面向健康照明的光品質標準進展評述
——視覺篇

莊曉波，朱華榮，洪 兵

(1.上海時代之光照明電器檢測有限公司，上海 201114；2.國家電光源質量檢驗檢測中心，上海 201114；3.上海亞明照明有限公司，上海 201801；4.無錫立德時代科技有限公司，江蘇 無錫 214000)

引言

在社會經濟飛速發展、科學技術全面進步、生活水平普遍提高的同時，人口結構老齡化、生活節奏加快、電子設備使用頻繁、心身應激因素增多等問題漸漸凸顯，人們面臨著前所未有的健康挑戰與風險[1]?！昂笠咔闀r代”，國家推出了新基建戰略，為全社會智能化、數字化轉型升級賦能。人們健康需求進階，人居健康意識強化，“健康照明”走入大眾視野，深入日常人居，從中小學生近視預防、負面情緒改善再到人體生物鐘調節等[2]。而光品質是健康照明的最重要的指標之一，視覺相關(成像)的光品質要素有很多。光對人眼產生的視覺影響可從以下三個方面進行量化和評價：

(1)光隨波長的變化情況(即光譜分布)；

(2)光隨時間的變化情況(即時域分布)；

(3)光在空間的變化情況(即空間分布)。

光隨波長的變化情況，即光譜分布，直接決定了照明環境的光色品質，主要包括色溫和色容差、顯色性、顏色維持率、空間顏色非均勻性、彩色光等。

光隨時間的變化情況，反映了光的動態變化對人眼的影響，如閃爍、頻閃效應、幻影效應等瞬態光偽像。

光在空間的變化情況，即空間分布，直接影響人眼的亮度感知。人眼視野中的總體亮度分布和強度水平決定了視覺感知的“亮”與“暗”(包括照度和照度均勻度、亮度和亮度均勻度)，而視野中的局部亮度分布或對比度則反映為眩光(包括失能眩光和不舒適眩光)。

本文將著重探討視覺相關的光品質標準進展，并對相關指標進行解析和探討。

1 照度和亮度相關標準

照明的最基本目的是確保人們有足夠的光線來安全、高效和準確地執行主要的視覺任務。其中，最重要的指標是照度和亮度。標準中往往對平均照度、照度均勻度、平均亮度以及亮度均勻度等提出要求，見表1。

表1 照度、亮度和均勻度相關標準

1.1 照度和照度均勻度

如圖1所示，照度可分為水平照度、垂直照度和半柱面照度等。水平照度(horizontal illuminance)是指特定水平面上的照度，垂直照度(vertical illuminance)是指特定垂直面上的照度，而半柱面照度(semi-cylindrical illuminance)是光源在給定空間一點上一個假想的很小的半個圓柱體曲面上產生的照度。

圖1 水平照度、垂直照度和半柱面照度示意圖[3]Fig.1 Schematic diagram of horizontal illuminance，vertical illuminance and semi-cylindrical illuminance

其中，半柱面照度起初是道路照明中為了保證能有效辨認人的面部，避免行人產生不安全感而提出的要求。文獻[4]推薦在體育場館照明使用半柱面照度替代或補充傳統的垂直照度(平面照度)，因為空間物體的表面是三維的，半柱面照度更能反映人所能感受到的包括造型在內的實際照明效果。半柱面照度可采用專用的半柱面照度計進行直接測量，也可依據式(1)對測得的各個方向的垂直照度進行計算[5]：

(1)

《建筑照明設計標準》(GB 50034—2013)規定的照度，一般是水平照度，且指的是維持平均照度值，工程驗收時的照度值應是標準規定值除以相應的維護系數。而規定的照度均勻度指的是規定表面上的最小照度與平均照度之比，符號是U0。

《城市夜景照明設計規范》(JGJ/T 163—2008)也規定了照度或亮度均勻度，有兩種表示方法，其中U1=最小/最大照度或最小/最大亮度，即

(2)

式(2)中的比率適用于照度或亮度變化過大對性能或安全有嚴重影響的情況，涉及視覺適應和地面上的顯示[6]。

U2=最小/平均照度或最小/平均亮度，即

(3)

式(3)中的比率適用于個別照度遠低于平均照度，且不利于任務功效的情況[7]，涉及視覺舒適感。

均勻度主要用于控制規定表面上的照度或亮度水平的變化。以照度均勻度為例，大多數照明場景只考核U2，即GB 50034規定的U0；但如果燈具的配光曲線是窄的水滴型配光，在燈下點會出現照度的極大值，此時單用U2來考核就察覺不出糟糕的照明效果，這就需要用到U1來共同評價。

