王書曉

(中國建筑科學(xué)研究院，北京　100013)

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CIE 2016照明質(zhì)量與能效大會報告簡析

王書曉

(中國建筑科學(xué)研究院，北京100013)

國際照明委員會(CIE)于2016年3月3日至9日在澳大利亞墨爾本舉行CIE 2016照明質(zhì)量和能效大會，會議日程分為3月3日至5日召開大會的學(xué)術(shù)報告， 7日到9日召開D2、D4和D5的分部會議以及TC會議。

本次大會共有論文108篇，其中邀請論文3篇，口頭報告論文51篇，各類張貼論文54篇，以及4個專題研討會，涵蓋顏色質(zhì)量、新型光度、輻射度測量技術(shù)、視覺感受、照明質(zhì)量、眩光、光生物、中間視覺等多個熱點主題。其中我國學(xué)者貢獻(xiàn)了10篇精彩的大會報告、8篇張貼論文。

在此次會議上CIE主席Yoshi Ohno，及幾個分部負(fù)責(zé)人共同向與會代表介紹了CIE的研究戰(zhàn)略起草工作，該研究戰(zhàn)略確定了CIE近期的十項重點研究領(lǐng)域及對應(yīng)負(fù)責(zé)分部。下面將簡要介紹各研究領(lǐng)域的研究內(nèi)容，及本次大會上相關(guān)論文發(fā)表的情況：

1　關(guān)于LED光源與(視)知覺和偏好相關(guān)的顏色質(zhì)量的研究(D1)

近年來隨著LED技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，與現(xiàn)行CRI評價方法相對滯后的矛盾日益突出，因此第一分部將聯(lián)合學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)及計量機(jī)構(gòu)開展該領(lǐng)域的研究工作作為當(dāng)前首要任務(wù)，建立新的白光光源顏色質(zhì)量指數(shù)，包括更加科學(xué)的顏色保真度指數(shù)以及新的顏色偏好指數(shù)等，同時還將確定評價參考光源光譜等問題。在此次會議上現(xiàn)任CIE主席Yoshi Ohno的《VISION EXPERIMENT II ON WHITE LIGHT CHROMATICITY FORLIGHTING》，浙江大學(xué)羅明教授團(tuán)隊的《EVALUATION OF WHITENESSINDICES》，中國建筑科學(xué)研究院趙建平的《THE INFLUENCE OF COLOR RENDERING CHARACTERISTICS TO THE TELEVISION PICTURE COLOR REPRODUCTION》以及比利時Kevin Smet的《ON THE IMPORTANCE OF COLOR SPACE UNIFORMITY ANDSAMPLE SET SPECTRAL UNIFORMITY FOR COLOR FIDELITYMEASURES》均在該領(lǐng)域進(jìn)行了各自的研究和探討。在此次會議上還召開了由羅明教授主持的針對顯色性評價方法的專題研討會。

2　CIE 2006色度學(xué)的應(yīng)用(D1)

相關(guān)研究表明CIE 1931色度學(xué)方法在分析典型白光LED光源時將會出現(xiàn)明顯的錯誤。因此在基于當(dāng)前研究成果的基礎(chǔ)上，CIE提出了新的色度學(xué)方法，即CIE 2006色度學(xué)，該方法可以根據(jù)觀測者的年齡、視場大小等因素，計算出相應(yīng)的色品圖。

當(dāng)前仍然需要通過大量的實測數(shù)據(jù)，比較CIE1931、1964及2006三種顏色匹配函數(shù)在實踐中，特別是在應(yīng)用于LED照明和圖像應(yīng)用中的結(jié)果差異。同時第一分部還將就CIE 2006顏色匹配函數(shù)的計算標(biāo)準(zhǔn)化方法開展深入研究工作。

3　光度學(xué)、色度學(xué)和輻射度量學(xué)中新的標(biāo)準(zhǔn)光源和標(biāo)準(zhǔn)照明體(D2、D1)

獲得穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)光源和傳感器是建立一個好的計量系統(tǒng)的前提和基礎(chǔ)。當(dāng)前禁止使用白熾燈的政策導(dǎo)致傳統(tǒng)的鎢絲標(biāo)準(zhǔn)光源的價格日益增長和生產(chǎn)企業(yè)大量減少，及固態(tài)照明技術(shù)的快速發(fā)展都給標(biāo)準(zhǔn)光源和標(biāo)準(zhǔn)照明體的選擇提出了重要挑戰(zhàn)。因此當(dāng)前急需開發(fā)基于固態(tài)照明技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)光源。然而相較于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)光源，LED產(chǎn)品將更加復(fù)雜，其控制參數(shù)、光譜及其空間分布特性等因素帶來的不確定性仍然無法進(jìn)行有效評估。這都將是該領(lǐng)域內(nèi)的重要研究課題。在本次會議上該領(lǐng)域內(nèi)的重要代表論文包括：中國計量科學(xué)研究院劉慧研究員的《CHARACTERIZATION OF MODIFIEDLED LAMPS FOR LUMINOUS FLUXSTANDARDS》，加拿大國家研究委員會(NRC)Zwinkels的《CCPR ACTIVITIES RELATED TO LED-BASED CALIBRATION STANDARDS》等。

