CIE 2016照明質(zhì)量與能效大會(huì)報(bào)告簡(jiǎn)析

王書曉

(中國(guó)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(huì)報(bào)告簡(jiǎn)析

王書曉

(中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京100013)

國(guó)際照明委員會(huì)(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(huì)，會(huì)議日程分為3月3日至5日召開大會(huì)的學(xué)術(shù)報(bào)告， 7日到9日召開D2、D4和D5的分部會(huì)議以及TC會(huì)議。

本次大會(huì)共有論文108篇，其中邀請(qǐng)論文3篇，口頭報(bào)告論文51篇，各類張貼論文54篇，以及4個(gè)專題研討會(huì)，涵蓋顏色質(zhì)量、新型光度、輻射度測(cè)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(gè)熱點(diǎn)主題。其中我國(guó)學(xué)者貢獻(xiàn)了10篇精彩的大會(huì)報(bào)告、8篇張貼論文。

在此次會(huì)議上CIE主席Yoshi Ohno，及幾個(gè)分部負(fù)責(zé)人共同向與會(huì)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(xiàng)重點(diǎn)研究領(lǐng)域及對(duì)應(yīng)負(fù)責(zé)分部。下面將簡(jiǎn)要介紹各研究領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容，及本次大會(huì)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(píng)價(jià)方法相對(duì)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(jì)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(shí)還將確定評(píng)價(jià)參考光源光譜等問題。在此次會(huì)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(duì)的《EVALUATION OF WHITENESSINDICES》，中國(guó)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(shí)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(huì)議上還召開了由羅明教授主持的針對(duì)顯色性評(píng)價(jià)方法的專題研討會(huì)。

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(shí)將會(huì)出現(xiàn)明顯的錯(cuò)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(cè)者的年齡、視場(chǎng)大小等因素，計(jì)算出相應(yīng)的色品圖。

當(dāng)前仍然需要通過大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，比較CIE1931、1964及2006三種顏色匹配函數(shù)在實(shí)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(shí)第一分部還將就CIE 2006顏色匹配函數(shù)的計(jì)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(gè)好的計(jì)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(jià)格日益增長(zhǎng)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(píng)估。這都將是該領(lǐng)域內(nèi)的重要研究課題。在本次會(huì)議上該領(lǐng)域內(nèi)的重要代表論文包括：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院劉慧研究員的《CHARACTERIZATION OF MODIFIEDLED LAMPS FOR LUMINOUS FLUXSTANDARDS》，加拿大國(guó)家研究委員會(huì)(NRC)Zwinkels的《CCPR ACTIVITIES RELATED TO LED-BASED CALIBRATION STANDARDS》等。

4　視表(D1、D2、D8)

傳統(tǒng)顏色測(cè)量多是基于某一特定照明/觀測(cè)角度條件下的反射光譜測(cè)量。然而隨著一些新型材料的出現(xiàn)，該傳統(tǒng)測(cè)試方法的結(jié)果已經(jīng)無法反映其主觀感受；同時(shí)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(cè)各種色塊的真實(shí)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(píng)價(jià)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(cè)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(píng)價(jià)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(diǎn)，多年來人們進(jìn)行了大量的工作并導(dǎo)出了各自的評(píng)價(jià)公式，這些公式大部分已在實(shí)踐中得到應(yīng)用。當(dāng)前不舒適眩光的主要評(píng)價(jià)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(gè)缺陷：

1)這些眩光評(píng)價(jià)方法只適用于某一個(gè)或幾個(gè)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(píng)價(jià)。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(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)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(huì)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(guó)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(gè)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(huì)議上該領(lǐng)域內(nèi)的重要代表論文包括：英國(guó)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(guó)家計(jì)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(dòng)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(jì)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(dòng)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(shí)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(shí)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(duì)于適應(yīng)照明、智慧照明或動(dòng)態(tài)照明的快速發(fā)展，也對(duì)照明研究提出了新的挑戰(zhàn)和要求。在本次會(huì)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(duì)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(duì)失能眩光的敏感性提高問題逐漸得到社會(huì)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(gè)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(duì)這些人員的照明設(shè)計(jì)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(huì)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(jì)量問題(D2)

CIE已經(jīng)出版了多個(gè)技術(shù)報(bào)告或標(biāo)準(zhǔn)，就照度計(jì)、亮度計(jì)、積分球及分布式光度計(jì)等測(cè)試儀器的性能、校準(zhǔn)測(cè)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(cè)試裝置、基于圖像亮度技術(shù)的近場(chǎng)分布光度計(jì)等照明產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。雖然當(dāng)前CIE已經(jīng)針對(duì)某些技術(shù)建立了對(duì)應(yīng)的技術(shù)委員會(huì)，但這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足市場(chǎng)需求。因此就這些新型光度和輻射度設(shè)備的計(jì)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(cè)量(D8)

3D打印技術(shù)是當(dāng)前制造業(yè)領(lǐng)域的一項(xiàng)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(duì)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(jiǎn)單的擴(kuò)展基于2D彩色圖像復(fù)現(xiàn)和測(cè)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(jì)三個(gè)方面：輸入、處理及輸出。輸入環(huán)節(jié)重點(diǎn)解決目標(biāo)和復(fù)現(xiàn)物體顏色、材質(zhì)及反射特性測(cè)量、評(píng)價(jià)方法問題；處理環(huán)節(jié)，則重點(diǎn)解決以上特性的最簡(jiǎn)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。