《體育場館照明設計及檢測標準》(JGJ 153—2016)除了U1和U2的要求外，還規定了均勻度梯度(Uniformity Gradient，UG)，即某一網格點與其余8個相鄰網格點的照度比，故

(4)

UG考核的是整個區域的照度變化率。體育場館由于空間大，即使有好的照度均勻度，相鄰兩個網格點的照度變化過大就可能導致斑馬效應，為了避免這種情況，就需要UG這個指標來控制相鄰網格點間的照度差異。有電視轉播時，當照度計算與測量網格<5 m時，每2 m的水平照度和垂直照度均勻度梯度UG≤10%；當照度計算與測量網格≥5 m時，每4 m的水平照度和垂直照度均勻度梯度UG≤20%。

1.2 亮度和亮度均勻度

亮度是光源在指定方向上的單位投影面、在單位立體角中發射的光通量，故亮度是與方向有關的物理量，與距離無關。亮度又可分為被照面亮度(如路面亮度)和發光面亮度(如標識亮度)。

關于亮度均勻度，以《城市道路照明設計標準》(CJJ 45—2015)為例，其評價指標有路面亮度總均勻度和路面亮度縱向均勻度。路面亮度總均勻度Uo指的是路面上最小亮度與平均亮度的比值，即

(5)

這是因為道路照明設施在為路面提供良好的平均亮度的同時，卻無法避免在路面上的某些區域產生很低的亮度，在這些區域中，障礙物與路面之間的對比值低。同時，如果視場中出現大的亮度差別，會導致眼睛的對比靈敏度下降，引起瞬時適應問題，以致于不易覺察出在那些較暗區域中的障礙物。因此，為了保證路面上各個區域都能有足夠的覺察率，就要求路面上的平均亮度和最小亮度不能相差太大[8]。

而路面亮度縱向均勻度UL指的是路面上各車道的中心線上最小亮度與最大亮度的比值的最小值，即

(6)

當駕駛員駕車在路面上行駛時，如果在其前方的路面上反復地出現亮帶和暗帶，即所謂的“斑馬條紋效應”，這種效應對于在這個車道上行駛的駕車人來說，會感到很煩躁，并危及交通安全。因此，為了減弱這種干擾，就必須限制沿車道中心線上最亮區和最暗區的亮度差，從而提出了影響駕駛員視覺舒適感的評價指標，即亮度縱向均勻度[8]。

路面亮度總均勻度Uo是從視功能的角度來考核道路照明效果，而路面亮度縱向均勻度UL是從視舒適的角度來看的，二者都很重要，道路照明的設計應至少使二者都能達到可接受的程度[3]。

2 顏色相關標準

2.1 白光產品

白光照明產品的顏色相關標準見表2，包含測量方法、產品和應用要求。根據應用場合要求，色度指標又可分為相關色溫和色容差、顯色性、顏色維持率和空間顏色非均勻性。

2.1.1 相關色溫和色容差

測得光源的光譜能量分布，可以引入相關色溫這個指標來表述光源的顏色，且相同色溫的產品間的光色一致性用色容差(Standard Deviation of Color Matching，SDCM)進行評價?！峨p端熒光燈 性能要求(IEC 60081:2005，NEQ)》(GB/T 10682—2010)的附錄D給出了2 700 ～ 6 500 K的色坐標目標值和相關色溫目標值，見表3。同時，這個標準給出了用以計算色容差SDCM的MacAdam橢圓在7種色溫下的相關系數g11、g12和g22等，且SDCM2=g11Δx2+2g12ΔxΔy+g22Δy2。

