LED離室內照明還有多遠

將LED應用於室內照明堪稱近一兩年來照明行業最熱的議題,無論是從學術科研角度還是從市場應用角度都吸引著行業內的高度關注。一方面,LED的種種優勢讓業內人士對其在室內照明應用的未來充滿信心;另一方面,其現有的種種局限性也仍讓大家心存顧慮。在不久前舉辦的中國照明論壇上,北京市建築設計研究院副總工程師、北京照明學會理事長汪猛對LED在室內照明領域應用存在的問題進行了深入分析,從技術指標和市場拓展方面綜合考量了現階段在室內照明領域引入LED的優勢和短板,分析了其未來的發展前景。

綜合考量多個因素

汪猛表示,要討論LED應用於室內照明這個議題,首先需要有科學的認知:第一,LED是正在發展中的新型光源,基於現階段的資料,並不能完全準確地預測未來;第二,我們討論的是室內照明環境,室內照明最主要的作用是補充和替代自然光線,滿足視覺功能和提高視覺功效,這是LED進入室內照明不能回避的問題;第三,目前室內照明的要求和標準是依據人的視覺需求經多年研究試驗的結果,不會因LED的出現而發生較大的變化。

在此基礎上,分析LED是否具備應用於室內照明領域的條件,需要綜合考慮以下幾個因素:在室內環境條件下是否具備較高的發光效能和穩定的光輸出(包括色溫和光通量的穩定性);光源色溫是否符合分組要求,光源顯色性是否符合視覺工作需求;是否具備統一的電氣和結構標準,在各種室內環境條件下便於控制和安裝維護;根據不同的場所和使用功能是否能滿足光生物安全性要求;是否具備合適的、足夠吸引人的性價比。隨後,他對這幾個因素一一進行了分析。

在穩定性方面基本滿足要求

光輸出最主要的指標是光通量和光輸出效率,目前LED儘管單體發光量仍比較小,但多顆組合後其光通量足以與大部分傳統光源媲美;而光輸出效率則明顯是LED的強項。光輸出的另一個方面是光色,人眼對不同顏色的敏感度差別很大,偏偏目前大部分白光LED中人眼不敏感的綠色光譜含量較低,而相對較敏感的藍紫色和橙紅色光譜含量較高,導致LED產品的色容差控制起來比較困難。當然,就目前的LED而言,在使用中結溫的變化和螢光粉受熱衰變會導致光輸出效率下降和色溫漂移是不爭的事實,這種變化對一般視覺工作的影響不大,但對於部分視覺精細作業場所就有可能產生影響。一些用戶反映,LED在使用較長時間(數百至數千小時)之後,顏色一致性和光通量衰減比較明顯,這都是現階段存在的問題,但汪猛認為,隨著技術的不斷進步,這個問題會得到比較圓滿的解決。

色溫和顯色性尚待進一步研究和實踐

在色溫方面,目前自2700K向上至12000K之間各種色溫的LED產品已經能夠生產出來,滿足室內照明2900K~6500K的需求問題不大,目前存在的問題是標準尚不完善。

室內環境中照明光源更多的作用是替代自然光線來滿足人的視覺需求,光源顯色性的要求明顯較高,由於目前LED光譜的非連續性,使其與自然光源和傳統人工光源在顯色性能方面有一定區別,因而使用Ra來評價LED的顯色性略有偏差。目前的問題在於還沒有一個能夠完全反映實際情況的、適應LED的顯色性評價,所以現階段仍然還是使用Ra來評價。

值得注意的是,LED光譜中可以基本消除紅外和紫外光譜,這對部分室內特殊場所的照明應用極具價值,但在另外一些場所則可能產生影響視覺工作效率的副作用,這些問題尚待研究。

靈活的控制和安裝方式是優勢所在

靈活的控制方式和安裝方式是LED的優勢所在。但是我們需要正確認識其特點:發光效率高,但眩光需要控制;體積小,但散熱問題比較突出;使用安全電壓,但與市電的介面要妥善處理;當然,其還有控制靈活、利於節能的特點;同時,頻繁啟動對壽命影響甚小。因此,在使用過程中應突出LED的優點並適應室內環境的需求,統一標準,避免機械的模仿和替代傳統光源。

光生物安全性仍需要關注

人類視覺存在對非連續光譜不適應的問題。紅外線對消除視覺細胞產生的自由基、緩解視覺疲勞起著至關重要的作用,而目前大多數白光LED的光譜中幾乎沒有紅外線。另外還有一個不容忽視的問題,就是高輻射和藍光對視網膜存在傷害,目前已有檢測報告發現個別LED產品的藍光輻射達到Ⅰ類危險和Ⅱ類危險的程度。此外還要關注藍光照射引起的非視覺生物效應問題。研究表明,人的第三種感光細胞對460nm~490nm的光最為敏感,這個範圍與目前基於螢光粉的白光LED最大能量分佈區間有較大重疊。當然,這並不能直接說明白光LED是不利於人的健康的。汪猛認為,由於人的生理節律需要有合適的光的影響,充分利用LED便於調控的特點可以設計使其形成有利於人的健康的照明體系。

因此,從光生物安全性角度考慮,在視網膜沒有發育完全的少兒的活動場所應用LED要謹慎。

應具備良好的性價比

與道路照明不同,LED用於室內照明很少會有政策性買單,因此,LED只有具備了良好的性價比,才能在市場競爭中占得先機。從價格來看,LED應用於室內的價格優勢目前只能通過與節能效益的平衡去實現,也就是說其成本的增加可以通過節能效益得到補償。此外,汪猛提出,LED要提高品質,讓使用者放心滿意,產品要像 iphone、ipad那樣,提升自身的附加價值,這才能使其更具有發展潛力。所以說,LED打開室內照明市場需要經歷一個開發產品――打開市場――規模化生產――降低成本的過程。

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