LED室內(nèi)照明舒適性視覺評價方法及技術(shù)的研究.pdf

1、近年來，發(fā)光二極管(LED，light emitting diode)的快速發(fā)展已經(jīng)使其迅速滲透到室內(nèi)照明領(lǐng)域中，而對于照明舒適性的研究也隨之成為熱點問題。目前，國內(nèi)外對于光環(huán)境的照度以及光源的相關(guān)色溫、色品坐標都有明確的規(guī)定以保證照明條件可以達到視覺作業(yè)要求，但這些參量并未真正適用于照明舒適性的評價。至今，仍沒有切實可行的可以同時兼顧滿足人們視覺功能和舒適性兩種需求的室內(nèi)照明評價方法。因此，本文基于LED的室內(nèi)照明應(yīng)用，致力于建立系統(tǒng)

2、的室內(nèi)照明舒適性視覺評價方法及其實施技術(shù)。
　　為確保論文研究的完整性以及實驗數(shù)據(jù)有效性，首先制定了詳盡科學的總體研究方案，并對所涉及的各類設(shè)備和器材進行了評估測試?；诒狙芯康念A(yù)期目標，本文主要包含三方面的內(nèi)容，即基于色溫及照度的照明舒適性研究及模型建立、基于色品坐標的照明舒適性研究及模型建立以及針對該兩類模型的驗證和最終照明舒適性評價實施方案的確立。
　　基于色溫及照度的照明舒適性研究重點探討色溫與照度對于照明舒適性的影

3、響。由于目前室內(nèi)照明的色溫范圍一般在2700 K～7000 K左右，為確保實驗設(shè)置的可靠覆蓋并考察極端參數(shù)的效應(yīng)，本實驗的LED照明包含了2000 K～100000 K共12個色溫等級，照度范圍則采用350 lx、500 lx、1000 lx三種等級。對于視覺實驗數(shù)據(jù)，首先利用多因素方差分析等手段分析了色溫及照度對于照明舒適性影響的顯著性，其結(jié)果表明在本實驗設(shè)置條件下色溫是影響照明舒適性的顯著因素，而照度則無顯著性影響。由此，利用高斯函

4、數(shù)對色溫影響照明舒適性的規(guī)律進行建模。最后，根據(jù)照度對不同色溫下舒適性的各種變化趨勢進一步將照度參數(shù)引入到照明舒適性模型中，從而建立了基于色溫及照度的照明舒適性模型，并通過驗證實驗檢定了模型的有效性。
　　基于色品坐標的照明舒適性評價研究旨在分析和表征各種特定場景下的照明舒適性特點。通過視覺評估實驗，共討論了46種不同色品坐標的LED光照環(huán)境對辦公室、餐廳、客廳、休閑場所、臥室以及衛(wèi)生間等6種照明場景的舒適性、白色感知以及7項光情

5、感響應(yīng)參量的影響和規(guī)律。其中，46個色品坐標點分布在相關(guān)色溫分別為2500 K、2856 K、4000 K、5000 K、6500 K、9300 K和15000 K的7條等色溫線上，而7項光情感響應(yīng)分別為黑暗-明亮、寒冷-溫暖、古典-時尚、消極-積極、輕松，緊張、溫柔-有力以及高雅，低俗。由此，獲得了大量的照明舒適性及其相關(guān)主觀評價數(shù)據(jù)，并通過Thurstone比較判斷法則的條件五將原始實驗數(shù)據(jù)對于舒適性的類別得分轉(zhuǎn)換成等距分數(shù)。利用相

6、關(guān)性分析和因子分析等統(tǒng)計學方法，研究了照明舒適性、白色感知及7項情感參量之間的相互關(guān)系，進而提出了照明舒適性是建立在光的視覺功能性和情感誘導性兩個方面的論斷。據(jù)此，建立了基于白色感知和7項光情感響應(yīng)的照明舒適性多元線性回歸模型。然后，利用多項式擬合方法分別構(gòu)建了基于色品坐標的白色感知和7項光情感響應(yīng)模型。這樣，通過兩階段建模過程完成了以白色感知和7項光情感響應(yīng)為橋梁的基于色品坐標的照明舒適性模型，而該模型主要應(yīng)用于室內(nèi)特定場景的照明舒適

7、性評價。
　　對于本論文中所建立的照明舒適性模型，分別設(shè)計了LED照明下的閱讀實驗和沉浸式實驗進行了驗證。在閱讀實驗中，利用2小時無間歇數(shù)字校正過程獲得了視疲勞以及閱讀效率指標，并對該兩種指標與照明舒適性的關(guān)系進行了分析，進而論證了模型的有效性和適用性。在沉浸式實驗中，共評估了不同場景下12種光環(huán)境的照明舒適性，并將其分別用于兩種照明舒適性評價模型的測試和驗證，從而進一步證實了所提出兩種模型的有效性。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)兩種照明舒適性