表3 不同標準下各種色溫的色坐標目標值

比較表3中的3個標準，《Specification for the chromaticity of fluorescent lamps(熒光燈的色度指標規范)》(ANSI C78.376—2014)的色坐標目標值，除了2 700 K，基本與《雙端熒光燈 性能要求(IEC 60081:2005，NEQ)》(GB/T 10682—2010)保持一致。進入LED照明時代，IEC仍沿用MacAdam橢圓來表征色容差，LED產品的色坐標目標值與熒光燈保持一致，如《Self-ballasted LED lamps for general lighting services with supply voltages >50 V-Performance requirements(大于50 V 的普通照明用自鎮流LED燈 性能要求)》IEC 62612:2013+A1:2015+A2:2018。北美照明學會在ANSI C78.377提出用四邊形的方法來規范色容差，即利用色溫允差和Duv(即測得的色坐標與該色溫對應黑體色坐標的距離)來控制顏色偏差，并在2 200～6 500 K提出了新的色坐標中心值。而中國作為IEC成員國，LED產品標準大多采用IEC的指標，如《普通照明用自鎮流LED燈性能要求》(GB/T 24908—2014)。但近年來，由于MacAdam橢圓法分Bin的良品率低于四邊形法(圖2)，部分標準采用了北美的ANSI C78.377用于考核色溫和色容差，其中色溫允差是四邊形在特定色溫的左右兩條邊，Duv是四邊形的上下兩條邊，二者缺一不可。換句話說，對白光產品的色容差提出要求，僅考核色溫允差是不足的。

圖2 MacAdam橢圓法與四邊形法在CIE(x，y)色域圖中的對比[10]Fig.2 Comparison of MacAdam ellipse method and quadrangle method on CIE(x，y)chromaticity diagram

此外，《Chromaticity Difference Specification for Light Sources(光源的色品容差規范)》(CIE TN 001:2014)給出了具體的計算公式

(7)

這里n對應n階MacAdam橢圓。但值得注意的是，式(7)不能任意使用，只有光源的色坐標靠近黑體線的情況下才推薦使用。

2.1.2 顯色性

《電工術語 照明》(GB/T 2900.65—2004)的845-02-59顯色性(color rendering)的定義是照明體對物體色貌的影響。這種影響是觀察者有意或無意地將它與參照照明體下的色貌相比較產生的，而顯色性的優劣一般由顯色指數來衡量。

《光源顯色性的表示和測量方法(CIE 13.3:1995，IDT)》(GB/T 26180—2010)給出了R1～R14共計14個色樣的光譜輻射因子(光譜輻亮度系數)，其中一般顯色指數Ra是1～8號色樣的算術平均值。但1～8號色樣都是非飽和，只有R9～R12是飽和度較高的紅、黃、綠、藍，R13為淡黃粉色(歐美人的膚色)，R14為中等綠色(樹葉)?！豆庠达@色性評價方法》(GB/T 5702—2003)在CIE 13.3的基礎上，首次給出了第15個色樣，即中國女性面部膚色的光譜輻亮度系數。用演色性指數(Color Rendering Index，CRI)來評價光源的顯色性已被照明界廣泛接受，但這種顯色性評價方法存在2個不足：一是1～8號色樣都是處在中等飽和度和中等明度，在u～v系統中為等距離間隔，對于評價色飽和度高的場景存在偏差；二是色樣數太少，人們熟知的顏色，如皮膚、樹葉、食品等，它們的顏色極為重要，但被排除在一般顯色指數之外[11]。

因此，北美照明學會提出了TM-30新的顯色性評價方法，評價指標是Rf(顏色保真指數)和Rg(色域指數)。與CRI相比有了明顯的差異，Rf是對于規定的99種試驗色樣的特殊顏色保真指數Rf，cesi的平均值，而Rg是表征被照照明體照射下顏色飽和度的參數，由99種試驗色樣分別在被測照明體和參照照明體條件下構建的色域多邊形面積比計算得到。這99個色樣均來自真實世界的對象(從飽和到不飽和，從亮到暗)，包括：皮膚、紡織品、油漆、塑料和印刷品等。擬用Rf取代Ra，同時Rg用于彌補Ra不足以評價色飽和度高的場景。白熾燈、熒光燈、鈉燈、金鹵燈、LED燈絲燈、LED路燈、LED教室燈的Ra、R9、Rf和Rg對比結果見表4[12]。

表4 不同類型照明產品Ra、R9、Rf、Rg對比

但全球照明協會(Global Lighting Association，簡稱GLA)在2015年發表了聲明，提出沒有指標可以取代Ra?！禖IE 2017 Colour Fidelity Index for accurate scientific use》(CIE 224:2017)也指出取代Ra需要更多的研究。

