室內照明設計，是室內設計的重要組成部分，隨著人性化照明、綠色照明理念的深入人心，營造良好的室內照明效果，應本著“以人為本”的根本原則，滿足人們生理、心理各方面的需求。
因此，室內光源的色溫與顯色性的應用研究變得日益重要，特別是色溫對光環(huán)境的影響，涉及到心理以及諸多交叉學科的研究和應用。
LED室內照明燈具與一般LED指示燈不同，要更接近自然光的效果，使被照物在光源的照射下無色失真。
色溫，是指光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫。色溫是衡量光源光色的指標，色溫偏低表示光色偏暖(紅色)，偏高則表示光色偏冷(藍色)。顏色實際上是一種心理物理上的作用，所有顏色印象的產生，是由于時斷時續(xù)的光譜在眼睛上的反應，所以色溫只是用來表示顏色的視覺印象[6]。
顯色性，是指光源顯現(xiàn)被照物體顏色的性能，也就是顏色逼真的程度。顯色性由顯色指數(shù)Ra 來表明。顯色性好的光源對顏色的再現(xiàn)較好，所看到的顏色也就較接近物體自然原色;顯色性差的光源對顏色的再現(xiàn)較差，所看到的顏色偏差較大。光源的顯色性，是由光源的光譜功率分布所決定的，光譜連續(xù)的光源顯色性好，物體在該光源下，所呈現(xiàn)的顏色就較逼真。
選擇具有合適色溫與顯色性的光源對于室內照明設計十分重要，否則再好的裝璜、擺設、藝術品等也會因選擇不適當?shù)墓庠炊玔4]。
本文通過不同光源色溫與顯色性在室內照明設計中的方法和應用分析，并結合客廳照明設計為例，說明LED色溫與顯色性在室內照明設計中的優(yōu)勢，并就LED色溫與顯色性提出評估標準。
1、室內照明設計對色溫與顯色性的需求分析
空間使用者要求
(1)人對室內照明的需求
自古以來，天光是最符合人生理需求的光，人對光的需求也從最初單純的照明需求轉變和發(fā)展到現(xiàn)在對光藝術的需求，現(xiàn)今提出對照明環(huán)境的更高要求——將動態(tài)的自然光模擬出來并應用于室內環(huán)境照明，包括動態(tài)照明和氣氛照明。
室內使用者不僅關注照明亮度，更關注不同的光譜分布對人們的生理和心理狀態(tài)的影響。
傳統(tǒng)的白熾燈、氣體放電燈、節(jié)能燈等光源，調色能力差，很難作為動態(tài)照明光源。而LED光源光色純，可以有多樣化的色調選擇和配光，易控制實現(xiàn)動態(tài)照明，且節(jié)能環(huán)保，是新一代的綠色照明光源。
(2)客廳的照明功能
通?？蛷d功能較為綜合復雜，它既是家庭人員的活動中心，又是接待客人的交際場所，客廳照明環(huán)境應該較為明朗、高雅、熱烈，以體現(xiàn)出主人的熱情、坦率。
根據(jù)使用者的不同需求，人們在客廳內的活動大致分為：生理行為、家務行為、文化行為、娛樂行為、社交行為等。
由此，可以把客廳照明分為5種方式： 日常照明、會客照明、團聚照明、看電視照明、就寢前照明。
確定所要表現(xiàn)的空間氛圍
(1)色溫與顯色性對空間氛圍的影響
從遠古至今，人們長期生活在自然光的環(huán)境下，就決定了人對自然光源的適應和舒適感。而各種人造光源的不同色溫顯色性，對人有不同的生理和心理效應。光的亮度和色彩是決定空間氣氛的主要因素，室內的氣氛由不同的光源照明而變化。
在生理方面，色溫對人的生理影響包括：對視覺器官及視神經、大腦皮層等的傳遞功能和生理感受;對人脈搏、心率、血壓的影響。
暖色使心率、脈搏加快，血壓上升，情緒激動，增加食欲、刺激神經系統(tǒng)和消化系統(tǒng)。冷色有鎮(zhèn)靜、緩解緊張情緒，抑制心血管活動的等作用。
在心理感受方面，低色溫光給人以溫暖的感覺(稱暖色光)，高色溫光給人以冷的感覺(稱冷色光)。
光色與人心理的關系見表1。
表1 光色與人心理的關系
光源顯色性的影響效果，主要表現(xiàn)在對人所看到的物的顏色顯現(xiàn)能力。在室內照明中，要求光源的顯色指數(shù)一般在80 以上。
