天天看點

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

1886年,德國人卡爾·本茨制造出世界上第一輛三輪汽車“Motorwagen”,采用0.89匹馬力單缸二沖程汽油發動機,時速達15km/h,動力通過鍊和齒輪驅動後輪前進,具備如電點火、水冷循環、鋼管車架、鋼闆彈簧懸挂、後輪驅動、前輪轉向和掣動手把等現代汽車的基本特點,但用于照明的車燈,還是懸挂式搖晃不定的汽燈(也稱第一代汽車照明光源)。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

第一代汽車照明光源采用蠟燭、煤油或乙炔等燃料燃燒發光,盡管當時汽車的車速很低,但随着汽車數量逐漸增加、車速也有所提高的情況下,汽車不再允許僅靠一盞汽燈行駛。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

1879年,愛迪生發明了以電能作能源的白熾燈,并于1913年應用于汽車前照燈上,但白熾燈存在壽命短、會造成來車眩光且無法進行配光等缺點。後來通過在充氣白熾燈中加入鹵素的鹵鎢燈,緩和鎢絲氧化速度,讓鹵素燈比白熾燈壽命更長,還能提供更高的亮度,直到現在的也依然在改良使用。白熾燈、鹵素燈成為第二代汽車照明光源。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

到1990年,高強度氣體放電燈(High Intensity Discharge,HID氙氣燈)誕生。一隻35W 的氙氣燈的光通量為55W鹵素燈的3倍,壽命超過10 倍,成為第三代汽車強光照明光源。

第四代汽車照明光源為固态光源,固态光源(Solid State Lighting,SSL)實際上就是半導體發光二極管——LED,其原理當給發光二極管加上正向電壓後,自由電子和空穴相遇,以發光的形式呈現出來。

LED于上世紀60年代問世,但由于亮度不高,當時隻作為訓示燈使用。進入80年代後,LED亮度有了較大提高,1986年日産公司在旗下的300ZX車上使用了72隻φ5mm的LED作為中央高位刹車燈,标志着LED開始進入了汽車領域中的應用。

LED具備許許多多的優點,如壽命長、節能、不怕振動、點亮快、體積小、冷光源、易于控制等特點。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

如此多優異的性能,讓許多車主羨慕不已,這也讓許多LED生産廠家看到了商機,他們開始針對原車采用标準燈具接口的車型,推出替代鹵素燈具的LED燈泡。作為全球供應鍊的源頭的好處就是,在網購平台上搜尋LED燈泡,再加上燈泡的具體型号,能找到一大堆替代品。

部分車主換完LED燈泡後,第一感覺就是車燈更亮、顔色更白了,第一視覺觀感上好多許多。但夜路開久了,卻反而比普通鹵素燈更容易視疲勞,這是為什麼呢?

光譜缺失&顯色性低下

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

太陽光經過菱鏡後,光線分成了紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顔色,這七個顔色的光,按波長或頻率排列,稱為光學頻譜。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

而太陽光光譜可見光的波長範圍在770~390納米之間,波長不同的電磁波,引起人眼的顔色感覺不同。770-622nm,為紅色;622-597nm,橙色;597-577nm,黃色;577-492nm,綠色;492-455nm,藍靛色;455-390nm,紫色。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

從上方的光譜圖看,太陽光是連續的光譜,而同樣作為熱激發光源的鹵素燈光譜與太陽十分接近。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

LED作為冷激發光源,發光原理與白熾燈和氙氣燈完全不同,因而導緻其光譜并非連續光譜,照明效果上自然不能與鹵素燈相提并論,自然在眼睛舒适度上較鹵素燈差了不少。上圖的各燈泡的光譜圖中可以看到,鹵素燈和氙氣燈的光譜連續性優于LED燈。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

連續的光譜照射物體,會呈現真實和自然,但由于缺乏某些光譜,使得LED光線下照射的物體顔色會有不同程度的失真,導緻了物體的顯色性較差,也就是“假”。

這裡牽扯到的顯色特性,指不同光譜的光源照射在同一顔色的物體上時,所呈現不同顔色的特性。通常用顯色指數(Ra)來表示。光源的顯色指數越高,其顯色性能越好,物體的顔色也就越真實。

由于工藝、制造的問題,導緻市面上部分LED燈具的光譜缺失,顯色性較差,使得部分司機夜間行車視力疲勞的原因之一。

頻閃&色溫

另外一個視疲勞的原因,是LED的調光方式。目前市面上很多車用LED燈都采用PWM調光。所謂PWM,全稱Pulse Width Modulation,指脈沖寬度調制,把模拟信号調制成脈波。簡單的說,就是讓LED以閃爍形式發光。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

由于閃爍頻率極快,人眼幾乎無法察覺,是以看上去LED光一直恒定發光,但實際上,眼睛依舊可以感受到的閃爍,時間一長,也讓眼睛神經感到疲勞甚至頭痛。這個是LED燈導緻視疲勞的另外一個原因。

此外還有一個原因就是色溫的選擇。色溫是照明光學中用于定義光源顔色的一個實體量,即把某個黑體加熱到一個溫度,其發射的光的顔色與某個光源所發射的光的顔色相同時,這個黑體加熱的溫度稱之為該光源的顔色溫度,簡稱色溫,其機關用“K”(開爾文溫度機關)表示。

改了LED大燈 為什麼晚上眼睛更疲憊了?

色溫高,意味着短波多一些,色溫低,代表長波多一些。

以下是常見的光源色溫:

1800K:蠟燭

3000K:鹵素燈及黃光日光燈

5500K:正午時的日光

6500K:白光日光燈

上文我們提到了各顔色光線的波長,波長較長,穿透能力越強,波長越短,穿透力越弱,這也是為什麼刹車燈和霧燈均為紅色的原因。

為用于照明,中等波長的黃光對眼睛最好,也具備相當的穿透力,而部分駕駛員為了追求白色的燈光,顯得“亮”,選擇了較高色溫的LED燈泡,但恰恰這部分色溫的波長較短,導緻穿透力缺失,光譜更差,使得人眼實際的觀感極差,久而久之導緻眼睛疲勞,看不清路。

編後語

劣質LED燈具光譜不連續、顯色性差、頻閃、色溫高,是導緻視覺疲勞的主要因素,挑選LED燈具,需要綜合比較上面的參數,才能起到保護視力,延緩疲勞,提高行車安全性的目的。(朋月)

繼續閱讀