室內(nèi)照明設(shè)計(jì)，是室內(nèi)設(shè)計(jì)的重要組成部分，隨著人性化照明、綠色照明理念的深入人心，營(yíng)造良好的室內(nèi)照明效果，應(yīng)本著“以人為本”的根本原則，滿(mǎn)足人們生理、心理各方面的需求。

因此，室內(nèi)光源的色溫與顯色性的應(yīng)用研究變得日益重要，特別是色溫對(duì)光環(huán)境的影響，涉及到心理以及諸多交叉學(xué)科的研究和應(yīng)用。

LED室內(nèi)照明燈具與一般LED指示燈不同，要更接近自然光的效果，使被照物在光源的照射下無(wú)色失真。

色溫，是指光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，黑體的溫度稱(chēng)為該光源的色溫。色溫是衡量光源光色的指標(biāo)，色溫偏低表示光色偏暖(紅色)，偏高則表示光色偏冷(藍(lán)色)。顏色實(shí)際上是一種心理物理上的作用，所有顏色印象的產(chǎn)生，是由于時(shí)斷時(shí)續(xù)的光譜在眼睛上的反應(yīng)，所以色溫只是用來(lái)表示顏色的視覺(jué)印象[6]。

顯色性，是指光源顯現(xiàn)被照物體顏色的性能，也就是顏色逼真的程度。顯色性由顯色指數(shù)Ra 來(lái)表明。顯色性好的光源對(duì)顏色的再現(xiàn)較好，所看到的顏色也就較接近物體自然原色;顯色性差的光源對(duì)顏色的再現(xiàn)較差，所看到的顏色偏差較大。光源的顯色性，是由光源的光譜功率分布所決定的，光譜連續(xù)的光源顯色性好，物體在該光源下，所呈現(xiàn)的顏色就較逼真。

選擇具有合適色溫與顯色性的光源對(duì)于室內(nèi)照明設(shè)計(jì)十分重要，否則再好的裝璜、擺設(shè)、藝術(shù)品等也會(huì)因選擇不適當(dāng)?shù)墓庠炊玔4]。

本文通過(guò)不同光源色溫與顯色性在室內(nèi)照明設(shè)計(jì)中的方法和應(yīng)用分析，并結(jié)合客廳照明設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明LED色溫與顯色性在室內(nèi)照明設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，并就LED色溫與顯色性提出評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

       1、室內(nèi)照明設(shè)計(jì)對(duì)色溫與顯色性的需求分析

       空間使用者要求

(1)人對(duì)室內(nèi)照明的需求

自古以來(lái)，天光是最符合人生理需求的光，人對(duì)光的需求也從最初單純的照明需求轉(zhuǎn)變和發(fā)展到現(xiàn)在對(duì)光藝術(shù)的需求，現(xiàn)今提出對(duì)照明環(huán)境的更高要求——將動(dòng)態(tài)的自然光模擬出來(lái)并應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境照明，包括動(dòng)態(tài)照明和氣氛照明。

室內(nèi)使用者不僅關(guān)注照明亮度，更關(guān)注不同的光譜分布對(duì)人們的生理和心理狀態(tài)的影響。

傳統(tǒng)的白熾燈、氣體放電燈、節(jié)能燈等光源，調(diào)色能力差，很難作為動(dòng)態(tài)照明光源。而LED光源光色純，可以有多樣化的色調(diào)選擇和配光，易控制實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)照明，且節(jié)能環(huán)保，是新一代的綠色照明光源。

(2)客廳的照明功能

通常客廳功能較為綜合復(fù)雜，它既是家庭人員的活動(dòng)中心，又是接待客人的交際場(chǎng)所，客廳照明環(huán)境應(yīng)該較為明朗、高雅、熱烈，以體現(xiàn)出主人的熱情、坦率。

根據(jù)使用者的不同需求，人們?cè)诳蛷d內(nèi)的活動(dòng)大致分為：生理行為、家務(wù)行為、文化行為、娛樂(lè)行為、社交行為等。

由此，可以把客廳照明分為5種方式： 日常照明、會(huì)客照明、團(tuán)聚照明、看電視照明、就寢前照明。

       確定所要表現(xiàn)的空間氛圍

       (1)色溫與顯色性對(duì)空間氛圍的影響

從遠(yuǎn)古至今，人們長(zhǎng)期生活在自然光的環(huán)境下，就決定了人對(duì)自然光源的適應(yīng)和舒適感。而各種人造光源的不同色溫顯色性，對(duì)人有不同的生理和心理效應(yīng)。光的亮度和色彩是決定空間氣氛的主要因素，室內(nèi)的氣氛由不同的光源照明而變化。

