客舱情景照明调光方式

客舱情景照明调光方式

引言

根据民用飞机照明标准的要求，客舱照明不仅要满足乘客视觉功能性需求外，还需满足心理/生理的需求，即通过灯光布局、各种模式光色策略和内饰的精心设计，降低乘客空间狭小而产生的恐惧感，或跨时区飞行引起的时差综合症，从而营造舒适的乘机环境[1]。

在飞机客舱内，环境光会随飞行过程、人员活动、外部环境的变化而变化，因此需要根据飞行阶段提供相应的照明模式，在模式之间切换时应充分考虑乘客舒适性需求，通过LED照明系统的连续调节为飞机客舱营造出不同照明模式之间光色平滑、平稳而令人觉察不到的过渡[2]。人眼以非线性的方式感受亮度的变化，而且个体间存在着差异。通过视觉工效的研究表明，基于人眼的生理特性如瞳孔扩张、人眼明适应、暗适应、高亮度人眼饱和特性等，人眼是以幂函数的方式感受光的变换[3]。目前，国外飞机客舱内提供的情景照明在各个模式之间进行切换时，都遵循着光色平滑而令人觉察不到的过渡原则[4]。室内照明在调节暖白光(2 700～2 200 K)时，通常采用平稳的、自然的调光方式[5]。LED调光技术中大量应用了人眼感受亮度的原理，确保连续、平滑调光，满足人眼舒适调光的需求。此外，照明相关色温的偏好与照度有关，即要满足Kruithof提出的舒适性调光原则[6]，因此调光方式还需考虑色温的调节。我国飞机照明设备的调光研究集中在基于环境光的显示或泛光照明的自动调光方面，并提出了幂函数或线性的亮度调节方式[7]。同

时对于室内照明调光系统的研究主要也是探究如何根据环境光变化进行自适应调光，而缺少对调光过程采用何种调节方式的研究[8]。

为此，本文针对不同情景照明模式之间的光环境过渡变化的调光方式进行研究，不仅考虑了人眼的主观感受特性，还兼顾了不同函数形式调光方式的视觉、心理感受。另外，大多数飞机照明系统的调光主要是符合人眼特性的环境光自适应亮度调光(幂函数调光曲线)，没有进行过客舱照明不同函数调光方式的舒适度性研究，特别是对色温变化方式的研究，因此本文将采取心理物理学实验，研究满足乘客视觉、心理舒适性的调光方式：①分别确定客舱内5 700 K、2 700 K两种高低色温下，照度水平从高到低或从低到高变化时的舒适性照度调节方式；②分别确定350 lx、50 lx两种高低照度下，客舱内色温从高到低或从低到高变化时的舒适性色温调节方式。

1 实验方法

1)受测者。随机选取上海市某高校大学生、研究生、博士共15名(其中男生7人，女生8人)，平均年龄为24岁(范围：20～28岁)，有乘机经验，正视力0.8以上，无色盲色弱。

2)实验装置。

(a)实验环境。如图1所示，实验房间长3 m、宽2 m，四周为白色，模拟普通民机内客舱墙面，中央放置有一把椅子，实验时被试面向图片就坐于椅子上。

图1 客舱环境示意图

Fig.1 The view of cabin environment

(b)实验设备。实验设备包括照明场景模拟器和色彩照度计，具体参数如下：

照明场景模拟器：LED Cube，它有11个通道即有11种不同光谱的LED，光谱覆盖了380～780 nm的可见光范围(见图2)，可任意设置动态照明中的光源顺序和点亮时间。在本实验中照度调节范围为50～350 lx，色温调节范围为2 700～5 700 K,显色指数大于85。

在1∶5万航磁ΔT异常等值线平面图和剖面平面图上，异常呈近EW 向带状展布，长度约40km，上桃园以西，ΔT>400nT的区域NW向长度约18km，NS向宽度约2.5km，异常特征为南部磁场变化缓慢、梯度小且无明显的局部负异常，而其北部磁场变化较快、梯度较大且有较强的局部负异常相伴生；上桃园向东，磁场呈现出剧烈跳跃变化的特征，在向城镇南侧由于铁矿体埋深较大，磁场变化也变得较平稳；而其南支场值变

化较复杂，异常形态为不规则状。经对异常向上延拓处理。异常极大值的轴向几乎没有改变，只是其水平位置略向南移动，由此可知引起磁异常的异常源应为向下延深较大，略向南倾的磁性体。

图2 LED照明场景模拟器

Fig.2 LED-based standard lighting environment provider

色彩照度计：KONIKA MINOLTACL-200A。测量范围：0.1～99 990 lx，精度：显示值的±2%，色度坐标：±0.002。

3)实验参数和实验任务。参考民用客机照明标准的要求[1]，选取客舱内照明环境一般设置范围内的照度值与色温值，选取典型调光方式分别进行照度调节和色温调节乘客偏好实验。

照度调节偏好实验参数设置如表1所示，测试位置均为坐姿眼位(垂直高度1.2 m处)。设置两种起始照度值：50 lx、350 lx；设置两种色温：2 700 K、5 700 K。在2×2=4种实验条件下分别设置四种照度调节方式：线性调节、指数调节、对数调节、幂函数调节，调节时间为60 s。

表1 实验参数设置——照度调节

Table 1 Parameter setting of experiment-Illuminance adjusting

照度/lx(初始值—终止值)色温/K调节方式(函数形式)调节时间

/s(50—350)、(350—50)2 700、5 700线性、指数、对数、幂函数60 色温调节偏好实验参数设置如表2所示，设置两种起始色温值：2 700 K、5 700 K；设置两种照度水平：50 lx、350 lx。在2×2=4种实验条件下分别设置四种色温调节方式：线性调节、指数调节、对数调节、幂函数调节，调节时间为60 s。

表2 实验参数设置——色温调节

Table 2 Parameter setting of experiment-Temperature adjusting

照度/lx色温/K(初始值—终止值)调节方式(函数形式)调节时间

/s50、350(2 700—5 700)、(5 700—2 700)线性、指数、对数、幂函数60

实验中调光方式的函数方程见表3。

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表3 调光曲线的函数方程

Table 3 Function of dimming profile

调节方式照度变化/lx色温变化/K对数函数y=168lg(t+1)+50y=-168lg(t+1)+350y=1680lg(t+1)+2700y=-1680lg(t+1)+5700线性函数

y=5t+50y=-5t+350y=50t+2700y=-50t+5700幂函数y=(1/12)t2+50y=(-