淺析白光LED在室內照明中應用

　　如前面所述，考慮照明的人體功效學(xué)應考慮人們對照明環(huán)境的要求。室內環(huán)境是人們生活和工作大部分時(shí)間停留的環(huán)境，因此人們對室內照明環(huán)境的需求就越來(lái)越高。能否達到這些要求，是LED代替傳統光源進(jìn)行室內照明的關(guān)鍵。

　　視覺(jué)功能的需求

　　為了滿(mǎn)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(mǎn)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，假設閱覽室面積為6m×8m，則大約需要20000~30000lm的光通量才可以滿(mǎn)足人們正常的閱讀需要。若不考慮其他因素，應用目前市場(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還不能與節能燈或熒光燈進(jìn)行競爭。此外，LED燈具的光學(xué)設計技術(shù)方面的不成熟使目前LED燈具的配光分布不夠穩定，要達到一定的照度均勻度也需要很高的成本。但對于小面積的重點(diǎn)照明，用少量能耗的LED可以滿(mǎn)足視覺(jué)的需要，在均勻度方面也比較容易滿(mǎn)足。而在顯色性方面，目前的白光LED基本能滿(mǎn)足一般室內活動(dòng)的需要。

　　心理的需要

　　在正常的室內工作或活動(dòng)，人們不但要求得到視覺(jué)功能的滿(mǎn)足，同時(shí)也需要一定的視覺(jué)舒適度，這是人們對照明光環(huán)境的心理需要，也就要求視場(chǎng)內的光環(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，對白光LED既是優(yōu)勢又是挑戰。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光強較為集中，最大光強分布處若處理不當則容易對觀(guān)測者造成眩光。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。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(guān)。若選用藍光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，圖1所示是照度與色溫對應的舒適區域。因此，較高的色溫也會(huì )影響白光LED在室內照明中的應用，因為它要求相應高的照度，才能使人感覺(jué)舒適。另一方面，LED靈活的外形尺寸使LED燈具在設計上具有很大的空間，可以充分滿(mǎn)足裝飾性的要求。

　　生理的需要

　　室內照明中人們對生理上的需要主要表現為健康的需要。除了長(cháng)期的紫外光照射會(huì )對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)生理節律系統影響健康。與白光LED用于室內照明有緊密聯(lián)系的兩個(gè)效應就是視網(wǎng)膜的藍光危害效應及光通過(guò)抑止人體內褪黑激~素的分泌影響人體的生理節律系統和健康。通常紫外光的危害發(fā)生于人眼的前眼部分，即對角膜會(huì )造成傷害。而藍光由于其波長(cháng)比紫外光長(cháng)，可以透過(guò)眼底到達視網(wǎng)膜;而其單位能量在可見(jiàn)光范圍內最強，容易灼傷視網(wǎng)膜及形成早期白內障。另一方面，人體褪黑激~素的分泌受光照的影響，當褪黑激~素分泌失常時(shí)容易引起人體生理節律的混亂，嚴重時(shí)引起癌癥或其他病變。

　　在400~500nm的區域內，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的這一藍光區域峰值與藍光視網(wǎng)膜危害的光譜敏感度曲線(xiàn)及影響生理節律系統的神經(jīng)節細胞對光的敏感度曲線(xiàn)有較多的重疊區域，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，這兩種效應則可以忽略。

　　促進(jìn)白光LED在室內照明的應用

　　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(chǎng)商也以迅猛的勢頭不斷更新已經(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(cháng)的路要走。為了促進(jìn)LED更多、更合理地應用于室內照明中，以下的幾個(gè)方面是LED設計者、生產(chǎn)者和應用者應該共同關(guān)注的。

　　重視合理的照明設計

　　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(mǎn)足大面積普通照明的需要。因而，合理的照明設計是將LED應用于室內照明的關(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)行輔助照明和調光設計。設