浅析照度测量与视觉反差现象的技术机理

青岛专用集成电路设计工作室
华贝尔微电子高频光源事业部

关键词： 照度 测量与视觉反差现象 可见光 不可见光 光频谱 每瓦特照度值 有效瞳孔流明倍数
摘　要： 在实际使用数字式照度计时，产生测量与视觉反差现象。其技术原因是由，数字式照度计技术特性，电光源有效瞳孔流明倍数（有效视觉光效）关系，人的视觉感觉等，诸多因素互为因果造成的。技术机理复杂，且专业理论性强。限于篇幅，本文仅从实际使用角度，进行简要的技术分析说明。以指导正确应用。

一、现实中，测量与视觉的反差现象：
　　数字式照度计，是用来测量某一被照射平面上，光通量多少的一种光度量仪表。检测的物理量是光通量，单位是：勒克斯（Ｌｘ），即单位面积上接收到的光通量。数学表达式为：Ｅ＝ｄ屮／ｄｓ（Ｅ：照度 ；ｄ屮：光通量；ｄｓ：面积）。
在实际使用中，为比较某一作业台面上，不同种类光源的照度高低，进而比较鉴别光源的光效高低。通常采用数字式照度计，测量作业台面上 ，不同种类光源的 勒克斯（Ｌｘ）数值。计算出光源，每瓦特的勒克斯数值。
　　即：每瓦特照度值：Ｃｄ＝Ｅ／Ｐ；
　　单位是：勒克斯 ／瓦特（Ｌｘ／Ｗ）。
　　按数字式照度计的物理定义和常规思维判断，应该是勒克斯（Ｌｘ）数值高的光源，人的视觉感觉明亮；勒克斯（Ｌｘ）数值低的光源，人的视觉感觉不明亮。
　　但是，在现实中，出现了测量与视觉反差现象 。即： 勒克斯（Ｌｘ）数值高的光源，人的视觉感觉，反而不明亮 ；勒克斯（Ｌｘ）数值低的光源 ，人的视觉感觉，反而明亮 。
　　这种测量与视觉反差现象，表现最为明显的是：Ｔ８直管型日光灯、高压汞灯、高压钠灯三种光源，与三基色高频率大功率工商业专用节能灯之间 。高压汞灯、高压钠灯，与三基色高频率大功率工商业专用节能灯之间 ，反差现象尤为突出。

二、产生测量与视觉反差现象的技术原因：
　　为能较直观地说明，产生测量与视觉反差现象的技术原因 。本文选用一个，用三基色高频率大功率工商业专用节能灯，替代Ｔ８ 直管型日光灯。实际案例的照度实测值，进行阐释。
　　（一）、实际案例阐释：
　　青岛顺杰机电公司办公室，
　　用三基色高频率大功率工业专用节能灯替代Ｔ 8 直管日光灯
　　现场〔办公室〕地面照度数据测试记录报告
　　 测试人：韩俭荣
　　1 、地点： 青岛顺杰机电公司办公室其中一间。长 8 ｍ * 宽 6 ｍ =48 ｍ 2 ，隔音板吊顶棚，垂直高 3.5 ｍ。
　　2 、原光源： 嵌入式格栅灯架，一组三根 18 Ｗ电感式Ｔ 8 直 管日光灯，共 6 组均匀布置。
　　原光源消耗电功率
　　每组消耗电功率= 〔 18 Ｗ *3 〕 + 〔 18 Ｗ *3*20% 〕
　　　　　　　　　=54 Ｗ +10.8 Ｗ
　　　　　　　　　=64.8 Ｗ
　　总消耗电功率=64.8 Ｗ *6
　　　　　　　　=388.8 Ｗ。
　　镇流器电功耗占灯功率的 20 ％－ 30 ％，取 20 ％，即： 18 Ｗ *3*20% 。
　　3 、新光源：
　　华贝尔系列三基色高频率大功率工业专用节能灯（以下简称高频率节能灯），两只 120 型，每只实际订制功率 55 Ｗ。替代原６组　　Ｔ8 直管日光灯，吸顶均匀吊挂安装。加装 14 寸深照型灯罩，距地面垂直高度 3.3 米。
　　高频率节能灯总消耗电功率 =55 Ｗ *2=110 Ｗ·
　　4 、替代后节电效果：
　　（ 1 ）、 节省电功率 = 原光源总消耗电功率 388.8 Ｗ
　　— 高频率节能灯总消耗电功率 110 Ｗ
　　=278.8 Ｗ。
　　u 替代后 ，高频率节能灯，电耗只占原Ｔ 8 直管日光灯的
　　=110 Ｗ /388.8 Ｗ *100 ％
　　=28.3 ％。
　　u 替代后节电率 = 节省电功率 278.8 Ｗ / 原光源总消耗电功率 388.8 Ｗ
　　*100 ％
　　＝ 71.7 ％。
　　（ 2 ）、 节省电能和电费：每天按开灯 24 小时，每度电综合电价 0.8 元进行计算。
　　ａ、原光源每天消耗电能 = 原光源总消耗电功率 388.8W
　　* 开灯时间 24 小时
　　=9.3312 度 (KWH) 。
　　ｂ、高频率节能灯每天消耗电能 = 高频率节能灯电功率 110 Ｗ
　　* 开灯时间 24 小时
　　=2.64 度 (KWH)
　　ｃ、每天节省电能 = 原光源每天消耗电能 9.3312 度 (KWH)
　　— 高频率节能灯每天消耗电能 2.64 度 (KWH)
　　=6.69 度 (KWH) 。
　　ｄ、每天节省电费 = 每天节省电能 6.69 度 (KWH)
　　* 综合电价 0.8 元
　　=5.352 元。
　　ｅ、每月节省电费 = 每天节省电费 5.352 元
　　*30 天
　　=160.56 元。
　　ｆ、每年节省电费 = 每月节省电费 160.56 元
　　*12 个月
　　=1926.72 元。
　　5 、替代后投资回收期与第一年节电纯效益：
　　三基色高频率大功率工业专用节能灯， 120 型含 4 ％增值税，每只 180 元，两只共 =180 元 *2=360 元。
　　u 替代后投资回收期 = 购高频率节能灯费用 360 元
　　/ 每天节省的电费 5.352 元
　　=67.2 天。
　　u 第一年节电纯效益 = 每年节省电费 1926.72
　　— 购高频率节能灯费用 360 元
　　　　 ＝ 1566.72 元。
　　6 、替代后照明效果测量与评价：
　　替代前后地面照度值测量，采用数字式照度计测量。频闪效应采用专用检测砣螺进行检测。显色性能采用彩色织物和图片进行直观比较。
　　（ 1 ）、替代后照度测量：
　　在地面均匀选择三个点，将Ｔ 8 直管日光灯和高频率节能灯开启５分钟后，让其分别达到最佳点燃状态。尔后，轮流关闭、开启，分别进行测量。地面照度实测值，详见下表
　　照 度 实 测 值