在生理方面，色溫對(duì)人的生理影響包括：對(duì)視覺(jué)器官及視神經(jīng)、大腦皮層等的傳遞功能和生理感受;對(duì)人脈搏、心率、血壓的影響。

暖色使心率、脈搏加快，血壓上升，情緒激動(dòng)，增加食欲、刺激神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)。冷色有鎮(zhèn)靜、緩解緊張情緒，抑制心血管活動(dòng)的等作用。

在心理感受方面，低色溫光給人以溫暖的感覺(jué)(稱(chēng)暖色光)，高色溫光給人以冷的感覺(jué)(稱(chēng)冷色光)。

光色與人心理的關(guān)系見(jiàn)表1。

       表1 光色與人心理的關(guān)系

光源顯色性的影響效果，主要表現(xiàn)在對(duì)人所看到的物的顏色顯現(xiàn)能力。在室內(nèi)照明中，要求光源的顯色指數(shù)一般在80 以上。

但對(duì)于室內(nèi)照明中特定的情景照明，有時(shí)則更多的需要對(duì)某種顏色的突出顯示能力，這取決于光源的光譜分布。

       (2)色溫與顯色性的選擇

以不同色溫與顯色性對(duì)人產(chǎn)生的生理及心理效應(yīng)為依據(jù)，對(duì)不同功能特性的場(chǎng)所選用不同色溫和顯色指數(shù)的光源，以達(dá)到人的生理、心理需求的目的，如表2[5]，表3[3]。

如在臥室或客廳采用低色溫的光源，會(huì)使人具有休閑、溫馨的家的感覺(jué)。在彩色印刷廠(chǎng)，為了良好的反映印刷品質(zhì)量，就要求光源的顯色指數(shù)達(dá)到90 以上。

       表2 色溫的選用

       表3 顯色指數(shù)的選用

       (3)客廳的空間氛圍營(yíng)造

現(xiàn)代室內(nèi)照明設(shè)計(jì)中，一項(xiàng)重要的內(nèi)容是確定照明空間所要表現(xiàn)的氛圍，即運(yùn)用場(chǎng)合的照明需求。客廳，根據(jù)其功能的不同，其照明空間氛圍主要分為5種：

①日常照明

日常活動(dòng)時(shí)，室內(nèi)平均照度不宜太高，以暖色調(diào)為主，季節(jié)因素也會(huì)影響色溫的選擇，顯色指數(shù)要求一般。

②會(huì)客照明

較明亮的光環(huán)境，能夠?yàn)橹骺烷g交流創(chuàng)造良好氣氛。通常燈光的藝術(shù)表現(xiàn)力體現(xiàn)在被照物的立體感、燈光的明暗對(duì)比等方面，這就要求顯色指數(shù)較高，若考慮到季節(jié)變化因素，還可適當(dāng)提高明亮程度，改變光色。

③團(tuán)聚照明

團(tuán)聚照明不同于會(huì)客照明，保持一個(gè)較明亮、熱情、溫暖的光環(huán)境，有利于人們彼此交流和創(chuàng)造良好的活躍氣氛。

④看電視照明

看電視，是夜晚家庭活動(dòng)中，占用時(shí)間最多的活動(dòng)，看電視時(shí)的光環(huán)境需要相對(duì)較低的照度水平，當(dāng)看電視的同時(shí)伴隨著其它行為活動(dòng)時(shí)，應(yīng)兼顧其它活動(dòng)的照度需求。利用LED照明，此時(shí)照度可根據(jù)需求適當(dāng)調(diào)高，色溫也可根據(jù)劇情而定。

⑤就寢前照明

夜晚 22：30(可根據(jù)每個(gè)家庭的作息時(shí)間而定)后，家人將根據(jù)自己的作息時(shí)間，陸續(xù)進(jìn)入就寢前的準(zhǔn)備階段，適當(dāng)?shù)卣{(diào)暗燈光，有利于降低心理的興奮水平，暖色的燈光使人有溫馨的被窩的感覺(jué)，從而保持一個(gè)高質(zhì)量的睡眠休息狀態(tài)。

