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這道光有多亮? 用螢火蟲來讀書,可以提高專注力嗎?? 照明其實是經過精算的科學結果

BenQ 總結了一盞好檯燈的三大要素,提供真正舒適的照明

數感實驗室
2024/11/27

人類是視覺的動物。不過,想要看見,就要有光。

說得誇張一點,「燈」發明的那瞬間,全體人類的生命就變成了兩倍。光線不再只是白天的特權,黑夜中人們也能從事各種活動。現代人大概很難想像長時間沒有燈的生活。我記得小學時讀三字經裡有一句話

「如螢囊、如映雪,家雖貧,學不輟。」

這句話裡的螢囊,是在描述晉朝文人車胤。他因為沒錢買油燈或蠟燭,晚上又想把握時間苦讀,只得去抓螢火蟲,放在囊袋裡,藉著囊袋綻放出微弱的光芒來苦讀。

這個故事雖然充分表現出光的重要性,不過從現代的觀點來看,還有許多值得商榷的部分,例如沒有愛惜、尊重螢火蟲,而且光線又不足會對眼睛造成傷害。不過最重要的是,這裡藏了一個數學問題:螢囊到底有多亮呢?

§ 該怎麼測量光有多亮?

要回答多亮之前,就像討論一根棍子有多長,我們得先有「單位」。以長度來說,最早人們使用的是身體部位,例如成年男性的姆指寬度,後來演變成英制的「吋」。中國古代用步伐作為測量田地大小,一些台灣的原民文化中,則有用雙臂打開的臂展,或是手肘長度的肘尺。這些單位逐漸演進,後來才有了世界通用的公尺標準。

我們對長度很熟悉,對於亮度則比較陌生。最早關於亮度的科學測量,可以回溯到 1725 年。當時,數學家皮埃爾·布格(Pierre Bouguer)想「測量」月亮有多亮。想想看,長度我們是尋找隨手可得到的物品作為基準,在那個時代,隨手可得的亮度基準又會是什麼呢?不能是太陽,因為太陽的亮度太強,而且太陽不可控制,你沒辦法變出 5 個太陽或 0.1 個太陽。

答案是「蠟燭」,這也是現在發光強度的單位 candela 的由來。

布格讓想測量強度的光源照射在一片布幕上,再憑著肉眼,去比對此光源的亮度與好幾根蠟燭的亮度。比方說,布格就曾經拿月亮跟蠟燭的光去投影比較。

你可能會覺得月亮跟蠟燭,兩者之間的亮度絕對相差很多,這樣得要放多少根蠟燭才夠。不過再想一想,你會發現視覺上比較亮的是蠟燭。因為蠟燭作為光源,比起月亮距離我們更近。

這道光有多亮? 用螢火蟲來讀書,可以提高專注力嗎?? 照明其實是經過精算的科學結果

光的強度與距離平方成反比。

這是另一個關鍵因素。有了距離跟蠟燭數量兩個可以調整的參數,布格可以進行測量與估算。他當時發現,假如太陽跟月亮放在同一個位置,前者比後者亮約300倍。這是第一次,我們用「以當時的標準來說」科學的方法測量亮度。

§ 從蠟燭到煤氣燈

之所以說「以當時的標準」,是因為某些人一聽到這個研究,可能內心就會浮起好幾個疑惑:

例如,肉眼判斷準確嗎?

還有,我們也都知道,蠟燭有大有小,有的還有芳香。就算同一根蠟燭,亮度也不是永遠都固定。沒錯,這些都是問題。而問題就是進步的開端。

比方說,從布格做完實驗後又過了一百多年,人們開始使用「海夫納燈(Hefner lamp)」作為基準。這款燈指定特殊的燃料,規範燈芯的直徑是8毫米,火焰是高度 40 毫米。試圖更精準地去定義亮度的基本單位。這是在德國、奧地利、北歐一帶使用的標準。英國的燭光標準則是使用純鯨蠟做成的蠟燭,每小時燃燒 120 克速率下,所產生的亮度。

說到這邊,你可能會好奇「為什麼隔了這麼久,人們才致力於讓亮度的標準更完善呢」?講這件事之前,先讓我們聊一個近年來很紅的名詞:煤氣燈效應。

根據定義,煤氣燈效應指的是「對某人長時間的心理操縱。導致那個人會質疑自己的記憶力、判斷力和對現實的感知力。」

也就是說,煤氣燈效應想要操控對方,扭曲受害者所看到的真實。這個詞出自於電影《煤氣燈下(Gaslight)》。故事中,男主角故意讓家裡的煤氣燈忽亮忽暗,卻跟妻子說這是她的幻覺。讓妻子誤以為自己精神出了狀況。

這個故事,讓我們知道煤氣燈不像現在的燈亮度固定。人們對光的感受又相對主觀,就容易搞不清楚此刻的燈算亮還是暗,或是有多亮、多暗?

