基于模拟实验的美术馆LED产品指标测试分析

高 帅， 杨秀杰

(1.北京清华同衡规划设计研究院有限公司，北京 100086; 2.北京清控人居光电研究院有限公司，北京 100086；3.北京清城同衡照明设计院有限公司，北京 100086)

引言

2018年文化部行业标准研究项目“美术馆照明质量评估方法与体系的研究”课题中(以下称“2018年课题”)，对14款美术馆中常用灯具进行了指标测试与研究，为评价体系中指标的确定提供了重要依据[1-6]。

2020年开展的指标测试研究为《美术馆光环境评价方法》标准编制工作的重要组成部分。为保障两次测试的数据具有可比较意义，本次测试沿用模拟实验的测试方法及2018年课题的测试模型，以评价体系中的指标为测试指标，征集10个品牌的18款产品，开展测试工作及数据分析研究，以了解市面上LED产品(针对典型美术馆照明应用的)随技术迭代在指标上的变化，并为评价体系中指标数值的更新提供参考。

1 模拟实验

1.1 测试模型

模拟实验选取美术馆中典型的洗墙照明应用，如图1所示，空间高为4 m，灯具距墙2 m，1.2 m×1.2 m的被测面，按中心布点法设置网格，便于布点测试。本次测试共征集灯具样品18款，部分灯具图片如图2所示，样品参数如表1所示。

1.2 测试指标

测试指标与2018年课题的指标保持一致，根据评价体系中可量化的指标项进行测试，保障数据的可比性。含三个方面的参数：1)用光安全方面，主要测试紫外辐射含量指标；2)灯具性能方面，包含显色参数(Ra/R9/Rf)、频闪、色容差的测试；3)光的分布方面，主要评估照度均匀度。

图1 测试模型及测试布点展示

图2 部分灯具样品图片

表1 样品参数

1.3 测试过程

测试由国家CNAS、CMA认可资质的专业实验室采用有效标定的专业仪器，针对提供样品的各项指标进行测试。对每款灯具进行现场测量和数据记录，如表2、图3、图4所示。

表2 数据记录

图3 现场测试图片

图4 测试数据记录

2 数据对比分析

测试完成后，对2020年标准研究的测试数据(以下称“2020数据”)进行统计整理分析，并与2018年课题研究的数据(以下称“2018数据”)进行对比分析。

2.1 紫外线含量数据统计与对比分析

2020数据对315～400 nm的紫外线含量进行测试，图5数据显示紫外线含量均在0.9 μW/lm以下，其中13款灯具数据集中于0.4～0.6 μW/lm数值区间，最优值均可达到0.3 μW/lm。

图5 紫外线含量数据统计

如图6所示，2018数据中多数紫外线含量在0.5～0.7 μW/lm的数值区间，2020数据的数值区间较2018数据低0.1 μW/lm左右，两年的最优数据均在0.3 μW/lm，虽有四个数据有下降情况，但总体趋势上，2020数据具有一定提升。说明随着技术发展，LED产品紫外线含量的控制方面，对展品的保护更有利。

2.2 显色指数Ra数据统计及对比分析

2020测试数据中(见图7)，显色指数Ra均在91以上，最高数据为98，多数(12款)数据集中于95～98之间；从数据看，多数 LED产品显色指数满足标准中不小于95的要求，具备达到较高显色性的能力。

综合两年的测试数据(见图8)，显色指数在95以上的数据占比中，2018数据仅为21%，而2020数据达到67%；显色指数在90以上，2020数据占比为100%，2018数据为86%；显色指数2020数据较2018数据总体有较大提升。

图6 两年的紫外线含量数据对比

图8 两年的显色指数数据对比

2.3 R9数据统计及对比分析

如图9所示的测试数据中，R9指数具有一定差异，近一半的灯具(8款)数据在到92以上，13款灯具数据在85以上，2款低于75，最低数据为59；从数据看，部分R9值偏低，但72%能够达到85以上的标准要求。

图9 R9数据统计

综合两年的测试数据(见图10)，2020数据整体高于2018数据；2018数据中95为具有绝对优势的数据，而在2020数据中，有25%数据已接近95；2018数据相对集中，但集中于60左右的低值，与评价标准要求差距较大，在指标择优取向下的产品选择空间不大；虽2020数据离散程度相对较高，但处于高值的产品数量较多，同时说明现阶段产品在R9的表现上已拉开一定差距，在产品选型时应予以甄别，根据实际应用进行产品的选择，以保障展品色彩的真实性。