       2、色溫與顯色性的照明實(shí)現(xiàn)

       光源的選用

       (1)一般室內(nèi)照明光源的色溫與顯色性

不同類(lèi)型的光源，具有不同色光和顯色性能，對(duì)室內(nèi)的氣氛和物體的色彩產(chǎn)生不同的效果和影響。進(jìn)行室內(nèi)照明設(shè)計(jì)時(shí)，主要的是選取合適的燈具光源，目前主要使用的光源色溫和顯色指數(shù)參見(jiàn)表4[1]。

       表4 目前主要使用的光源色溫和顯色指數(shù)

       (2)LED光源的特點(diǎn)

應(yīng)用于 LED 室內(nèi)照明光源器件，主要是白光LED，由發(fā)光二極管制成白光LED 光源，有單芯片型和多芯片型(雙芯片型和三芯片型)。

其中多芯片型是將不同光色的芯片裝配在同一個(gè)包裝內(nèi)得到混色后發(fā)出白光。單芯片型制造方式有幾種主要途徑[2]：

1)通過(guò)LED 紅、藍(lán)、黃的三基色多芯片組合發(fā)光合成白光

優(yōu)點(diǎn)：效率高、色溫可控、顯色性較好。

缺點(diǎn)：三基色光衰不同導(dǎo)致色溫不穩(wěn)定、控制電路較復(fù)雜、成本較高。

2)藍(lán)光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉

由LED藍(lán)光和熒光粉發(fā)出的黃綠光合成白光，可通過(guò)改變YAG 熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度來(lái)獲得色溫 3500-10000K 的各色白光;為改變顯色性能還可在其中加少量紅色熒光粉或同時(shí)加適量綠色、紅色熒光粉。是目前白光LED的主流生產(chǎn)方式。

優(yōu)點(diǎn)：效率高、制備簡(jiǎn)單、溫度穩(wěn)定性較好、顯色性較好。

缺點(diǎn)：一致性差、色溫、角度變化。

3)近紫外光LED芯片激發(fā)熒光粉發(fā)出三基色合成白光。

優(yōu)點(diǎn)：顯色性好、制備簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：目前LED芯片效率較低、有紫外光泄漏問(wèn)題、熒光粉溫度穩(wěn)定性問(wèn)題有待解決。

相比較于傳統(tǒng)的照明光源，LED光源具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)工作壽命長(zhǎng);

(2)耗電低;

(3)響應(yīng)時(shí)間快：一般在幾十毫秒(ns)內(nèi)響應(yīng);

(4)體積小，重量輕、耐抗擊;

(5)易于調(diào)光、調(diào)色、可控性大：可以通過(guò)流過(guò)電流的變化控制亮度，也可通過(guò)不同波長(zhǎng)LED的配置實(shí)現(xiàn)色彩的變化與調(diào)節(jié)。

(6)無(wú)污染：無(wú)水銀、鉛等環(huán)境污染物。

可以利用白光LED 豐富的色域優(yōu)勢(shì)，通過(guò)編程控制其色溫，且白光LED 工程實(shí)施便捷可調(diào)，且體積小，隱蔽性好，便于實(shí)現(xiàn)室內(nèi)照明的可控性，為L(zhǎng)ED 在室內(nèi)照明上的應(yīng)用提供了雄厚的產(chǎn)品基礎(chǔ)。

客廳的照明實(shí)現(xiàn)

在室內(nèi)環(huán)境中，客廳的利用率最高，照明方式也多種多樣。客廳照明的基本主色調(diào)依靠頂燈來(lái)保證，在房間中央安裝一盞吊燈作為主燈，應(yīng)以看清面部表情為宜，因此顯色指數(shù)應(yīng)大于80。

作為家庭客廳中常規(guī)照明燈源，主要有LED 射燈、LED 筒燈、LED 日光燈等。根據(jù)客廳的不同功能需要，可將客廳所需營(yíng)造的氛圍設(shè)計(jì)成不同的情景模式，利用電腦控制實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)。

