用人体功效学分析白光led在室内照明中的应用

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。
4.考虑人体功效学对白光led照明的要求
如前面所述，考虑照明的人体功效学应考虑人们对照明环境的要求。室内环境是人们生活和工作大部分时间停留的环境，因此人们对室内照明环境的需求就越来越高。能否达到这些要求，是led代替传统光源进行室内照明的关键。
4.1.视觉功能的需求
为了满足人们的视觉需求，即要让人们能看得清楚，这就要求照明光环境具有一定的照度水平、照度均匀度和显色性。
要满足一定的照度水平，就要求led具有足够的光通量。以一个小阅览室为例，假设阅览室面积为6m×8m，则大约需要20000~30000lm的光通量才可以满足人们正常的阅读需要。若不考虑其他因素，应用目前市场上200lm的大功率颗粒也需要100~150颗粒的led才能够达到这样的照度要求。由于目前较好的市场产品的光效在30~40lm/w左右，不论能耗或成本，led还不能与节能灯或荧光灯进行竞争。此外，led灯具的光学设计技术方面的不成熟使目前led灯具的配光分布不够稳定，要达到一定的照度均匀度也需要很高的成本。但对于小面积的重点照明，用少量能耗的led可以满足视觉的需要，在均匀度方面也比较容易满足。而在显色性方面，目前的白光led基本能满足一般室内活动的需要。
4.2.心理的需要
在正常的室内工作或活动，人们不但要求得到视觉功能的满足，同时也需要一定的视觉舒适度，这是人们对照明光环境的心理需要，也就要求视场内的光环境不可有直接眩光或间接眩光，色温要合适、灯具的布置要舒适。在要求视场的眩光方面，对白光led既是优势又是挑战。由于led较小的发光点和光束角，使光的出射方向很容易控制，但另一方面，通常led光强较为集中，最大光强分布处若处理不当则容易对观测者造成眩光。研究表明，不舒适眩光不但会引起工作效率的下降，同时也会造成视觉疲劳和头痛等不良反应。另外，若选用rgb三芯片led，虽能形成任意色温的白光，但较大的色差会影响视场整体的舒适和美观。若选用蓝光led加yag粉的方式，则色温基本偏高。为了使照明具有良好的效果，所选用的光源的色温必须与要求的照度相适应，图1所示是照度与色温对应的舒适区域。因此，较高的色温也会影响白光led在室内照明中的应用，因为它要求相应高的照度，才能使人感觉舒适。另一方面，led灵活的外形尺寸使led灯具在设计上具有很大的空间，可以充分满足装饰性的要求。
4.3.生理的需要