4　視表(D1、D2、D8)

傳統(tǒng)顏色測量多是基于某一特定照明/觀測角度條件下的反射光譜測量。然而隨著一些新型材料的出現(xiàn)，該傳統(tǒng)測試方法的結(jié)果已經(jīng)無法反映其主觀感受；同時傳統(tǒng)的CIE色度參數(shù)雖然與視覺感受具有相關(guān)性，但是很難準(zhǔn)確預(yù)測各種色塊的真實外觀特性。

該領(lǐng)域的主要就CIE175:2006中描述各種材料外觀特性的評價指標(biāo)如材質(zhì)、白度及BRDF等空間特性，建立具有良好溯源性和可靠性的測試方法，從而幫助汽車、化妝品、造紙、印刷等行業(yè)，提高其理論模擬結(jié)果與最終產(chǎn)品視覺效果的一致性。

5　可通用于各種照明應(yīng)用的眩光評價方法(D3、D4、D5)

自20世紀(jì)40年代以來，隨著一般照明水平的不斷提高，使得不舒適眩光問題日益突出，該研究一直是照明領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點，多年來人們進(jìn)行了大量的工作并導(dǎo)出了各自的評價公式，這些公式大部分已在實踐中得到應(yīng)用。當(dāng)前不舒適眩光的主要評價方法包括:視覺不舒適概率系統(tǒng)(VCP)、眩光指數(shù)(Gl)、窗的不舒適眩光指數(shù)(DGI)、眩光限制系統(tǒng)(亮度限制曲線)、眩光指數(shù)(GR)和統(tǒng)一眩光值(UGR)等。然而這些方法有以下幾個缺陷：

1)這些眩光評價方法只適用于某一個或幾個特定的照明條件(如辦公室照明、體育照明、道路照明等)；

2)這些方法均只適用于某種特定類型照明光源，比如VCP方法不適用于白熾燈或高強(qiáng)氣體放電燈等小光源，及間接照明或發(fā)光頂棚等大光源的眩光評價。隨著LED照明技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，這一問題則更加突出。

3)當(dāng)前的眩光模型多是基于實驗數(shù)據(jù)分析，而缺乏心理學(xué)和生理學(xué)的理論支撐，從而導(dǎo)致這些評價方法在適用條件以外的分析結(jié)果可靠性無法保障。

在本次會議上該領(lǐng)域內(nèi)的重要代表論文包括：浙江大學(xué)Safdar的《THE HUMAN VISION MODEL TO PREDICT DISCOMFORT GLARE FROM LUMINANCE IMAGE》，瑞士Hasen的《GLARE CAUSED BY CONTRASTBETWEEN TASK AND IMMEDIATESURROUND: AN EVALUATION OFLUMINANCE DISTRIBUTION IN THEFIELD OF VIEW》，荷蘭飛利浦Donner的《A PSYCHOPHYSICAL MODEL OF DISCOMFORT GLARE IN BOTH OUTDOOR AND INDOOR APPLICATIONS》等。

6　健康照明和光的非視覺效應(yīng) (D3、D6 、D2)

2002年美國布朗大學(xué)的David Berson發(fā)現(xiàn)了在人眼中存在一種新的感光細(xì)胞——“視網(wǎng)膜特化感光神經(jīng)節(jié)細(xì)胞”(ipRGC)。這種細(xì)胞雖然數(shù)量稀少，但是卻能參與調(diào)節(jié)許多人體非視覺生物效應(yīng),包括人體生命體征的變化，激素的分泌和興奮程度。因此通過照明環(huán)境的變化調(diào)節(jié)人的生命節(jié)律，為人們創(chuàng)造一個健康、舒適、高效的室內(nèi)照明光環(huán)境成為當(dāng)前照明研究的重要課題。在本次會議上該領(lǐng)域內(nèi)的重要代表論文包括：英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)Anya Hurlbert的《Tuning light to see and feel better: The human visual and non-visual responses to spectral variations in light》，浙江大學(xué)Zheng Shiqi的《THE EFFECT OF CCT-CHANGING DYNAMIC LIGHT ON HUMAN ALERTNESS》，日本國家計量院(NMIJ)Shitomi H.的《CONSIDERATION ON SAFETY FACTORS APPLIED TO A SIMPLIFIED APPRAOCH TO EVALUATE BLUE LIGHT HAZARD OF GENERAL LIGHT SOURCES BY MEANS OF PHOTOMETRY》等。