　　（ 2 ）、替代后照度评价： 从地面照度值看， 高频率节能灯的平均照度，低于Ｔ 8 直管日光灯平均照度１０Ｌｘ。但是，在实际现场，人的视觉感觉，还是高频率节能灯，比Ｔ 8 直管日光灯明显明亮。
　　（ 3 ）、替代后照明质量评价： 主要是对电光源频闪效应和显色性能的评价
现将评价内容与评价值列表如下

　　从上表可知：三基色高频率大功率工业专用节能灯，替代Ｔ８直管日光灯。节电率高达 71.7 ％。无频闪效应产生的危害，显色性能提高到原来的 2 倍，接近太阳光色。观看彩色织物，不产生色偏，颜色逼真鲜艳。照明环境明亮舒适，有利于提高工作效率。
　　（二）、造成测量与视觉反差现象的技术机理分析：
　　一是， Ｔ 8 直管日光灯发出的光频谱，宽于高频率节能灯的光频谱。包括部分不可见光的光频谱，有效瞳孔流明倍数（有效视觉光效）低 。
　　二是， 三基色高频率大功率工业专用节能灯，发出的光频谱。大都集中在可见光的光频谱范围，不可见光的光频谱很少。因尔，三基色高频率大功率工业专用节能灯，有效瞳孔流明倍数（有效视觉光效）高。
　　三是， 数字式照度计，测量到的光能量，是光源发出的全部光频谱的光能量。而人的视觉，只能感觉到光频谱中，可见光频谱部分的光能量。不可见光频谱的光能量，人的视觉是感觉不到的。
　　四是， 由于光源含不可见光频谱的光能量多少，频闪效应大小，显色性能高低等多种因素作用。Ｔ 8 直管日光灯有效瞳孔流明倍数（有效视觉光效），低于高频率节能灯有效瞳孔流明倍数（有效视觉光效）。因而，有效照度，Ｔ 8 直管日光灯也就低于高频率节能灯。
　　正是由于上述四个方面的技术原因，才出现用数字式照度计测量，Ｔ 8 直管日光灯的照度值，高于三基色高频率大功率工业专用节能灯的照度值。但是，实际地面照度，Ｔ 8 直管日光灯，没有高频率节能灯明亮，这样一个事实。
有效瞳孔流明倍数（有效视觉光效）物理概念的含义，祥见＜ 科学选用大功率节能灯构建绿色照明环境基本概念＞一文。

三、对测量与视觉反差现象的技术分折结论：
　　通过上述技术分析得知：采用数字式照度计，测量勒克斯（Ｌｘ）数值高低，来比较鉴别电光源的光效高低。
u 只能在同一种类光源中，在同样的环境中。在使用同样的灯具的前提下，在同样的地点进行测量。计算出光源，每瓦特的勒克斯数值，
　　即：每瓦特照度值：Ｃｄ＝Ｅ／Ｐ；（单位是：Ｌｘ／Ｗ）。
　　式中：Ｅ：地面照度值， 单位是 勒克斯 Ｌｘ
　　Ｐ：电光源功率， 单位是 瓦特Ｗ
　　Ｃｄ： 每瓦特照度值，单位是 勒克斯 ／瓦特（Ｌｘ／Ｗ）
　　在此基础上，进行比较鉴别，才能得出科学的结论。
　　电光源每瓦特照度值Ｃｄ越高，电光源光效越高，越节省电能。
　　u 对不同种类的电光源，应充分考虑电光源，有效瞳孔流明倍数（有效视觉光效）的影响。和不同种类电光源之间，互相替代的功率比例，进行综合技术估算。
　　有关技术参数，参见 ＜ 绿色光源基本概念 ＞、＜ U型管螺旋管节能灯应用设计方案 ＞ 、 ＜ T5节能灯直接替代Ｔ8日光灯应用设计方案 ＞等专题文献

　　韩俭荣 tel 0532 － 8760630 1360 630 6833