‧ LED 是否已經全面超越了傳統照明呢?

2012年底在昆明舉行的高級照明設計師論壇上，有一個報告《綠色照明四要素再討論》，其中提出綠色照明必須包括節能、環保、安全、舒適這四個要素。隨著光源技術的進步和標準的完善，在光的安全性和舒適性方面還可以深入討論。

固態照明包括LED和OLED。目前OLED尚未在普通照明中得到廣泛應用，所以本文主要討論LED。隨著白熾燈的淘汰和高壓汞燈逐漸退出，傳統照明的範圍縮小，目前主要包括鹵鎢燈、螢光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等光源及其配套電器和燈具。

評價節能的指標有光源和燈具的光效、壽命和光通維持率。環保指標是生產、運輸、運行、廢棄和回收過程中的有害物質排放量，以及運行期間所消耗電能對應的排放。LED不含汞等有害的發光物質，且光效、壽命和光通維持率均超過了傳統光源，所以在節能環保方面的優勢，已為大家所公認。

在安全性方面，所有光源和燈具均需要遵循電氣安全強制標準。這裡只討論光生物安全的藍光危害問題。舒適性指標有色溫、顯色指數、色容差和眩光指數等。傳統光源應用時間長，相當於在光生物安全和光品質方面設定了門檻。LED是否已經全面超越了傳統照明呢?

一、藍光危害

藍光危害已有國際標準和國家標準，危害等級和測試方法已有規範。不少研究結果已在期刊、會議和半導體照明聯盟的白皮書上發表。

根據2013年我們進行的理論和實驗研究，發現藍光危害與光源的色溫和亮度有關，LED與傳統光源相比，沒有本質上的不同。在光源的色溫和顯色指數相近時，各類光源的藍光危害效率差不多;藍光危害效率與色溫成正比，所以6500 K光源的藍光危害效率為2700 K光源的2.4倍，影響並不算大。

評價藍光危害的藍光加權輻亮度與亮度成正比，而光源的亮度變化範圍可達100倍，所以藍光危害主要由光源的亮度決定。控制了光源的亮度，藍光危害也就控制住了。

對於色溫低於6500 K的光源，只要其亮度不超過100kcdm-2，或照度不超過1000 lx，就是藍光安全的(0類，無危險)。對亮度更高的光源，如果分類在低危險類(1類)，只要避免直視，光源的使用也不受限制。

室內照明所用的傳統光源中，直管螢光燈和緊湊型螢光燈(節能燈)的亮度最低，在普通照明的色溫範圍內，均屬於0類藍光危害(無危險)，屬於可以長時間直視的光源;鹵鎢燈和金鹵燈亮度高，只能短時間直視。

大功率LED單顆或整合封裝器件的亮度很高，可能達到石英金鹵燈的亮度，如用於投光燈，不能直接用眼睛看。區域照明用的LED光源或燈具，需要在封裝器件外面加一層擴散板或擴散罩，把亮度降低一個數量級以上，這樣也可以實現0類藍光危害。如果一個LED光源的亮度跟節能燈差不多，那它肯定是藍光安全的。

當然，由於LED光源和燈具的亮度要大一些，做照明設計的時候，要特別注意控制眩光。總體來看，普通照明用白光LED光源和燈具只要控制住亮度，其藍光危害就在安全範圍內。

非視覺生物效應，還沒有很明確的標準。國際上已有的研究結果表明，光源的節律效率同樣與色溫成正比。為順應人體的自然節律，晚上室內照明應該用低色溫的光源，這樣不會干擾人體的睡眠。

二、光品質

舒適性由光源的光品質決定指標，包括光譜、色溫、顯色指數、色容差、空間顏色均勻性、眩光指數、頻閃和壽命期間的顏色穩定性等。

在幾百萬年的進化過程中，人類的眼睛已適應了自然界的連續光譜，包括太陽光、天空光和月光。早期的人造光源都是連續光譜，如火把、蠟燭和油燈，以及第一代電光源白熾燈和鹵鎢燈。

隨著光效更高的氣體放電光源的出現，光譜有不同程度不連續的螢光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等出現在人們的生活中，但其使用時間不到80年，在人類歷史長河中只算是一瞬間，還不足以從遺傳的角度，影響人類眼睛的視覺。

從師法自然的角度，在室內照明中採用連續譜光源，始終是更加自然的選擇。

目前主流的LED，是採用藍光晶片激發黃色螢光粉，來產生白光，在可見區內屬於連續光譜，但綠光區較弱，紅光區較少。所以LED的光譜連續性明顯強於螢光燈，但沒有超過陶瓷金鹵燈。

一般LED的紅色特殊顯示指數(R9)只要求>0，無法很好地還原深紅色。所以中國的人民大會堂為例，用LED做照明改造後，紅五星還是用鹵鎢燈來照明。如果要提高深紅色的顯色性，應該在LED封裝器件中增加紅色螢光粉或紅光晶片。

室內場合的顯色指數很重要。如果向鹵鎢燈和陶瓷金鹵燈看齊，LED的顯色指數需要做到90以上，同樣需要增加紅色螢光粉或紅光晶片。

在壽命期內，光源的色溫和色座標一定要穩定。這對LED螢光粉和封裝矽膠的耐老化性能，提出了很高的要求。

空間顏色均勻性對傳統光源不是問題，但對LED就比較難解決。由於LED晶片的藍光仍有約1/3會射出，並參與混合成白光，而晶片和螢光粉的空間出光均勻性有差異，這將導致空間色座標偏移，甚至白光周圍出現彩色光。這個問題對智能照明的多色LED混光燈具更嚴重，是今後需要重點解決的難題。

照明的舒適度，還需要考慮頻閃問題。目前的交流LED方案，是將市電整流之後直接點LED燈，存在頻率100Hz的頻閃，且電流過零時LED不發光。這需要增加電容濾波，降低光的波動深度。

結論

LED能否包打天下?我個人認為未來也許可以，特別是出現光譜很連續的多晶片複合LED之後，但目前還不可能。

LED已經是最節能環保的光源之一，但光品質方面仍有一些不足需要改善。不同的應用場合，需要不同的照明解決方案，採用最合適的光源就是明智的選擇。

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