7　適應(yīng)性照明、智慧照明、動態(tài)照明(D3、D4、D5)

隨著信息技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計算和大數(shù)據(jù)等快速發(fā)展，照明控制逐步從人工控制向自動控制，繼而向智能控制轉(zhuǎn)化：

1)根據(jù)全球在LED照明應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，通過采用智能控制的LED照明可以有效降低照明能耗、減少照明維護(hù)費(fèi)用；

2)通過智能照明控制，照明系統(tǒng)還可以與周圍環(huán)境進(jìn)行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)光色的靈活變化，因此結(jié)合智能控制系統(tǒng)，可以真正實現(xiàn)“按需照明”的理念，從而為人們創(chuàng)造更加舒適、安全的生活環(huán)境，提升照明品質(zhì)。

然而對于適應(yīng)照明、智慧照明或動態(tài)照明的快速發(fā)展，也對照明研究提出了新的挑戰(zhàn)和要求。在本次會議上該領(lǐng)域內(nèi)的重要代表論文包括：澳大利亞悉尼大學(xué)胡文曄的《LUMINANCE RESOLUTION OF LIGHTINGCONTROL SYSTEMS: USABILITY ANDENERGY CONSERVATION》，浙江大學(xué)Hu Yu的《ASSESSING UNIFORMITY OFILLUMINANCE BASED ON AN LEDTUNABLE SYSTEM》，斯洛伐克技術(shù)大學(xué)GasparovskyDionyz的《PROPOSAL OF A METHOD FOR ASSESSMENT OF ENERGY PERFORMANCE OF LIGHTING IN RESIDENTIAL BUILDINGS》等。

8　針對老年人和視力損傷者的特殊照明研究(D1、D3、D4)

伴隨著全球老齡化問題的日益凸顯，老年人的視力喪失及對失能眩光的敏感性提高問題逐漸得到社會的廣泛關(guān)注。而現(xiàn)有的照明標(biāo)準(zhǔn)體系是基于視力正常的年輕人建立，沒有考慮人們視力和視覺需求的個體差異，特別是老年人和視力缺陷人員。因此當(dāng)前急需制訂針對這些人員的照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，從而引導(dǎo)相關(guān)照明技術(shù)的發(fā)展。在本次會議上該領(lǐng)域內(nèi)的重要代表論文包括：荷蘭飛利浦Donner的《ROAD LIGHTING FOR AGEING DRIVERS—A USERS’ PERSPECTIVE》等。

9　新型光度和輻射度設(shè)備的計量問題(D2)

CIE已經(jīng)出版了多個技術(shù)報告或標(biāo)準(zhǔn)，就照度計、亮度計、積分球及分布式光度計等測試儀器的性能、校準(zhǔn)測試方法等內(nèi)容做出了詳細(xì)的規(guī)定。然而近年來，由于技術(shù)的快速發(fā)展，圖像亮度測試裝置、基于圖像亮度技術(shù)的近場分布光度計等照明產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。雖然當(dāng)前CIE已經(jīng)針對某些技術(shù)建立了對應(yīng)的技術(shù)委員會，但這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足市場需求。因此就這些新型光度和輻射度設(shè)備的計量問題開展深入研究工作已經(jīng)成為CIE在該領(lǐng)域內(nèi)的亟待解決的重要任務(wù)。

10　3D物體的顏色再現(xiàn)及再現(xiàn)質(zhì)量的測量(D8)

3D打印技術(shù)是當(dāng)前制造業(yè)領(lǐng)域的一項革命性技術(shù)。與傳統(tǒng)的2D技術(shù)不同，3D復(fù)現(xiàn)(3D Reproduction)對于打印材料表面顏色、雙向反射分布函數(shù)(BRDF)及材質(zhì)等信息有更高的要求。而這些問題，很難通過簡單的擴(kuò)展基于2D彩色圖像復(fù)現(xiàn)和測量技術(shù)的修訂來解決。當(dāng)前在該領(lǐng)域的研究主要設(shè)計三個方面：輸入、處理及輸出。輸入環(huán)節(jié)重點解決目標(biāo)和復(fù)現(xiàn)物體顏色、材質(zhì)及反射特性測量、評價方法問題；處理環(huán)節(jié)，則重點解決以上特性的最簡參數(shù)化問題，從而提升制造效率；輸出階段主要解決目標(biāo)形狀、顏色及材質(zhì)特性制造工藝問題。