淺析白光LED在室內(nèi)照明中應(yīng)用

　　如前面所述，考慮照明的人體功效學(xué)應(yīng)考慮人們對(duì)照明環(huán)境的要求。室內(nèi)環(huán)境是人們生活和工作大部分時(shí)間停留的環(huán)境，因此人們對(duì)室內(nèi)照明環(huán)境的需求就越來(lái)越高。能否達(dá)到這些要求，是LED代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源進(jìn)行室內(nèi)照明的關(guān)鍵。

　　視覺(jué)功能的需求

　　為了滿足人們的視覺(jué)需求，即要讓人們能看得清楚，這就要求照明光環(huán)境具有一定的照度水平、照度均勻度和顯色性。

　　要滿足一定的照度水平，就要求LED具有足夠的光通量。以一個(gè)小閱覽室為例，假設(shè)閱覽室面積為6m×8m，則大約需要20000~30000lm的光通量才可以滿足人們正常的閱讀需要。若不考慮其他因素，應(yīng)用目前市場(chǎng)上200lm的大功率顆粒也需要100~150顆粒的LED才能夠達(dá)到這樣的照度要求。由于目前較好的市場(chǎng)產(chǎn)品的光效在30~40lm/W左右，不論能耗或成本，LED還不能與節(jié)能燈或熒光燈進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。此外，LED燈具的光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)方面的不成熟使目前LED燈具的配光分布不夠穩(wěn)定，要達(dá)到一定的照度均勻度也需要很高的成本。但對(duì)于小面積的重點(diǎn)照明，用少量能耗的LED可以滿足視覺(jué)的需要，在均勻度方面也比較容易滿足。而在顯色性方面，目前的白光LED基本能滿足一般室內(nèi)活動(dòng)的需要。

　　心理的需要

　　在正常的室內(nèi)工作或活動(dòng)，人們不但要求得到視覺(jué)功能的滿足，同時(shí)也需要一定的視覺(jué)舒適度，這是人們對(duì)照明光環(huán)境的心理需要，也就要求視場(chǎng)內(nèi)的光環(huán)境不可有直接眩光或間接眩光，色溫要合適、燈具的布置要舒適。在要求視場(chǎng)的眩光方面，對(duì)白光LED既是優(yōu)勢(shì)又是挑戰(zhàn)。由于LED較小的發(fā)光點(diǎn)和光束角，使光的出射方向很容易控制，但另一方面，通常LED光強(qiáng)較為集中，最大光強(qiáng)分布處若處理不當(dāng)則容易對(duì)觀測(cè)者造成眩光。研究表明，不舒適眩光不但會(huì)引起工作效率的下降，同時(shí)也會(huì)造成視覺(jué)疲勞和頭痛等不良反應(yīng)。另外，若選用RGB三芯片LED，雖能形成任意色溫的白光，但較大的色差會(huì)影響視場(chǎng)整體的舒適和美觀。若選用藍(lán)光LED加YAG粉的方式，則色溫基本偏高。為了使照明具有良好的效果，所選用的光源的色溫必須與要求的照度相適應(yīng)，圖1所示是照度與色溫對(duì)應(yīng)的舒適區(qū)域。因此，較高的色溫也會(huì)影響白光LED在室內(nèi)照明中的應(yīng)用，因?yàn)樗笙鄳?yīng)高的照度，才能使人感覺(jué)舒適。另一方面，LED靈活的外形尺寸使LED燈具在設(shè)計(jì)上具有很大的空間，可以充分滿足裝飾性的要求。

　　生理的需要

　　室內(nèi)照明中人們對(duì)生理上的需要主要表現(xiàn)為健康的需要。除了長(zhǎng)期的紫外光照射會(huì)對(duì)皮膚造成不良影響以外，光影響健康的另外兩個(gè)途徑常常被人們所忽略，一個(gè)是光通過(guò)視覺(jué)影響健康，另一個(gè)是光通過(guò)生理節(jié)律系統(tǒng)影響健康。與白光LED用于室內(nèi)照明有緊密聯(lián)系的兩個(gè)效應(yīng)就是視網(wǎng)膜的藍(lán)光危害效應(yīng)及光通過(guò)抑止人體內(nèi)褪黑激~素的分泌影響人體的生理節(jié)律系統(tǒng)和健康。通常紫外光的危害發(fā)生于人眼的前眼部分，即對(duì)角膜會(huì)造成傷害。而藍(lán)光由于其波長(zhǎng)比紫外光長(zhǎng)，可以透過(guò)眼底到達(dá)視網(wǎng)膜;而其單位能量在可見(jiàn)光范圍內(nèi)最強(qiáng)，容易灼傷視網(wǎng)膜及形成早期白內(nèi)障。另一方面，人體褪黑激~素的分泌受光照的影響，當(dāng)褪黑激~素分泌失常時(shí)容易引起人體生理節(jié)律的混亂，嚴(yán)重時(shí)引起癌癥或其他病變。

　　在400~500nm的區(qū)域內(nèi)，這種白光LED的能量分布具有一個(gè)明顯的峰值。添加一定量的紅光熒光粉后可以在一定程度上降低這一峰值，但是目前普遍使用的白光LED的這一藍(lán)光區(qū)域峰值與藍(lán)光視網(wǎng)膜危害的光譜敏感度曲線及影響生理節(jié)律系統(tǒng)的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)光的敏感度曲線有較多的重疊區(qū)域，這不得不引起我們的重視。而如果使用紫外LED加三基色熒光粉及RGB多芯片白光LED，這兩種效應(yīng)則可以忽略。

　　促進(jìn)白光LED在室內(nèi)照明的應(yīng)用

　　大功率白光LED雖然在光效、顯色性及單顆功率方面取得很大突破，各LED廠商也以迅猛的勢(shì)頭不斷更新已經(jīng)取得的成就。但是，在考慮到人體功效學(xué)方面，對(duì)于締造一個(gè)符合人居需要的照明環(huán)境，LED顯然還有很長(zhǎng)的路要走。為了促進(jìn)LED更多、更合理地應(yīng)用于室內(nèi)照明中，以下的幾個(gè)方面是LED設(shè)計(jì)者、生產(chǎn)者和應(yīng)用者應(yīng)該共同關(guān)注的。

　　重視合理的照明設(shè)計(jì)

　　就視覺(jué)功能的需要而言，目前LED的光通量和光效還難以滿足大面積普通照明的需要。因而，合理的照明設(shè)計(jì)是將LED應(yīng)用于室內(nèi)照明的關(guān)鍵。例如，可以利用 LED進(jìn)行局部重點(diǎn)照明，或利用LED便于控制這一特性進(jìn)行輔助照明和調(diào)光設(shè)計(jì)。設(shè)