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                《智能“光”點》專欄:照明越來越“健康”

                2022/9/29 9:54:23 作者:張家雨 來源:阿拉丁新聞中心
                摘要:近年來隨著科技的發展,基于LED的固態照明器件的制造成本不斷降低,在室內照明、室外照明以及景觀照明等領域的應用越來越廣泛,健康照明也隨之越來越引起人們的重視。

                專|欄|作|者

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                張家雨

                東南大學電子工程系教授

                光環境會對人的生理和心理帶來潛移默化的影響,但在相當長的歷史時期,對照明電器的關注重點是如何提高其光效。白光LED器件的光效大幅度超過日光燈等傳統照明電器。近年來隨著科技的發展,基于LED的固態照明器件的制造成本不斷降低,在室內照明、室外照明以及景觀照明等領域的應用越來越廣泛,健康照明也隨之越來越引起人們的重視。

                由于政府的大力支持,白光LED器件室外首先應用在道路照明上。得益于其高光效和長使用壽命,不僅在道路照明上大規模展開,而且也廣泛應用在車輛的前照燈上,同時其弊端也開始引起重視。LED器件是點光源發射,燈具設計不當會引起眩光效應。另一方面,白光LED器件一般由藍光LED和黃色熒光粉封裝而成,不僅發射光譜不連續,而且紅色波段的強度偏低,導致照明色彩偏“冷”,這個問題可通過優化熒光粉,來“暖化”燈具的照明光譜,如圖所示。

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                近期隨著夜經濟和旅游經濟的如火如荼興起,城市越來越亮起來了。LED固態照明器件具有體積小和配色豐富的特點,易于集成到景觀照明系統中,此外,其高光效的優勢也滿足了“低碳”的要求,因此城市的室外照明和景觀照明大量采用LED照明器件,城市的夜空變得五彩斑斕,同時也帶來了“光污染”問題。

                LED固態照明的弊端和光污染問題帶來了“健康照明”發展機遇。當然健康照明的最大需求是室內照明,特別是涉及青少年的教室和書桌照明。健康照明一方面需要政府部門的規章規范,另一方面需要開展大量的長期的人眼光生理研究,特別是不同類型的照明光譜對人眼的長期光生理影響,在此基礎上開發出健康照明技術。

                雖然藍光和黃光混合使人眼感知出“白光”,但這種“不連續光譜”的白光與太陽光“連續光譜”的白光對人眼的光生理是不同的。到底是那種類型的照明光譜對人眼是健康的,需要長時期的光生理基礎研究才能有明確結論。目前階段可以假設類似太陽光那樣的連續光滑全波段光譜對人眼是最健康的。在相當長的歷史時期,地球上的照明來源于太陽光或者篝火、燭光等熱輻射光源,進入工業革命以來,室內照明采用的白熾燈也是熱輻射光源。人眼是在熱輻射光環境下進化的,對這種光也是適應的,因此可以認為連續光滑全波段光譜的照明光源是最健康的。

                目前燈具普遍采用藍光LED,這類燈具不僅不易獲得全波段光譜,而且往往含有高比例的藍光成分。光子的波長越短,越易對人眼帶來損傷,因此這類燈具需進行防藍光損傷設計。一種實現全波段照明的方法是采用淺紫外LED,通過激發恰當比例的混合熒光粉,可在可見光波段實現全波段照明。隨著AlGaInN外延生長的工藝成熟,這種白光LED照明器件將會是健康照明的發展方向之一。

                此外,LED工作在正向導通狀態,工作電壓的微小波動會帶來電流的顯著變化,從而帶來大的光強波動。LED驅動電源的核心是將市網的交流轉化成直流的整流電路,光強的波動頻率一般和市網的頻率一樣。研究表明照明光的這種頻率抖動會對人眼帶來損傷,因此,健康照明也需關注光強的穩定性。

                LED固態照明市場競爭激烈,照明企業如果能在健康照明方向進行扎實的技術積累和持續不斷的產品研發,能夠給企業帶來新的發展。



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