但對于室內照明中特定的情景照明，有時則更多的需要對某種顏色的突出顯示能力，這取決于光源的光譜分布。
(2)色溫與顯色性的選擇
以不同色溫與顯色性對人產生的生理及心理效應為依據(jù)，對不同功能特性的場所選用不同色溫和顯色指數(shù)的光源，以達到人的生理、心理需求的目的，如表2[5]，表3[3]。
如在臥室或客廳采用低色溫的光源，會使人具有休閑、溫馨的家的感覺。在彩色印刷廠，為了良好的反映印刷品質量，就要求光源的顯色指數(shù)達到90 以上。
表2 色溫的選用
表3 顯色指數(shù)的選用
(3)客廳的空間氛圍營造
現(xiàn)代室內照明設計中，一項重要的內容是確定照明空間所要表現(xiàn)的氛圍，即運用場合的照明需求?？蛷d，根據(jù)其功能的不同，其照明空間氛圍主要分為5種：
①日常照明
日常活動時，室內平均照度不宜太高，以暖色調為主，季節(jié)因素也會影響色溫的選擇，顯色指數(shù)要求一般。
②會客照明
較明亮的光環(huán)境，能夠為主客間交流創(chuàng)造良好氣氛。通常燈光的藝術表現(xiàn)力體現(xiàn)在被照物的立體感、燈光的明暗對比等方面，這就要求顯色指數(shù)較高，若考慮到季節(jié)變化因素，還可適當提高明亮程度，改變光色。
③團聚照明
團聚照明不同于會客照明，保持一個較明亮、熱情、溫暖的光環(huán)境，有利于人們彼此交流和創(chuàng)造良好的活躍氣氛。
④看電視照明
看電視，是夜晚家庭活動中，占用時間最多的活動，看電視時的光環(huán)境需要相對較低的照度水平，當看電視的同時伴隨著其它行為活動時，應兼顧其它活動的照度需求。利用LED照明，此時照度可根據(jù)需求適當調高，色溫也可根據(jù)劇情而定。
⑤就寢前照明
夜晚 22：30(可根據(jù)每個家庭的作息時間而定)后，家人將根據(jù)自己的作息時間，陸續(xù)進入就寢前的準備階段，適當?shù)卣{暗燈光，有利于降低心理的興奮水平，暖色的燈光使人有溫馨的被窩的感覺，從而保持一個高質量的睡眠休息狀態(tài)。
2、色溫與顯色性的照明實現(xiàn)
光源的選用
(1)一般室內照明光源的色溫與顯色性
不同類型的光源，具有不同色光和顯色性能，對室內的氣氛和物體的色彩產生不同的效果和影響。進行室內照明設計時，主要的是選取合適的燈具光源，目前主要使用的光源色溫和顯色指數(shù)參見表4[1]。
表4 目前主要使用的光源色溫和顯色指數(shù)
(2)LED光源的特點
應用于 LED 室內照明光源器件，主要是白光LED，由發(fā)光二極管制成白光LED 光源，有單芯片型和多芯片型(雙芯片型和三芯片型)。
其中多芯片型是將不同光色的芯片裝配在同一個包裝內得到混色后發(fā)出白光。單芯片型制造方式有幾種主要途徑[2]：
1)通過LED 紅、藍、黃的三基色多芯片組合發(fā)光合成白光
優(yōu)點：效率高、色溫可控、顯色性較好。
缺點：三基色光衰不同導致色溫不穩(wěn)定、控制電路較復雜、成本較高。
2)藍光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉
由LED藍光和熒光粉發(fā)出的黃綠光合成白光，可通過改變YAG 熒光粉的化學組成和調節(jié)熒光粉層的厚度來獲得色溫 3500-10000K 的各色白光;為改變顯色性能還可在其中加少量紅色熒光粉或同時加適量綠色、紅色熒光粉。是目前白光LED的主流生產方式。
優(yōu)點：效率高、制備簡單、溫度穩(wěn)定性較好、顯色性較好。
缺點：一致性差、色溫、角度變化。
3)近紫外光LED芯片激發(fā)熒光粉發(fā)出三基色合成白光。
優(yōu)點：顯色性好、制備簡單。
缺點：目前LED芯片效率較低、有紫外光泄漏問題、熒光粉溫度穩(wěn)定性問題有待解決。
相比較于傳統(tǒng)的照明光源，LED光源具有以下優(yōu)點：
(1)工作壽命長;
(2)耗電低;
(3)響應時間快：一般在幾十毫秒(ns)內響應;
(4)體積小，重量輕、耐抗擊;