現行的國家標準一般用Ra和R9來評價光源或燈具的顯色性。如GB/T 24908—2014規定燈一般顯色指數Ra的初始值平均值應不低于80，標稱高顯色指數的應不低于90，個別值不應比平均值低3個數量值，且R9>0。R9的要求是因為絕大多數的白光LED是藍光芯片激發黃色熒光粉，復合產生白光，早期的黃粉發射光譜的半寬小，紅光波段覆蓋很少，因此需要第9個色樣，即飽和紅色，來評價光源對紅色物體的還原性。從而采用Ra和R9能較全面、合理地評價照明產品的顯色性。15個試驗色樣在被測光源(test source)和參考照明體(Ref. Illum.)的分別照射下其對應的色差ΔEi(i=1～15)計算過程如圖3所示，而Ri=100-4.6ΔEi，當R9≤0，并非沒有物理意義，而是指第9個色樣在被測光源照射下呈現的色貌，與該色溫下的參考照明體照射下呈現的色貌差異極大。

圖3 顯色指數計算流程圖[13]Fig.3 Flowchart for determining the color rendering index [13]

此外，光源的色溫和顯色性之間沒有必然的聯系，因為具有不同光譜分布的光源可能有相同的色溫(同色異譜)，但是其顯色性可能差別很大[14]。

2.1.3 顏色維持率

隨著健康照明的持續升溫，全光譜或類太陽光譜LED芯片已有相當規模的應用。全光譜或類太陽光譜LED大多采用單紫光芯片激發多種熒光粉，雙藍光芯片激發兩種熒光粉，單藍光芯片激發多種熒光粉，或單藍光芯片激發摻雜的黃色熒光粉等技術，顯色性大為提升，但多種芯片或多種熒光粉的光衰速率不一，壽命期間的顏色會產生漂移。美國燈光設計聯合會(the Design Lights Consortium，簡稱DLC)SSL Technical Requirements V5.1規定，室內照明產品(除了高天棚產品)1 000 h與6 000 h 的顏色維持率(colour maintenance)(或者稱之為色漂)Δu′v′≤0.004，室外照明產品和高天棚產品的顏色維持率Δu′v′≤0.007。GB/T 24908—2014規定LED球泡燈3 000 h與初始顏色坐標的顏色漂移Δu′v′≤0.004，6 000 h的Δu′v′≤0.007。

2.1.4 空間顏色非均勻性

照明產品在不同發光角上可能會表現出不同的顏色特性，尤其是窄光束的洗墻燈、偏光的教室黑板燈等，這些產品需要二次甚至三次配光，芯片發出的光線經過多次折射、透射，如果沒有好的光學設計，就會表現出空間上可見的色差?！禠ED產品空間顏色分布測量方法》(GB/T 36979—2018)將空間顏色的不均勻性用CIE 1976均勻色品標度圖(CIE 1976 uniform-chromaticity-scale diagram)中所有測量角度的色品坐標與空間平均色品坐標在色品圖上的最大偏差來表示，即Δu′v′。

《教室照明燈具》(QB/T 5533—2020)要求LED燈具在大于峰值光強10%的區域內，在兩個垂直面(C0和C90)不同方向上的空間顏色非均勻性Δu′v′應在CIE 1976均勻色品標度圖中的0.007以內?！禠ED筒燈性能要求》(GB/T 29294—2012)要求在大于峰值光強10%以內的區域內，LED筒燈不同方向上的色度變化應在CIE 1976(u′，v′)圖中的0.004以內?！斗瓷湫妥枣偭鱈ED燈性能要求》(GB/T 29296—2012)規定燈在光束角范圍內各方向上的顏色坐標與平均顏色坐標的偏差Δu′v′應不超過0.004?！禠ED夜景照明應用技術要求》(GB/T 39237—2020)規定白光LED燈具在不同方向上的色品坐標與其加權平均值偏差不應大于0.007，LED投光燈在不同方向上的色品坐標與其加權平均值偏差不應大于0.004。

需要說明的是，對于色容差，無論MacAdam橢圓法，還是ANSI C78.377的四邊形法，都是表征一批產品間各光源與光源額定色品的偏離程度；而空間顏色非均勻性(或者稱之為色品空間不一致性)是表征單個產品在空間上的顏色不一致程度，如窄光束的洗墻燈，照射的墻面較低部位與較高部位可能有肉眼可見的色差。

