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如何提升光源品质?

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放大字体  缩小字体 发布日期:2016-12-05  编辑:Alisa
核心提示:近年来,我国 LED 技术的发展十分迅猛,光源变得越来越亮,光效越来越高。根据马斯洛需求层次理论,在解决了“有没有光”的底层需要后,人们渐渐将目光转移到“光照着舒不舒服”的问题上,进而对光是否影响到人体健康,又是否适合环境有提出了更高的要求。

近年来,我国 LED 技术的发展十分迅猛,光源变得越来越亮,光效越来越高。根据马斯洛需求层次理论,在解决了“有没有光”的底层需要后,人们渐渐将目光转移到“光照着舒不舒服”的问题上,进而对光是否影响到人体健康,又是否适合环境有提出了更高的要求。


那么,究竟为什么要重视健康光源?何为健康光源?判断健康光源的依据是?跟着王忆老师,接着往下看你就了解了。


为什么要提倡健康光源?


俗话说,眼睛是心灵的窗户,那不健康的光源便如同窗外的狂风暴雨,无时无刻不对窗户施加巨大的压力。轻则出现眼睛干涩、肿胀等不适,重则导致视网膜萎缩损伤等不可修复的伤害。蓝光危害、视觉疲劳、球肌萎缩、青光眼等病症是有害光源有四大常见危害。


对光源的危害不可小视,健康光源很重要!


病例图太惊悚咱就不放了…


什么是健康光源?


什么样的光源才称得上是健康的呢?


健康光源通常被定义为:一切符合人类进化以来所能够承受、对身体无损害、对视觉无损害、使人类能够感到愉悦的可见光。


我们往往觉得早上 8 点、下午 5 点的太阳比较舒服。而正午强烈的光照会让人感到刺眼、不舒服,这对人就是不健康的。所以说太阳光也并非全然的健康光源,还是要对时段加以考量。


健康光源往往可以从以下几个方面进行评价:


1波 长


决定光的颜色,如三基色:红光(630nm)绿光(550nm)蓝光(450nm);


2强 度


常用光照强度(Cd)以及照度(lx)来衡量,国际国内对于照明产品的光强都有明确的规定,过强过弱对于视力都会造成损伤;


3色 温


决定光的基本颜色(市面上较多的有正白,暖白,冷白等),人眼可以感知的色温范围在1500K-12000K。色温需与环境相配合,如在医院中冷白光使患者产生烦躁情绪,而暖白光会则让患者觉得更加舒服(重要因素)。


4显 色


显色性就是指不同光谱的光源照射在同一颜色的物体上时,所呈现不同颜色的特性。通常用显色指数(Ra)来表示光源的显色性。市场上显色超过75以上不多,真正 80 以上微乎其微。实验室中已经研发出显色性达到 97 的光源,光效不降低很多的情况下,显色性提高很多;



怎样才能做到健康光源?


那么如何在降低成本或不增加成本的的情况下做出性价比非常高的健康光源?来看看有哪些方法吧!



配 色


配色过程中可以利用光谱图来对色温进行分析与调节。拿市场上主要的光源冷白光为例:


图:冷白光光谱


从光谱图中可以看出,冷白光的蓝光偏强,红光偏弱,色温大约在6500-7000K左右,对于人眼来说还是稍微偏白了些。


另一种常见的光——暖白光,如下图:

图:暖白光光谱


与冷白光相比,暖白光的蓝色相对弱一些,红黄相对突出,上右图的色温约在1700-2000K左右,上左图的色温约在3500K左右。


由此可以看出,通过光谱判断色温,是衡量光源的重要标准。


荧光粉、胶、芯片的配合是在降低成本或不增加成本的的情况下,做出性价比较高的健康光源的关键。


优化封装技术


封装过程中影响光源发光质量和效果的四大材料因素为芯片、支架、荧光粉、封胶。封装的复杂性就在于这四者相互关联,相互影响,这就需要我们在封装中考虑如下技术:


1.芯片与支架的匹配

任何支架都是为特定芯片设计的,支架要与芯片相匹配;


2.芯片与荧光粉的匹配

芯片发光的机理在于用芯片发出的蓝光激发荧光粉,使之发出我们需要的光。芯片发光波长要能够有效地激发荧光粉。


3.芯片与胶的匹配

胶的导光性、致密性等性质会影响到色漂移、死灯、透水汽、发黑等因素。此外芯片,尤其大功率芯片,往往需要上下散热,因而封装时要考虑到胶的散热性、是否与芯片匹配。


4.荧光粉与光源质量的匹配

荧光粉的配比不好会导致光源出现我们不需要看到的颜色,或者色的准确度纯度不够,宽度不够。


例如:使用 450nm 的蓝光芯片与有效激发为 454nm 的荧光粉,两者波长相差 4nm ,会导致荧光粉发光效率损失 2%-5% ;


5.不同材料与不同工艺的匹配


想要做到健康的光源,封装的技术是最关键的。



模仿太阳光光谱


通常来说,人眼更加适应太阳光谱

太阳光谱范围:400-750nm,绿光偏强,红光稍弱

太阳白色温:3500K-5500K,

显色性:85以上。


而相对于太阳光,LED 光最大的软肋在于蓝绿部分的巨大缺失。


图:太阳光光谱图


图:LED光源光谱图(蓝、绿部分缺失)


可喜的是实验中已经研究出了非常接近太阳光的健康光谱:


LED光源蓝、绿光缺失的问题可以通过增加蓝绿荧光粉来弥补。事实上,荧光粉的掺加大有学问在,实验证明蓝绿粉的用量对COB LED封装光源色温、显指、光效有着显著的影响显著:

市场上大多光源都是冷白光,色温不利于生活环境。而无视觉系统危害的LED光源在封装中采用多种荧光粉匹配,加入了绿色荧光粉,成品在色温,显色,光效上都有了提高。


由此看出,通过 COB 实验找到合适的荧光粉用量可以使光源达到合适的色温,提高光源的显色指数和光效。



光源的设计要与环境匹配


下图是麦当劳的灯光设计,光接近暖白,让人很有食欲,很舒服、轻松的感觉。同时其光源的强度符合世界通用标准,使光有效的照在桌面上,但不至于刺眼。


图:麦当劳照明设计


所以,在进行光源设计时需要考虑到不同环境和场所(如:医院,教室,商场等),使光源效果符合环境要求。



总 结


1、 健康光源对人体健康有重要的意义;


2、 通过对 LED 封装胶和多种荧光粉的调配,可以获得仿太阳健康光谱;


3、健康光源的设计需要考虑其使用的针对性;


4、人类健康的光源封装技术的开发可能成为下一个5年周期内被广泛看好的发展方向。


健康光源技术的发展,不仅是市场的需求,更是行业发展的趋势。

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