浅析白光LED在室内照明中应用

作为一种具有巨大发展潜力的光源，LED的长寿命、牢固的结构、较低的功耗和灵活的外形尺寸等优点受到了人们越来越多的关注，近几年，LED特别是单色LED被广泛地应用于大屏幕、信号灯和景观照明中。随着LED技术的不断发展，白光LED的光效、显色性、色温及单颗LED的功率和LED模块的光通量等参数指标不断取得新的突破，人们对LED应用于照明充满了期待。

　　然而，将白光LED应用于普通的室内照明也面临着一系列的挑战，例如单颗LED的光通量还难以满足普通照明的需求、单位成本过高、光效比节能灯低、色差大、稳定性不足等。虽然研究成果形势喜人，但要生产出真正符合照明要求的市场化产品仍需一定的时间，这是LED研发人员、生产商和使用者都无法回避的事实。本文从照明的人体功效学出发，分析目前白光LED的发展现状以及与健康的光环境所需要的正常指标之间的差异，对促进LED在室内照明的应用进程提出了一些建议。

　　照明的人体功效学

　　人体功效学也叫人类功效学或人体工程学，以“人—机—环境”系统为研究对象，运用实测、统计、分析等方法，研究“人—机—环境”系统中三大要素之间的关系，以解决系统中人的效能、健康问题。也就是说，人体功效学的研究致力于设计和*价人的需要、人的能力、人的极限，以及如何与各项任务、工作、产品、环境和系统协调。照明的人体工效学，就是研究光环境的设计如何满足人的需要，使人们更快、更好地完成各项视觉作业或尽量满足舒适健康的需求。

　　照明光环境应该充分考虑满足人们视觉功能的需要，使人们能在一个合适的视觉环境中正常地开展工作，即能看得清楚;又要满足人们心理上的需要，即要看得舒服。最近的一项研究表明，光还能通过影响人体内褪黑激~素的分泌而影响人体的生理节律和健康。因此，考虑人体功效学的良好的光环境应该从人的视觉、心理和生理的需要出发，综合考虑多项因素，否则就会对人们的工作效率、心理或生理健康造成不良影响。

　　白光LED的发展现状

　　光效

　　LED自上世纪60年代诞生以来，以每10年亮度提高30倍，价格下降10倍的“海兹定律”般的速度发展。据报道，目前白光LED光效的实验室数据已超过 100lm/W，而进入商业领域的大功率白光LED也达到40lm/W。随着关键技术的突破，未来大功率LED的光效仍具有很大的上升空间，最高有可能达到150～200lm/W。

　　光通量

　　随着大功率LED的面世和封装、散热等关键技术的突破，5WLED的商业化进程已初具规模，这使LED模块的光通量得到很大提高。来自日亚公司最新的研究数据表明，功率分别为5.5W和11W，光通量分别为250lm和400lm的大功率LED集成模块已经研制成功。这使LED用于普通照明的进程又向前迈进了一大步。

　　色温和显色性

　　白光LED的色温和显色性与白光LED的制备方案密切相关。1996年日亚公司首先采用InGaN蓝光芯片加YAG（钇铝石榴石）$荧光粉的方法制成白光LED。此后，人们又采用R、G、B三色芯片混光和近紫外芯片激发R、G、B三色荧光粉混光制成了白光LED。

　　采用蓝光LED加YAG荧光粉的方式因其工艺较为简单，技术成本较低，是目前制备白光LED最常用的方式，但其显色指数也相对较低。添加一定的红光荧光粉和绿光荧光粉虽能提高显色指数，但由于红光荧光粉的相对转化率较低，通常会引起总体光通量的衰减，即光效的下降。采用近紫外的LED加RGB三基色荧光粉理论上可以获得任意色温及较高显色指数的白光LED，但目前用于紫外LED荧光粉的技术尚未成熟。单芯片涂荧光粉的方法根据荧光粉的涂敷技术的不同，通常具有80~800K的色温差异。多芯片的LED理论上可以获得任意色温和高显色性的白光 LED，但由于多芯片LED的正向电压和光输出不同，另外它们的温度特性和光维持特性也不相同，因而对电路设计的要求较高，目前技术还不成熟，模块间色温差异较大。