2.2 彩色光產品

對于彩色光產品，根據用途，可分為用于指示、告警、通信等用途的信號燈光，以及用于裝飾、造景等目的的彩色光照明產品。

2.2.1 信號燈光

汽車、輪船、火車和飛機使用信號燈的顏色大多采用白、藍、綠、黃、紅等。信號燈光顏色的相關標準主要有：

(1)《Colours of light signals(燈光信號顏色)》(CIE S 004:2001)；

(2)《燈光信號顏色》(GB/T 8417—2003)；

(3)《汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規定》(GB 4785—2019)；

(4)《船用電氣號燈》(GB/T 3028—2012)；

(5)《航標燈光信號顏色》(GB 12708—2020)；

(6)《鐵路信號燈光顏色》(TB/T 2081—2016)；

(7)國際民用航空公約 附件14(Annex 14)第I卷 《機場設計和運行 第八版》。

如圖4所示，航標燈、鐵路燈和機場燈的燈光顏色都是在CIE推薦的燈光信號顏色的基礎上，根據各自行業的特性，對各種燈光顏色的色度坐標區域進行調整，如船用電信號燈刪除了藍色，而鐵路信號燈則增加了紫色等。標準要求相應產品不得使用其標準規定以外的任何其他燈光顏色，且不論采用何種濾色材料，均應位于標準規定的相應色度范圍內。

圖4 CIE推薦的燈光信號、航標燈、鐵路信號燈和機場燈的色域圖Fig.4 Allowed chromaticity area for CIE recommended light signals，navigation lights，railway signal lights and aeronautical ground lights

2.2.2 彩色光照明產品

CIE推薦采用主波長(dominant wavelength)與激發純度(excitation purity)《電工術語 照明》[(GB/T 2900.65—2004)的845-03-48翻譯成“興奮純度”，修訂中的GB/T 2900.65將改為“激發純度”]用于表征彩色光的顏色特性。彩色光照明產品的顏色相關標準見表5。

表5 彩色光照明產品的顏色相關標準

歐盟法規(EU)2019/2020《光源與獨立控制裝置生態設計要求》和《LED夜景照明應用技術要求》(GB/T 39237—2020)對藍光、綠光、紅光和黃光的主波長和激發純度提出了限值要求，見表6。

表6 2個標準的主波長和激發純度要求

主波長是指某一種光譜色的波長，用符號λd表示。除了紫色刺激，通過等能白點E(x=0.333，y=0.333)向光源色坐標點引直線，并延長至與光譜軌跡相交于D點，則交點D的光譜色波長即為該光源的主波長λd。激發純度可以表示為CIE(x，y)色品圖上兩個線段的長度之比，即等能白點E到光源色坐標點的距離與E到主波長與光譜軌跡的交點D的距離之比[14]。光源色坐標點越接近光譜軌跡，即激發純度越接近1，表示該顏色越飽和[15]。

有了主波長和激發純度的限值，就不用給出如2.2.1節的信號燈光顏色標準中的色度區域邊界和邊界交點等繁瑣的公式和數據，主波長和激發純度2個指標可以在色度圖中圍出一塊標準要求的區域，如圖5所示。

圖5 歐盟法規(EU)2019/2020規定可調色光源的藍色、綠色、紅色光色域圖Fig.5 Allowed chromaticity area for blue，green and green for colour-tuneable light sources on Commission Regulation (EU)2019/2020

3 閃爍和頻閃效應

閃爍是光波動的目視感覺(temporal light artefact)(CIE TN 006:2016)。(GB/T 2900.65—2004定義845-02-49：由光刺激的光亮度或光譜分布隨時間波動所引起的不穩定的目視感覺)閃爍與調制頻率和幅度、調制波形、輸出平均幅值、周期、單周期內的色差以及背景空間的亮度等有關。閃爍有可能對癲癇、孤獨癥和頭痛患者造成更加明顯的傷害，同時還會對觀察者造成視覺疲勞和減弱視覺功能等危害[16]。

IEEE Std 1789—2015采用波動深度對閃爍進行評價。波動深度為光輸出的最大值和最小值的差異占光輸出最大值和最小值之和的比例，以百分比表示，即

(8)

低風險和無顯著影響水平的閃爍頻率和波動深度函數關系，如圖6所示。

圖6 低風險和無顯著影響的閃爍頻率與波動深度關系示意圖Fig.6 Schematic diagram of low-risk and no observable effect level (NOEL)of flicker frequency vs. modulation

