解析白光LED在室內照明中應用

3、考慮人體功效學對白光LED照明的要求

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

3.1視覺功能的需求

為了滿足人們的視覺需求，即要讓人們能看得清楚，這就要求照明光環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的光通量才可以滿足人們正常的閱讀需要。若不考慮其他因素，應用目前市場上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產品的光效在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行競爭。此外，LED燈具的光學設計技術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照明，用少量能耗的LED可以滿足視覺的需要，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活動的需要。

3.2心理的需要

在正常的室內工作或活動，人們不但要求得到視覺功能的滿足，同時也需要一定的視覺舒適度，這是人們對照明光環境的心理需要，也就要求視場內的光環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。在要求視場的眩光方面，對白光LED既是優勢又是挑戰。由于LED較小的發光點和光束角，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測者造成眩光。研究表明，不舒適眩光不但會引起工作效率的下降，同時也會造成視覺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，但較大的色差會影響視場整體的舒適和美觀。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，可以充分滿足裝飾性的要求。

3.3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。除了長期的紫外光照射會對皮膚造成不良影響以外，光影響健康的另外兩個途徑常常被人們所忽略，一個是光通過視覺影響健康，另一個是光通過生理節律系統影響健康。與白光LED用于室內照明有緊密聯系的兩個效應就是視網膜的藍光危害效應及光通過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生于人眼的前眼部分，即對角膜會造成傷害。而藍光由于其波長比紫外光長，可以透過眼底到達視網膜;而其單位能量在可見光范圍內最強，容易灼傷視網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容易引起人體生理節律的混亂，嚴重時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膜危害的光譜敏感度曲線及影響生理節律系統的神經節細胞對光的敏感度曲線有較多的重疊區域，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。
4、促進白光LED在室內照明的應用