這個問題不只可以變成電影裡主角操控人的手法,還有實質上的商業影響。因為,當時的大都會像倫敦已經設立了煤氣燈作為街燈,大幅提升夜間的安全,讓人們在晚上也能從事更多活動。街燈的設計是與民間企業特許合作,為了避免企業節省成本,提供較不亮的街燈,政府就必須要明確規範,街燈的亮度要是多少。當明亮程度直接連結到民眾的生活品質、企業的營收時,我們就需要一個更標準的單位來精準測量。

時間一路來到二次大戰後,燭光(candela)被納入國際單位制(Système International d'Unités:SI),正式成為和長度、重量、時間一樣的標準單位。但它某種程度上可以說是最有人性的單位,因為它是那麼的抽象,一開始竟然是透過蠟燭來作為標準的測量方式。

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§ 照明不只是基本需求,更是生活品質的選擇

現代,我們已經脫離了蠟燭跟煤氣燈的時代。從白熾燈、螢光燈,一路來到了 LED 燈。不只如此,科技的進步讓我們發現,原來對光的標準應該要更高。曾經有人認真研究過「螢囊」的可行性,就發現除了光線昏暗外,更致命的是螢火蟲發亮時的閃爍。

從古代的螢火蟲之光到現代的智能燈具,光的發展照亮了夜晚。而當照明不再只是滿足基本需求的存在,選擇合適的照明,就是一種對生活品質的承諾。好的照明,是一門需要投入研究的科技。BenQ 從 10 年前便投入智慧閱讀檯燈的研發,不斷精算各個細節:出光角度、照明範圍、亮度控制、平衡周圍的環境光源等等,致力於減輕用眼負擔,提供真正舒適的照明。BenQ 總結了一盞好檯燈的三大要素:

這道光有多亮? 用螢火蟲來讀書,可以提高專注力嗎?? 照明其實是經過精算的科學結果

1、光源:傳統的鹵素燈泡容易過熱,也無法節能。 LED 燈不但耐用,光線柔和可以有效減少負擔。最重要的是光源不能直接照射到眼睛,才可以避免炫光對眼睛造成傷害。

2、光勻:只有夠均勻的照明,才能有效避免反光、減少疲勞感。根據 ISO 8995 照明亮度定義,照明均勻度:中心點最大亮度 ÷ 最小亮度點值<3,數值越小,均勻度越好。

3、光型:顧名思義,就是光照在桌上的形狀。光形表示了能夠提供的照明範圍、均勻度以及舒適感。多數孩子閱讀時,如果姿勢不正確,書本偏離照明區域,就容易因為光線不足導致眼睛不舒適。橢圓形的 95 公分照明距離,是最好的使用範圍。

這道光有多亮? 用螢火蟲來讀書,可以提高專注力嗎?? 照明其實是經過精算的科學結果
這道光有多亮? 用螢火蟲來讀書,可以提高專注力嗎?? 照明其實是經過精算的科學結果

MindDuo 2 Plus 親子共讀護眼檯燈,很好體現了 BenQ 對光學理念精算的結果。它提供了:

1、能夠自動感應環境光源調整亮度的調光系統,當燈具維持標準的 500Lux 照度。

2、精心計算的 0 眩光遮角,讓燈頭的出光角度維持在 18 度,將光源隱藏起來,避免孩子直視。

3、符合人體工學的橢圓形照明,照顧到一般檯燈所忽略的桌面兩側暗角。

4、寬廣的 120x90cm 照明範圍,不論單人學習或是雙人共讀,都能一起享有舒適照明。

5、精準配合晝夜節率的色溫調配,讓色溫、亮度皆可自由調整。

此外,它內建了不閃頻驅動晶片,讓光線不閃爍,檢測通過了 IEEE 頻閃標準。

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