蓝景光品质系列知识讲座之四|全光谱照明的应用

LED行业经过十年多的发展和洗礼，随着光效技术水平的不断提升，LED厂商在照明趋势上的追求，已经由过去的高光效、长寿命慢慢转变为现在更为高效、更健康的照明产品。现阶段，健康照明已经成为LED产业链上中下游目光聚焦的蓝海领域。那么全光谱照明的应用价值如何？具体运用在哪些领域？今天一起跟随小编了解学习吧！

近几年来，LED的发展得到突破，打破了关键技术的关口，人们将蓝光LED激发荧光粉的传统LED技术上升至使用紫光LED激发荧光粉得到红绿蓝的色光，经过色光混合叠加之后产生与太阳光光谱相似的光线。这项技术结合LED本身的技术特点和产品优势，使得全光谱LED更符合照明市场的需求和趋势，因此全光谱LED亦备受青睐。

 健康照明涉及光的非视觉效应及其对人的生理健康的影响，而具有更高光品质的全光谱解决方案在更多的侧重于满足人们更好的视觉体验。

判断一个照明场景是否为健康照明，照明灯具除了显色指数、相关色温、照度、亮度和频闪等指标符合相应要求以外，一个极其重要的判定依据应该是其光谱与太阳光光谱的吻合度。

因为即使该产品的光谱明显偏离太阳光光谱，其显色指数、相关色温、照度、亮度和频闪等技术指标也可以达到相应要求，但明显偏离太阳光光谱的产品并不是真正意义上的健康照明。

随着照明用LED封装技术的发展，与太阳光光谱类似的全光谱（Full Spectrum）LED技术已经在照明工程中得到推广与应用。

1、对人体健康的影响

在人造光源还没有出现之前，太阳光是唯一光源，先祖们日出而作日落而息，依靠太阳来生活。太阳光不仅能为地球提供照明和能量来源，太阳的光还能调节人类的生理节奏，对人类的生物学、心理、人体产生影响。

但现代都市人尤其是办公室的上班一族长时间处于室内，很少接触到太阳光，无法从太阳得到对健康的好处。而全光谱的意义就是再现太阳光，将大自然光线作用于人类的生理学、心理、人体的利益带回来给我们。

2、还原更自然的色彩

我们都知道物体在光线的照射下，会显示出它的颜色，但当物体在光谱不连续、不完整的光源照射下，颜色就会有不同程度的失真。国际照明委员会CIE就把光源对物体真实颜色的呈现程度定义光源的显色性。为了更方便地描述光源的显色性，还引入显色指数的概念，以标准光源为准，将其显色指数Ra定为100。

目前大部分LED产品都已经能做到显色指数Ra>80，但对于一些应用在演播厅、摄影棚等需要真实再现皮肤颜色的场合，以及对蔬果生鲜肉类的颜色高度还原的情景，一般显色指数Ra已经不能满足评价该光源的还原真实色彩的能力。

所以要评价一个光源还原色彩能力的好坏不能仅仅依据一般显色指数来判断，对于特殊的场景，我们可能还需要考虑光源的特殊显色指数R9、色彩饱和度 Rg以及色彩真实度Rf的数值。而全光谱灯具的光线拥有人眼可见光区域各波长段的色光，能提供丰富色感的光线，还原被照物体最自然、最真实的色彩。

▲全光谱的显色指数

另外，长时间地工作在色彩欠缺、色调单一的工作环境下，人容易产生视觉疲劳和心理压力。全光谱光线丰富的光谱能够将物体真实的色彩重现出来，提供生动的光照，缓解人眼的视觉疲劳、减少人眼不适，从而提高用户光环境的舒适感。

3、呵护眼睛

由于传统LED大部分都是使用蓝光激发黄色荧光粉，混合色光后得到白色光。如果这当中的蓝光成份过高，在长时间使用的情况下，蓝光能穿透人眼的晶状体到达视网膜，加速黄斑区细胞的氧化，对其造成光学损害。

对于人眼来说，人类经过长时间的进化，人眼已经适应太阳光，光线越接近自然光，人眼越感到舒适。全光谱LED采用的是紫光LED激发，从光源的根源问题上减少蓝光成份，减少对眼睛的伤害。同时，全光谱的光谱曲线接近阳光光谱曲线，能够有效提高用户用眼的舒适度。除此之外，全光谱还可以减小视网膜微循环短期障碍，以及减缓血供障碍造成的眼睛干涩疲劳，做到真真正正的护眼。

4、调节规律作息

根据人体生物钟规律，人的大脑通常在晚上9点或10点开始分泌褪黑素，随着人脑松果体分泌的褪黑素越多，我们的身体逐渐意识到要休息睡觉。褪黑素是一种有助于缩短睡前觉醒时间和入睡时间，能改善睡眠质量的物质。而这种物质与人接触的光线有着密切的关系，尤其是对蓝光十分敏感，蓝光会对人脑松果体产生的褪黑素有抑制作用，长期在高蓝光的光环境下，甚至会产生睡眠障碍。

▲人脑的感光机制（图源网络）

而全光谱的出现能提供更优质的光线，改善人们生活的光环境。更少的蓝光成份可以使人们的夜间工作光环境更加合理，合理的光环境有助于人们促进睡眠、提高生产率和改善情绪。

▲太阳光色温变化

如果全光谱照明系统能够结合模拟阳光一年四季及早晚不同时间段色温变化，提供更像真实的自然光线。两者的相互结合就真真正正地把阳光搬到室内，让“不见天日”的工作者足不出户也可以感受到大自然阳光带来的舒适。

二、全光谱灯具的应用

倡导健康照明和提高光的生物安全性，以及研究照明光品质和光舒适性具有非常重要的现实意义，针对各种场景照明光品质要求，加快全光谱LED在教育、家居、医院和公共场所等照明领域的推广与应用。

1、植物照明

光谱范围对植物的影响

280-315nm波长已属紫外线光线，对于各类动、植物甚至于菌类均有直接压制生长的功能；315-400nm光波亦属远紫外线光，叶绿素吸收少，阻止茎伸长；400-520nm（蓝）波长可直接处使植物根、茎部位发展，对于叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大；520-610nm（绿）绿色素的吸收率不高；610~720nm（红）对于光合作用与植物生长速度有显著影响；720~1000nm此类波长泛属红外线波长，对于植物的吸收率低，可直接刺激细胞延长，会影响开花与种子发芽；＞1000nm––>已接近雷射光波长已转换成为热量。

另外，全光谱 LED中含有少量的紫外线能有效预防病虫害。

之前的植物灯多为红蓝组合、全蓝、全红三种形式，用来覆盖植物行光合作用所需的波长范围，近年，全光谱LED植物生长灯开始流行。

2、相机全光谱LED补光灯

相机上基本都会配备LED补光灯，用于夜间、暗环境下的拍摄补光。没有这种补光灯拍出来的效果总会有泛白、肤色、物体颜色完全偏离正常颜色的问题，全光谱的补光灯可以补全所有波长及颜色，使肤色及色彩更接近实物。有利于提升画面质感，提高色彩还原度。

另外，全光谱LED还应用于手术灯、护眼灯、博物馆照明、高端场所照明等对光谱质量要求高的领域。

随着全光谱技术的不断提升，将有用户体会到全光谱光品质的重要性，其市场占有率将会快速增长，整个LED行业特别是室内照明领域也将会快速由常规的高显色LED过渡到全光谱LED。

参考文献 曹小兵、黎兰兰等著《健康照明之全光谱LED应用展望》