LED燈具色溫，夏天可以調(diào)到5000K，產(chǎn)生清涼的感覺(jué);節(jié)日調(diào)到3000-5000K，營(yíng)造出節(jié)日歡快的氣氛;冬天及有朋友來(lái)時(shí)調(diào)到3000K，呈現(xiàn)出溫暖、穩(wěn)重的氣氛。

       3、照明檢驗(yàn)和評(píng)估

室內(nèi)環(huán)境是人們生活和工作大部分時(shí)間停留的環(huán)境，因此人們對(duì)室內(nèi)照明環(huán)境的需求就越來(lái)越高。能否達(dá)到這些要求，是LED 能否取代傳統(tǒng)光源的關(guān)鍵。

是否滿(mǎn)足視覺(jué)功能的需求

滿(mǎn)足人們的視覺(jué)需求，即讓人們能看得清楚，這就要求照明光環(huán)境具有一定的照度水平、照度均勻度和顯色性。

要滿(mǎn)足一定的照度水平和照度均勻度，就要求LED 燈具既具有足夠的光通量，又具有合理的配光設(shè)計(jì)。

而在顯色性方面，目前的白光LED 能滿(mǎn)足一般室內(nèi)活動(dòng)的需要，同時(shí)配置不同的室內(nèi)裝飾材料就可以產(chǎn)生不同的視覺(jué)效果。

       是否滿(mǎn)足生理心理的需要

光影響生理健康，主要表現(xiàn)為紫外光照射會(huì)對(duì)皮膚造成不良影響;光通過(guò)視覺(jué)影響健康;光通過(guò)生理節(jié)律系統(tǒng)影響健康。

與白光LED室內(nèi)照明有緊密聯(lián)系的兩個(gè)效應(yīng)就是視網(wǎng)膜的藍(lán)光危害效應(yīng)，以及光通過(guò)抑止人體內(nèi)褪黑激素的分泌影響人體的生理節(jié)律系統(tǒng)和健康。

如圖1所示是照度與色溫對(duì)應(yīng)的舒適區(qū)域。

為了滿(mǎn)足人心理的需求，照明所選用光源的色溫必須與照度相適應(yīng)。白光LED的色溫高，要求的相適應(yīng)的照度也較高，才能使人感覺(jué)舒適。光源色溫的冷暖感對(duì)人生理也有很大影響，隨時(shí)間、場(chǎng)景、喜好而變化。

       圖1 照度與色溫對(duì)應(yīng)的舒適區(qū)域

白光LED作為應(yīng)用于室內(nèi)照明，易于調(diào)光、調(diào)色、可控性大。

       是否滿(mǎn)足審美需要

燈光照明是裝飾美化環(huán)境和創(chuàng)造藝術(shù)氣氛的重要手段。裝飾燈具可以改變室內(nèi)空間，增加空間層次，渲染環(huán)境氣氛。LED 燈具靈活多樣的外形和尺度，使其在設(shè)計(jì)和選擇上具有很大的范圍，可以充分滿(mǎn)足裝飾美學(xué)的要求。

       是否滿(mǎn)足綠色照明的時(shí)代趨勢(shì)

綠色照明是指通過(guò)科學(xué)的照明設(shè)計(jì)，采用效率高、壽命長(zhǎng)、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品(電光源、燈用電器附件、燈具、配線(xiàn)器材，以及調(diào)光控制器和控光器件)，改善提高人們工作、學(xué)習(xí)、生活的條件和質(zhì)量，從而創(chuàng)造一個(gè)高效、舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、有益的環(huán)境并充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明。

LED 光源高效、安全、無(wú)污染，是新一代的綠色照明光源。要加快LED 光源與其配套的材料、電源相互間的配合，盡快推出低成本的資源可再生的真正意義上的綠色照明光源產(chǎn)品。

       4、小結(jié)

照明的目的是為了給人類(lèi)生活帶來(lái)更多的便捷與舒適，隨著LED 照明技術(shù)的不斷發(fā)展，室內(nèi)照明設(shè)計(jì)更加人性化、多元化。

LED照明在室外環(huán)境中的應(yīng)用已漸趨成熟，對(duì)其在室內(nèi)照明設(shè)計(jì)中色溫與顯色指數(shù)的探討，有利于LED在室內(nèi)照明中的推廣和應(yīng)用，并在未來(lái)綠色照明、低碳照明中大放異彩。