的光源不會出現這些衰減。

在標準光譜基礎上我們簡單介紹顯色指數的概念，CIE（國際照明委員會）針對照明設備的顯色能力與標準光（太陽光/鎢絲燈）物體顏色的對比，以判斷光源對物體的顯色能力。有以下顏色分類：

CIE 序號(i)	對應顏色	CIE 序號(i)	對應顏色	CIE 序號(i)	對應顏色
1	亮灰紅色	2	暗灰紅色	3	濃黃綠色
4	淺黃～綠色	5	亮的淺藍～綠色	6	淺藍色
7	淺紫色	8	亮淺紅～紫色	9	濃紅色
10	濃黃色	11	濃綠色	12	濃藍色
13	亮的淺黃～粉紅色	14	中等程度橄欖綠色	15	東方女性膚色

一般顯色指數是上表中R1-R8 的平均值，用Ra表示。R9到R14用來表示特殊顯色指數。CRI所標明的數值是R1-R14的平均值。對于照明工具，要求顯色指數平均值大于等于85，單個值大于等于85。

下面我們就一一列舉不同的照明工具其顯色光譜。

一、熒光燈光譜

由于熒光燈是汞電離激發紫外線后轟擊熒光粉發光，因此光譜中有很強的紫外成分，照明時人臉偏藍，有眼袋的感覺；且光譜離散，顯色效果與熒光粉質量直接相關。無極燈光譜、紫外LED激發三色熒光粉光譜類似。

色溫= 6804，Ra=80.4（R1 =90，R2 =85，R3 =58，R4 =84，R5 =83，R6 =75，R7 =87，R8 =82，R9 =32，R10=43，R11=73， R12=58，R13=88，R14=73，R15=92）

二、白熾燈/鹵素燈光譜

由于是熱輻射發光，所以光譜連續，顯色指數最高。實際上就是標準黑體輻射光譜中3000K溫度時可見光部分的光譜，但是由于發熱溫度低，大部分能量用于發熱，紅外輻射部分比例較大，所以光效不高。

但是由于材料耐溫問題，無法進一步提升光效，目前正在逐步被淘汰。

色溫=2855，Ra=100（R1 =100，R2 =100，R3 =100，R4 =100，R5 =100，R6 =100，R7 =100，R8 =100，R9 =100，R10=100， R11=100，R12=100，R13=100，R14=100，R15=100）

三、LED燈光譜（藍光LED激發紅綠熒光粉）

不同的熒光粉比例會產生不同的顯色效果。會在下圖的光譜中減少或者增加某些光的比例，但是整體形勢類似。顯色指數可以調制，也可以使用不同的燈珠混合使用，以改善顯色效果，這是LED特殊的地方。

色溫=3845，Ra=89.0（R1 =92，R2 =97，R3 =95，R4 =82，R5 =89，R6 =92，R7 =86，R8 =78，R9 =57，R10=93，R11=78， R12=68，R13=96，R14=99，R15=92）

綜上所述：

在顏色方面，白熾燈>LED>熒光燈。其實弧光燈顯色更好，更接近于太陽光，但是由于使用不便，發熱嚴重，多用于攝影等窄領域。

下面我們再討論頻閃的問題：

光源的光通量周期性變化引起視覺疲勞或者錯覺的現象，稱為頻閃效應，也就是直白的感覺——燈閃。判斷依據依照光通量峰峰值/（平均光通量的2倍）之間比例，稱為波動深度。當波動深度<25%時，人眼的不適會明顯降低。

類型	頻率Hz	波動深度%
白熾燈	50	5~15
熒光燈管	50	55
熒光燈	20~35K	20~30
	40~50K	10~15
	80K	3

一、白熾燈

早期的白熾燈由于功率小，燈絲散熱快，所以存在很明顯的頻閃，也就是當手在等下面晃動的時候，能夠看到不連續的影子。

而隨著技術的發展，白熾燈（例如浴霸）燈絲由最初的直線形勢而優化成彈簧的螺旋狀，大大增加了熱惰性，雖然供電的時候仍然是100Hz（電是50Hz）的發光強度變化，但是在交流電0電勢位置燈絲溫度不會明顯下降，仍然很好的發光，所以不會出現頻閃。

此時用儀器可以測出有光強的變化，但是并不會出現中斷，手晃動影子是連續的。

二、熒光燈

熒光燈驅動方式也有新舊之分，傳統熒光燈管照明頻率是100Hz，由于熒光粉的余輝效應短于發光間隙，所以還是有比較明顯的頻閃。

新式熒光燈，例如緊湊型熒光燈，使用電子鎮流器，頻率可以達到30~60KHz，再由于余輝效應的存在，人眼無法分辨是否有光強的變化。不過，這時候就考驗廠家的設計，頻率越高，則效果越好，中山的部分商家采用廉價的三極管驅動，頻率做不高，效果就差，當然價格也便宜。

使用不同的熒光燈粉，效果也不同，普通鹵粉余輝時間長于高效鹵粉,而三基色稀土熒光粉的余輝時間和發光效率、顯色指數則明顯優于鹵粉,因此降低熒光燈頻閃效應的有效措施之一是選用稀土熒光粉。但是價格明顯增加，驅動方式和燈管是熒光燈價格分檔的主要原因。

但對于可調式熒光燈來說，低亮度時候還是會出現頻閃問題。

而無極燈工作頻率更高，在2.65MHz，更不易頻閃。

三、LED

LED是一種新型的直流照明產品，其優勢就是在于可以持續通過直流電而連續發光，因此，單純使用直流LED不存在頻閃問題。

但現在主流的燈具設計多采用恒流模式，而LED光強跟電流值直接相關，根據設計的不同，如果電流峰峰值較大，時間間隔較長，還是會造成一定的頻閃。這直接取決于設計參數是否合理。

交流LED存在頻閃問題，原因同老式的熒光燈。

在LED調光電路中，低亮度時同樣會出現頻閃問題。

綜上所述：

三種目前比較主流的照明工具，如果不采用調光設計，基本上不會出現頻閃問題，而最好的是直流恒流驅動LED。

結論：

在不考慮經濟成本、發光效率等其它因素，僅僅考慮護眼的問題，那么白熾燈>LED>熒光燈。這其實可以從某些特殊行業的照明可以看出選擇，在機床加工中只允許使用白熾燈，而禁止使用熒光燈管，就因為白熾燈的顯色效果好，且不會頻閃，長時間使用不是使眼睛疲勞或者顯色錯覺。

但是選擇LED是一個很雞肋的選擇，其顯色特性、波動深度等廠家不會標注，所以普通的消費者不一定會直觀的選擇到比較好的LED燈具。

所以，保護眼睛，首選就是白熾燈，盡量不要選擇熒光燈，更不能選老式燈管，慎選LED。

選擇的時候附加條件就是光強，安全問題、光衰等，這又是另外的話題。

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