無顯著影響區域的限值如下：

(1)對于閃爍頻率f小于等于10 Hz，波動深度≤0.1%；

(2)對于閃爍頻率f大于10 Hz，并小于等于90 Hz，波動深度≤0.01×f；

(3)對于閃爍頻率f大于90 Hz并小于等于3 125 Hz，波動深度≤0.08/2.5×f；

(4)光輸出波形頻率>3 125 Hz，免除考核。

低風險區域的限值如下：

(1)光輸出波形頻率≤8 Hz，波動深度≤0.2%；

(2)8 Hz<光輸出波形頻率≤90 Hz，波動深度 ≤ 0.025×f；

(3)90 Hz<光輸出波形頻率≤1 250 Hz，波動深度 ≤ 0.08×f；

(4)光輸出波形頻率>1 250 Hz，免除考核。

強制性標準《兒童青少年學習用品近視防控衛生要求》(GB 40070—2021)要求教室照明燈具和讀寫作業臺燈的光輸出波形的波動深度在IEEE Std 1789的無顯著影響區域內。

而CIE TN 006: 2016對閃爍、頻閃效應和幻影效應做出了區別定義的定義：閃爍(Flicker，<80 Hz)：對于靜態環境中的靜態觀察者，亮度或光譜分布隨時間波動的光刺激引起的視覺不穩定性感知；頻閃效應(stroboscopic effect，80～2 000 Hz)：對于非靜態環境中(運動物體)的靜態觀察者，亮度或光譜隨時間波動的光刺激引起的對運動感知的變化；幻影效應(the phantom array effect)：對于靜態環境中的非靜態觀察者，亮度或光譜隨時間波動的光刺激引起的對物體形狀或空間位置布的感知變化。

對于頻閃效應，CIE TN 006: 2016引入頻閃可見度量SVM參數，測量待測光源在目標平面的照度隨時間變化曲線，對測量到的光波形進行傅里葉分析，每一個不同頻率的波幅度(Cm)和對應的歸一化的可見度曲線(Sm)加權?？梢姸惹€是經過大量實驗得出的不同頻率光變化的人眼感知閾值，其計算公式如下：

(9)

閃爍和頻閃效應相關標準，見表7。

表7 閃爍和頻閃效應相關標準

4 眩光

眩光是指由于光亮度的分布或范圍不適當，或對比度太強，而引起不舒適感或分辨細節或物體的能力減弱的視覺條件。眩光產生的原因主要有兩個：過高的亮度或過高的亮度比[15]。眩光可以分為不舒適眩光與失能眩光。其中，不舒適眩光會降低視覺舒適程度，失能眩光會降低視覺功效，它們對視覺作業產生不同的干擾，但沒有嚴格的界限。當眩光源亮度較低時，產生的眩光主要是不舒適眩光，隨著亮度的增加，產生失能眩光。由于產生機理的差異，一般情況下，不舒適眩光比失能眩光出現的可能性更大，且情況更加復雜，控制了不舒適眩光基本就抑制了失能眩光。美國軍隊實驗室在1972年發表的飛機駕駛艙照明環境問題報告表明，駕駛艙眩光嚴重影響到駕駛員安全與績效。因此，眩光的預防十分重要，因為這可能會影響視覺和產生的生理或心理癥狀，比如眼睛疲勞、壓力、頭痛等。

不舒適眩光與4個因素有關：眩光源的亮度、尺寸、在視場角的位置以及背景亮度[7]。不舒適眩光的定量指標常用的有統一眩光值(Unified Glare Rating，UGR)和眩光值(Glare Rating，GR)等。公共建筑和工業建筑常用房間或場所的不舒適眩光一般采用UGR來評價，體育場館和其他室外場地的不舒適眩光采用GR，見表8。

表8 眩光的相關標準

(10)

式中，Lb是背景亮度；LS是觀察者方向每個燈具的亮度；ω是每個燈具發光部分對觀察者眼睛所形成的立體角；p是每個燈具的位置指數?！妒覂裙ぷ鲌鏊恼彰?ISO 8995:2002/CIE S 008/E:2001，IDT)》(GB/T 26189—2010)給出了6個UGR的等級，分別是13、16、19、22、25和28，其中13表示可感知的最小不舒適眩光，28表示嚴重眩光，無法忍受?！督ㄖh境通用規范》(GB 55016—2021)要求長時間視覺作業的場所，UGR≤19。

