護眼檯燈 vs 無影燈

護眼檯燈 VS 無影燈

 

家有學齡兒童,護眼檯燈就是家中必備品。檯燈位置無疑就是考慮亮度以及影子,無影燈的原理是什麼?護眼檯燈有沒有辦法做到無影燈功能?

之前 Bestmade 推薦護眼檯燈時,提到過手術用的無影燈。那麼護眼檯燈能跟無影燈有一樣效果嗎?如果不能跟無影燈一模一樣,是不是表示護眼檯燈效果不好呢?無影燈又是怎麼做到無影的效果?這篇文章將會告訴各位,手術無影燈的目的與運作原理、一般閱讀用的護眼檯燈,在光源、結構上,如何達到跟無影燈類似的效果。

 

無影燈:手術中避免陰影

 

無影燈最初是設計給手術使用的。醫師需要觀察手術切口,和體腔中不同深度、對比度低的部位。但在手術中,醫師的頭、手和器具,都可能在燈光照射下,出現陰影,蓋到手術部位。因此手術燈的設計,要能夠儘量消除陰影,並能將色彩失真降到最低程度。所以手術房中的手術燈,必須設計為無影燈。

 

無影燈運作原理

無影燈其實不能真的做到「無影」,它只是減淡陰影,使陰影不明顯。影子是光在照射時,被物體擋住而形成的。仔細觀察電燈光下的影子,還會發現影子中部特別黑暗,四周稍淺。影子中部特別黑暗的部分叫本影,四周灰暗的部分叫半影。這些現象的產生都和光的直線傳播有密切關係。

假如把一個筆筒放在桌上,旁邊點燃一支蠟燭,筆筒就會投下清晰的影子。如果在筆筒旁點燃兩支蠟燭,就會形成兩個相疊而不重合的影子。兩影相疊部分完全沒有光線射到,是全黑的,這就是本影;本影旁邊只有一支蠟燭可照到的地方,就是半明半暗的半影。如果點燃三支甚至四支蠟燭,本影部分就會逐漸縮小,半影部分會出現很多層次。物體在電燈光下能生成由本影和半影組成的影子,也是這個道理。

很顯然,發光物體的面積越大、從不同角度射過來的光越多,本影就越小。如果在上述的筆筒周圍點上一圈蠟燭,這時本影完全消失,半影也淡得看不見了。科學家根據上述原理製成了手術用的無影燈。它將發光強度很大的燈在燈盤上排列成圓形,合成一個大面積的光源。這樣,就能從不同角度把光線照射到手術台上,既保證手術視野有足夠的亮度,同時又不會產生明顯的本影,所以稱為無影燈。

 

閱讀無影燈

手術無影燈通常有數十個光源一起照射,體積大、價格高。而護眼檯燈在一般家中,是用來閱讀、寫字、繪畫,不太可能跟手術無影燈用一樣多的光源、分佈在那麼大的面積來達成無影燈的效果。但可以採用較為簡化的設計,也就是單一光源搭配曲面燈罩的反射無影燈。

 

像由 BALMUDA 所推出的護眼檯燈 BALMUDA The Light,就是採用類似的概念。因為兒童身材嬌小、視線較低,為了看清楚視野最下方,常會為此低下頭,使得上方的光源因為照射到頭部產生陰影,讓手邊範圍的光線不足。BALMUDA The Light 為了解決這個問題,就與日本手術燈品牌山田醫療照明共同開發 ForwardBeam Technology,讓光線不是照射在檯燈光源正下方,而是往斜前方照射。這樣 BALMUDA The Light 就算不特別調整檯燈吊臂與角度,光線也能在避開兒童頭部的情況下,照亮大範圍的桌面。

BALMUDA The Light 其實並沒有像手術無影燈一樣,使用多角度、大數量的光源,但在使用上依然有效地達到了類似於無影燈的效果,也就是在需要看清楚的視野範圍內,沒有明顯的半影與本影來影響視覺。

 

護眼檯燈怎麼減少陰影

從前述可以得知,手術無影燈所達成的無影效果、其運作的原理。而護眼檯燈,雖然運作原理跟手術無影燈不盡相同,但依然可以達成類似的無影效果。接下來 Bestmade 將會帶各位了解,在選擇、使用一般護眼檯燈時,要如何才能達到類似無影燈的效果,避免視線中有明顯的本影、半影影響視線。

 

點狀光源 VS 長條或環狀光源

首先在光源的選擇上,長條或環狀光源,比起點光源,更容易達到類似無影燈的效果。通常點狀光源就是面積較小或數量較少的光源,因此產生本影、半影時,不容易有其他的光源來補足光線,影子也就容易影響視線。而長條光源是多個光源直線排列構成,因此至少在於光源排列的方向上,是有多個不同光源可以對其他光源產生的影子補光的。環狀光源則是把多個光源排列為環形,能對影子的補光角度也就更多了。

只不過即使是環狀光源,一旦與真正的無影燈相比,面積與角度還是不夠全面。因此無論使用的護眼檯燈是哪種光源,都還是需要調整光源的位置與角度,來達成最接近無影燈的效果。

 

運用雙臂式、多軸結構

從 BALMUDA The Light 的例子可以知道,要避免燈光產生影響視線的影子,不一定要跟無影燈有一樣大的光源面積、一樣多的光源數量,只要可以適當地避開容易產生陰影的物體,一樣可以避免「影」響。因此,在使用檯燈時,好好運用吊臂的雙臂式結構,以及燈頭處的多軸調整角度就非常重要。因為只要讓光線照射時,能避開使用者的頭、手或其他附近的物體,就不會在視野中產生影響視線的影子。

但這也並不代表只要結構可調整,選護眼檯燈時就不必注意光源類型。因為在能避免影子的照射角度下,依然需要注意光源直射或反射進入眼睛的眩光問題。關於諸如眩光等選擇護眼檯燈的其他重點,也可以參考 Bestmade 的〈護眼檯燈 Top5 推薦〉專欄文章。

雖然護眼檯燈減少影子的功能,不像手術無影燈那麼強大,但是適當選擇長條或環狀光源的護眼檯燈,並且好好利用雙臂式、多軸結構,將光源調整到適合的位置,都能在閱讀、寫字、繪畫,甚至組裝模型時,將影子減少到幾乎可以忽略的程度!


Atwood Liu
Atwood Liu

作者

曾在台大資工實驗室,研究無人車技術,從此相信科技的力量,會改變人類生活。擔任 EZTABLE CTO 時,參與創新電子票券科技,1年內改變 10萬用戶的付款習慣。 他在 2013年創辦 Bestmade 人體工學院,期待協助全球電腦工作者,從工作桌開始改變,做最好的自己! 歡迎追蹤他的 Facebook, http://www.facebook.com/atwood.liu


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