LED除了是一種光源非常集中的發光體,單點的發光亮度非常高之外,LED發出的光源還有很強的方向性,這樣的特性主要是因為封裝上的設計需求,會將LED晶片四散的光源集中往正面單邊射出,所以一般發出的光正面方向是最強的,隨著角度的增加,往周圍的強度就會慢慢減少。
這一點也和以前傳統照明中燃燒火焰、加熱燈絲等點狀光源,或是螢光管的面狀光源,它們發出的光都會均勻四散的特性很不一樣。
這些傳統的光源一般要靠燈具的反光設計去調整光源發射的方向,但是LED封裝本身就在小小的區域中把LED晶片中的光源調整到正面的方向了!
亮度這麼集中一點,同時發射光源又那麼集中在正面方向的光源,造成物體在比較近的距離下被照到後,所產生影子的亮暗界線就會非常的明顯。
LED用在照明下,為了提供足夠的照度,往往會使用多顆的LED,那麼多的點光源照射到同一個物體,會形成一連串很明顯的亮暗交界,這就是傳統照明中不容易看到的照明重影(double shadow)現象。
我們在畫畫的時候,要讓物體能活生生躍於紙上,都會知道要讓色彩有明暗深淺,也要畫出影子位置及深淺。在作動畫的時候要讓物體生動,燈光設定調整光源位置運算產生背影也是相當重要的工作。
重影現象對於人眼視覺是很不利的,因為我們一般對於物體的立體感、外部的輪廓甚至色彩辨識的能力,不同的明暗條件人體都會調整眼睛內部的構造,去達成有不同照度條件下判別環境的方式。
劇烈的明暗對比下會讓人失去對物體外部線條的輪廓及立體的感覺,同時色彩深淺的辨識方式會發生混淆,這時在物體背後光影交錯的環境區域,就會有一種失常的暈眩感覺。在閱讀時,除了要忍受暈眩的錯覺,這樣的明暗對比會造成瞳孔與焦距要時常變化,眼睛也就會特別容易疲勞,造成視力沈重的負擔。
要避免重影現象其實並不難,一般最簡單的方式是讓集中一點發射的光源重新形成發光面,在光源集中LED外面加上均光擴散的外殼或燈罩,讓LED的光點變成均勻的發光面。
好的均光擴散設計是會選擇透光性(透明度)高,同時擴散性(霧度)也高的材質,以避免過多的光損耗在均光的功能上,造成不必要的浪費。一些便宜的LED燈往往會直接省略均光擴散的設計,以獲得較高的照度,但這樣的照明環境的重影效果嚴重,會讓人覺得很不舒服,對於操作需要特別注意安全的環境如停車場、工廠等也非常不利。
另外設計透鏡架構讓光點的虛像往後移並放大,同時將多點發光位置調整接近,也是去除重影效果的方法,不過這部份往往因為需要複雜的光學設計以及較高的成本,也比較少人採用這樣的方式,困難的光學設計部份在此也不加贅述。
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