图10 两年的R9数据对比

2.4 色彩保真度Rf数据统计及对比分析

2020数据显示(见图11)，色彩保真度数据均在90以上，全部高于原评价体系中86(优秀)的要求。从两年的测试数据分析(见图12)，2018测试数据中仅约一半高于90，所有数据未达到95以上；2020数据整体水平高于2018数据，LED产品在色彩保真度方面2020数据具有明显的提升。

图11 色彩保真度数据统计

图12 两年的色彩保真度数据对比

2.5 色容差数据统计及对比分析

测试数据显示(见图13)，6款灯具色容差在3 SDCM以下，13款灯具的色容差在5 SDCM以下，占72%，多数满足标准要求。但有3款在5～7 SDCM之间，2款灯具数据大于7 SDCM，已超出国家标准要求，不符合产品选型的最低标准。

图13 色容差数据统计

由图14可知，2020数据在中位数数据优于2018数据，虽最高值(1.2 SDCM)不如2018数据(1 SDCM)，但差距可忽略；在3 SDCM以下的数据，2020数据相比较多，色彩一致性控制较好的灯具占比大；但2020数据离散程度较高，最低值达到10.1 SDCM，在产品选型时，给色彩一致性的把控带来难度。而2018数据分布相对集中，仅2款在5～6 SDCM之间，整体分布于较好的梯级。因此，随着技术升级，各项指标提升的同时，对色彩一致性指标还应更加重视。

图14 两年的色容差数据对比

2.6 照度均匀度数据对比分析

本次灯具的测试数据(见图15)均在0.4～0.9之间，其中有6款灯具数据在0.4～0.5区间，6款数据均为0.6，6款灯具集中在0.7～0.9之间。如图16所示，2020数据均值与2018数据相同(0.6)，但2018数据均低于0.7，2020数据有6个在0.7以上，最高达到0.9，有较大提升。均匀度的选择与观展评价和体验相关。在目前平面展品一般追求更加均匀的价值取向下，均匀度数值的提升为良好的观展效果带来可能。

图15 照度均匀度数据统计

2.7 频闪数据对比分析

在2018数据中，有四款产品产生了频闪，可能是由于调光后导致。因此，本次测试在100%及50%输出两个条件下均进行测试，以验证产品在调光情况下的频闪控制水平。测试数据可知，仅同一品牌的2款产品明显存在，其他产品均无频闪现象，可见目前LED产品基本在调光下也具备控制频闪的能力, 见表3。

图16 两年的照度均匀度数据对比

表3 2020年灯具频闪评价

续表3

3 总结

通过对两次模拟实验数据的分析，多数指标的整体水平在这两年的技术迭代中有显著提升。LED在紫外线含量控制方面具有优势，指标略有提升。显色参数(Ra/Rf)的提升较明显；而2020数据中R9、色容差指标呈两极分化，多数灯具的R9指标有提升，且表现较好，但仍有个别灯具的指标数值相当于2018数据的一般水平(58～75之间)，未达到一般的应用要求；色容差指标在3 SDCM以下的数据量有显著提升，但仍有个别数据呈下降趋势，并远低于国家标准要求，因此各方在产品选择时，对色彩一致性及R9指标的评估上，应更加谨慎；针对美术馆中较多的调光应用，数据显示，灯具在调光后已具备较好的频闪控制能力。光的分布方面，照度均匀度指标也有一定提升，但均匀度指标的选择与观展视觉、心理感受相关，建议结合主观评价进行标准值确定。

结合广泛的美术馆调研得出的测试数据和本次产品指标测试数据，课题组对评价方法中的指标值进行了合理修正，按照数据的分布比例，优化了评分指标设定。可以看出，通过模拟实验测试的方法让我们了解了产品的真实技术水平差异，辅助技术判断和指标制定，将来还可作为《美术馆光环境评价方法》标准实施评测的有效辅助手段之一。

根据征灯情况，有6个品牌在两次测试中均提供样品，数据分析发现，6个品牌的2020数据在多个指标方面较2018数据有显著提升。可以看出，通过2018年“美术馆照明质量评估方法与体系的研究”课题的研究，有力推动了产品技术水平的提升。《美术馆光环境评价方法》标准的颁布，将为美术馆光环境品质提升、产品技术进步起到积极的推动作用。