通过光谱优化,降低白光LED蓝光危害

封面文章|周孟欣;朱大庆;廖欣怡. 低蓝光危害的白光LED光源的光谱设计与优化[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(18):182302.

自1993年日本科学家中村修二开发出首个蓝色的氮化镓LED以来,半导体技术在照明领域飞速发展,LED照明在光效及显色性等多方面都有较好的性能表现。但慢慢地,人们开始关注LED照明对人体生理的影响,如光源对人眼、皮肤、体内激素的影响等,其中, LED蓝光危害对人眼视网膜的损伤为大家颇为关注的一个热点。

目前市场上存在部分高色温的白光LED光源会使人眼黄斑区域病变,而光照对视细胞的损伤是不可逆的,所以要尽可能地降低光源蓝光危害。

针对这个问题,华侨大学朱大庆教授课题组北京赛车微信红包群从光谱设计优化方面去保色温来降低蓝光危害值,提高光源显色指数。

由于不同色温、不同光谱分布的光源有不同蓝光危害值,该课题组选用了不同品牌三种色温的48个白光LED样品灯源,并对其进行了光源光谱分布、辐亮度光谱分布、色温、蓝光危害、光效等参数的测试实验,对测得的绝对光谱功率分布进行单色光光谱线性叠加,并保持光源的总辐射功率不变,计算叠加后的蓝光危害值、色温、显色指数等,如图1所示。


图1三种色温灯源叠加单色光后参数变化 (a)3000K  (b)4000K (c)6000K

结果表明,通过对光源叠加一个单色光光谱,可以实现保色温降低其蓝光危害值,但是,光源显色指数会由83左右降低到约65,不满足常规要求。

进一步,该课题组采选取所有样品光源中蓝光危害值最大的灯源进行了双单色光叠加,最后得到了系列双叠加单色光保色温降低光源蓝光危害,且保持其较好显色指数的结果。效果最好的光谱分布如图2所示,但光效略降低。


图2 双叠加结果显色指数最优的光谱分布

研究人员表示,这种双单色光叠加的光谱结构光源可以考虑通过单色灯珠混合或调制相关荧光粉去实现。通过这种单色光光谱叠加法研究光源特性与光谱分布之间的关系,能更好地指导研究人员根据不同场合光源特性需求去设计所需的LED光源。