專|欄|作|者
張家雨
東南大學(xué)電子工程系教授
光環(huán)境會對人的生理和心理帶來潛移默化的影響，但在相當(dāng)長的歷史時期，對照明電器的關(guān)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(tǒng)照明電器。近年來隨著科技的發(fā)展，基于LED的固態(tài)照明器件的制造成本不斷降低，在室內(nèi)照明、室外照明以及景觀照明等領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)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(guī)模展開，而且也廣泛應(yīng)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(fā)射，燈具設(shè)計不當(dāng)會引起眩光效應(yīng)。另一方面，白光LED器件一般由藍(lán)光LED和黃色熒光粉封裝而成，不僅發(fā)射光譜不連續(xù)，而且紅色波段的強(qiáng)度偏低，導(dǎo)致照明色彩偏“冷”，這個問題可通過優(yōu)化熒光粉，來“暖化”燈具的照明光譜，如圖所示。
近期隨著夜經(jīng)濟(jì)和旅游經(jīng)濟(jì)的如火如荼興起，城市越來越亮起來了。LED固態(tài)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(tǒng)中，此外，其高光效的優(yōu)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(tài)照明的弊端和光污染問題帶來了“健康照明”發(fā)展機(jī)遇。當(dāng)然健康照明的最大需求是室內(nèi)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(guī)章規(guī)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(chǔ)上開發(fā)出健康照明技術(shù)。
雖然藍(lán)光和黃光混合使人眼感知出“白光”，但這種“不連續(xù)光譜”的白光與太陽光“連續(xù)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(chǔ)研究才能有明確結(jié)論。目前階段可以假設(shè)類似太陽光那樣的連續(xù)光滑全波段光譜對人眼是最健康的。在相當(dāng)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(jìn)入工業(yè)革命以來，室內(nèi)照明采用的白熾燈也是熱輻射光源。人眼是在熱輻射光環(huán)境下進(jìn)化的，對這種光也是適應(yīng)的，因此可以認(rèn)為連續(xù)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(lán)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(lán)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(jìn)行防藍(lán)光損傷設(shè)計。一種實現(xiàn)全波段照明的方法是采用淺紫外LED，通過激發(fā)恰當(dāng)比例的混合熒光粉，可在可見光波段實現(xiàn)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(fā)展方向之一。
此外，LED工作在正向?qū)顟B(tài)，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(qiáng)波動。LED驅(qū)動電源的核心是將市網(wǎng)的交流轉(zhuǎn)化成直流的整流電路，光強(qiáng)的波動頻率一般和市網(wǎng)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(guān)注光強(qiáng)的穩(wěn)定性。
LED固態(tài)照明市場競爭激烈，照明企業(yè)如果能在健康照明方向進(jìn)行扎實的技術(shù)積累和持續(xù)不斷的產(chǎn)品研發(fā)，能夠給企業(yè)帶來新的發(fā)展。