UGR只適用于0.0003 sr <ω< 0.1 sr。0.0003 sr相當于發光面積半徑為10 cm、距離為10 m的圓形筒燈，而0.1 sr相當于在3 m距離處發光面積為1 m2的燈具。當ω太小，用UGR評價時其評價的結果往往太嚴重，而ω太大時又太寬松。

《White Paper on UGR(統一眩光值白皮書)》(NEMA LS 20001—2021)提出了3個新術語UGRAppl(應用UGR)、UGRLum(燈具UGR)和UGRPoint(點UGR)。其中，應用UGR是在特定應用(房間形狀、燈具布局、燈具參數、視覺任務)上充分利用CIE計算UGR的方法所獲得的值。燈具UGR是使用UGR計算方法在單個定義的應用(房間形狀、燈具布局)中評估/比較燈具，但燈具實際上可能用于許多不同的應用。點UGR是在房間內的單個點處計算的UGR值，例如通過模擬軟件計算得出的UGR。燈具UGR和點UGR都是不恰當地使用UGR對燈具進行評估。燈具UGR被DLC所采納，DLC要求單個燈具的UGRLum計算以單個房間(形狀是4H×8H，天花板、墻壁、地面的反射率分別是70%、50%、20%，且S/H=1)進行，但沒有考慮具體應用，而點UGR會出現錯誤，因為沒有進行平均。

應用UGR方法不應用于采用間接照明和發光天棚的房間，且只適用于基于矩形空間的均勻分布的單一燈具。同時，許多研究表明，對于相同的平均亮度，均勻發光和非均勻發光燈具之間的不舒適眩光體驗存在顯著差異，因此，《Discomfort Caused by Glare from Luminaires with a Non-Uniform Source Luminance》(CIE 232:2019)對UGR方法進行了補充，以便以可靠的方式將其應用于非均勻源，見式(11)：

(11)

式中，k是均勻性校正參數。

體育場館和其他室外場地的不舒適眩光評價指標GR的計算式為

(12)

式中，Lvl是由燈具發出的光直接射向眼睛所產生的光幕亮度；Lve是由環境引起直接入射到眼睛的光所產生的光幕亮度。

GR的范圍是10～90，其中10表示無眩光，即察覺不到；90表示嚴重眩光，即難以忍受?！扼w育場館照明設計及檢測標準》(JGJ 153—2016)規定室內體育館場地的GR：Ⅰ級場館≤35，Ⅱ～Ⅵ級場館≤30；室外體育場地的GR：Ⅰ級場館≤55，Ⅱ～Ⅵ級場館≤50。

而失能眩光，很少會出現在室內照明，但經常出現在駕駛過程中，如日間的刺眼太陽光和夜間的來車前大燈燈光。計算方法有閾值增量(Threshold Increment，TI)：

(13)

式中，K是和觀察者年齡有關的常數；Lav是道路表面的平均初始亮度；Egl是垂直于觀察者視線的平面上，由眩光源產生在觀察者眼睛上的照度；θ是視線和燈具射入眼睛中的光線之間的夾角。

由于失能眩光是眩光源在眼睛中形成的散射光線，干擾直接視場里景物的清晰圖像聚焦在眼睛的視網膜上，為了限制眩光對覺察物體能力的干擾，需要規定TI的范圍，即在有眩光存在的條件下又能剛剛看見物體所需要增加的物體及其背景之間的亮度對比[3，8]?！冻鞘械缆氛彰髟O計標準》(CJJ 45—2015)規定快速路、主干路、次干路的TI≤10%，支路的TI≤15%。

目前，道路照明標準只考核失能眩光，不考核不舒適眩光。但《Discomfort Glare in Road Lighting and Vehicle Lighting》(CIE 243:2021)已歸納總結了道路照明和機動車照明中的11個不舒適眩光模型，CIE將繼續在全球范圍內開展研究，并將針對不同戶外應用提出最佳擬合模型和不舒適眩光的限值。

5 小結

本文綜述了視覺相關的健康照明光品質標準的相關進展，主要有功能照明的水平照度、垂直照度和相應的均勻度要求，顏色(包括色溫和色容差、顯色指數、顏色維持率、空間顏色非均勻性、彩色光等)，閃爍和頻閃效應，眩光(包括不舒適眩光和失能眩光)等。希冀標準化能助力健康照明的各類具體應用實踐，預防學生近視、提升家庭生活品質和提高城市公共照明管理，賦能百姓創造更美好的生活。