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细说特殊照明灯 背后的技术支撑

2016-07-13 06:54:41色彩科学微课堂

  今年的光亚展,一个很明显的特点是各大LED厂商对光品质、特殊应用的照明及显色细分市场的大力投入,现场可以看到很多相关的产品推出,今天就来讲讲相关的一些产品,谈谈一些高大上的宣传语背...

  今年的光亚展,一个很明显的特点是各大LED厂商对光品质、特殊应用的照明及显色细分市场的大力投入,现场可以看到很多相关的产品推出,今天就来讲讲相关的一些产品,谈谈一些高大上的宣传语背后的技术。

  1、白度增强LED

  如上图从现象看,增白LED灯珠可以使白色的衣服显得更白,其原理是利用荧光效应;一般的白色物体包括白衣服、白纸等均含有荧光增白剂,荧光增白剂是一种吸收不可见紫外光,出射可见光的化学物质,其常见的吸收峰值波长为37020nm,出射的最大峰值波长为44020nm。

  如图所示,故出射的440nm蓝光能够补偿白色物质中微黄的色调,从而使得制品显得更白、更亮;一般的白光LED为460nm的蓝光芯片激发黄色荧光粉,而460nm显然无法激发荧光增白剂的荧光效应,不能发挥荧光增白剂的效果。

  因此,有些LED厂商推出了紫外LED激发的白光,见典型的紫外LED激发白光光谱,紫外LED峰值波长为400-410nm,能够部分激发荧光效应,实现增白效果。

  所有市面上宣称增白效果的LED都采用此伎俩实现类似效果,此伎俩相当值得商榷的地方:

  1、400-410nm紫外LED芯片显然不是最佳选择,荧光增白剂的最佳吸收峰值波长在370nm附近,而400-410nm紫外LED显然不能最大程度激发荧光效应,相关厂商有测试过385nm、385nm、365nm等其他紫外LED芯片么?

  2、优化紫外LED芯片的最佳亮度,使得可以最大化荧光效应,又不引起对人体的伤害,相关厂商有进行测试么?

  常见荧光增白剂

  典型荧光增白剂吸收谱和出射谱

  典型白光LED和紫外LED激发白光光谱

  CIE 1-95 The Validity of the CIE Whiteness and Tint Equations技术委员会将针对光源和白度展开研究,感兴趣的朋友可关注此技术委员会的动向。

  2、生鲜灯

  下图是某一展台上的展示的生鲜灯效果及其原理介绍,很明显右边的LED照明下的肉更加红润,使人更喜欢,所以此LED光源专门增对红色区域的饱和度增强,可见图中红框指出的IESTM30-15的色彩失真图标,IESTM30-15标准可参见前一期光源显色性的文章。针对特殊显色的要求,可设计特定的光源光谱实现对目标颜色的增强,这也是去年OPPLE光亚展惊艳四座的自适应生鲜灯的原理。

  左图:一般LED光源 右图:色域增强LED光源

  针对肉色增强LED光谱

  OPPLE自适应生鲜灯结构图

  有个概念必须要明确下,显色性的发展方向有两个,一个是光源还原真实色彩的能力,另一个是光源针对特定色彩增强或喜好的能力。

  以肉色为例,Color Fidelity指在光源下的肉色可否与其在阳光下的肉色看到的一样,而Color Preference指在光源下的肉色可否比其在阳光下的肉色更红、更接近人们喜好的肉色。IESTM30-15分别用Rf和Rg代表光源在这两方面的显色能力。

  CIE分别有两个技术委员会对这两方面开展研究,分别为:

  CIE 1-90 Colour Fidelity Index:to evaluate availableindices based on colour fidelity for assessing the colour quality of white-light sources with a goal of recommending a single colour fidelity index forindustrial use.

  CIE 1-91 New Methods for Evaluating the Colour Quality of White-Light Sources:to evaluate available new methods for evaluating the colour quality of white-light sources with a goal of recommending methods for industrialuse.

  相信当这两个TC结案时,CIE的新的显色指数也将公布了。

  3、GE睡眠灯

  GE睡眠灯是前段时间推出的,没有在此次光亚展中看到,但切合此主题,编者也蛮感兴趣的,在此一并解释。科学家原来一直以为人眼中只有感知色彩的三种锥体感光细胞。

  2002年美国布朗大学Bersons等人发现了新的一种感光细胞,即为自主感光神经节细胞,但此细胞不参与色彩视觉。

  ipRGC可控制褪黑激素分泌,从而参与人体昼夜节律及睡眠质量。抑制褪黑激素的产生可提高人的警觉性和关注度,褪黑激素的分泌可促进人的睡眠。ipRGC的光谱相应曲线,如图所示。

  ipRGC的峰值响应波长为464nm,464nm附近的蓝光强度越大,约抑制褪黑激素的产生。故包含蓝光较多的高色温的LED灯可促进工作效率,而较少蓝光的低色温LED可促进睡眠。

  ipRGC的光谱相应曲线

  看看GE睡眠灯的说明是如何写的:

  温暖-CCT光在夜间能鼓励人类褪黑激素生产,诱导安睡;而冷蓝-CCT光在早上能抑制褪黑激素,导致人的警觉性和提高生产力。

  所以,GE睡眠灯的原理就很简单了,无非就是将460nm附近的蓝光部分尽可能去掉,不抑制褪黑激素的产生,促进睡眠。

  GE睡眠灯

  最后此类跟光谱相关的产品,须要注意以下两点:

  1、需要独立的第三方学术或鉴定机构进行相关学术研究或鉴定,而非厂家自我宣称!

  2、产品开发、研究或鉴定过程中,一定须要采用专业的光谱可调照明设备进行实验,而非购买市面几种光源进行简单的测试而已!

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