(5)易于調光、調色、可控性大：可以通過流過電流的變化控制亮度，也可通過不同波長LED的配置實現(xiàn)色彩的變化與調節(jié)。
(6)無污染：無水銀、鉛等環(huán)境污染物。
可以利用白光LED 豐富的色域優(yōu)勢，通過編程控制其色溫，且白光LED 工程實施便捷可調，且體積小，隱蔽性好，便于實現(xiàn)室內照明的可控性，為LED 在室內照明上的應用提供了雄厚的產品基礎。
客廳的照明實現(xiàn)
在室內環(huán)境中，客廳的利用率最高，照明方式也多種多樣?？蛷d照明的基本主色調依靠頂燈來保證，在房間中央安裝一盞吊燈作為主燈，應以看清面部表情為宜，因此顯色指數(shù)應大于80。
作為家庭客廳中常規(guī)照明燈源，主要有LED 射燈、LED 筒燈、LED 日光燈等。根據(jù)客廳的不同功能需要，可將客廳所需營造的氛圍設計成不同的情景模式，利用電腦控制實現(xiàn)靈活調節(jié)。
LED燈具色溫，夏天可以調到5000K，產生清涼的感覺;節(jié)日調到3000-5000K，營造出節(jié)日歡快的氣氛;冬天及有朋友來時調到3000K，呈現(xiàn)出溫暖、穩(wěn)重的氣氛。
3、照明檢驗和評估
室內環(huán)境是人們生活和工作大部分時間停留的環(huán)境，因此人們對室內照明環(huán)境的需求就越來越高。能否達到這些要求，是LED 能否取代傳統(tǒng)光源的關鍵。
是否滿足視覺功能的需求
滿足人們的視覺需求，即讓人們能看得清楚，這就要求照明光環(huán)境具有一定的照度水平、照度均勻度和顯色性。
要滿足一定的照度水平和照度均勻度，就要求LED 燈具既具有足夠的光通量，又具有合理的配光設計。
而在顯色性方面，目前的白光LED 能滿足一般室內活動的需要，同時配置不同的室內裝飾材料就可以產生不同的視覺效果。
是否滿足生理心理的需要
光影響生理健康，主要表現(xiàn)為紫外光照射會對皮膚造成不良影響;光通過視覺影響健康;光通過生理節(jié)律系統(tǒng)影響健康。
與白光LED室內照明有緊密聯(lián)系的兩個效應就是視網膜的藍光危害效應，以及光通過抑止人體內褪黑激素的分泌影響人體的生理節(jié)律系統(tǒng)和健康。
如圖1所示是照度與色溫對應的舒適區(qū)域。
為了滿足人心理的需求，照明所選用光源的色溫必須與照度相適應。白光LED的色溫高，要求的相適應的照度也較高，才能使人感覺舒適。光源色溫的冷暖感對人生理也有很大影響，隨時間、場景、喜好而變化。
圖1 照度與色溫對應的舒適區(qū)域
白光LED作為應用于室內照明，易于調光、調色、可控性大。
是否滿足審美需要
燈光照明是裝飾美化環(huán)境和創(chuàng)造藝術氣氛的重要手段。裝飾燈具可以改變室內空間，增加空間層次，渲染環(huán)境氣氛。LED 燈具靈活多樣的外形和尺度，使其在設計和選擇上具有很大的范圍，可以充分滿足裝飾美學的要求。
是否滿足綠色照明的時代趨勢
綠色照明是指通過科學的照明設計，采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產品(電光源、燈用電器附件、燈具、配線器材，以及調光控制器和控光器件)，改善提高人們工作、學習、生活的條件和質量，從而創(chuàng)造一個高效、舒適、安全、經濟、有益的環(huán)境并充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明。
LED 光源高效、安全、無污染，是新一代的綠色照明光源。要加快LED 光源與其配套的材料、電源相互間的配合，盡快推出低成本的資源可再生的真正意義上的綠色照明光源產品。
4、小結
照明的目的是為了給人類生活帶來更多的便捷與舒適，隨著LED 照明技術的不斷發(fā)展，室內照明設計更加人性化、多元化。
LED照明在室外環(huán)境中的應用已漸趨成熟，對其在室內照明設計中色溫與顯色指數(shù)的探討，有利于LED在室內照明中的推廣和應用，并在未來綠色照明、低碳照明中大放異彩。
