Здоровое, естественное, эффективное и настраиваемое освещение: белые светодиоды из четырех комплектов для оптимизации циркадного эффекта, качества цвета и качества изображения благодаря светодоидным лампам Е27 220Вт
Джи Хе О, Су Джи Ян и Янг Рэг До
Light: Science & Applications том 3, pagee141 (2014) Цитировать эту статью

3377 доступов

215 цитат

4 Альтметрический

Metricsdetails

Аннотация
На сегодняшний день большинство современных отчетов о разработке и оптимизации источников искусственного освещения сфокусировано на уровнях энергетических характеристик и ограниченных цветовых качествах белых светодиодов (светодиодов). Однако эти свойства недостаточны для представления всех уровней производительности, требуемых при настройке белых светодиодов для здорового и интеллектуального освещения. Здесь мы представляем основные и передовые показатели качества, связанные с циркадными характеристиками, а также с характеристиками зрения и качеством цвета. Мы сравниваем все возможные свойства имеющегося в продаже искусственного освещения, дневного света и четырехпакетных белых светодиодов, которые состоят из длинноволнового проходного дихроичного фильтра (LPDF), красного, желтого и зеленого светодиодов (pc-LED), преобразованного в люминофор, и зеленого светодиода , Мы показываем, что эти настраиваемые четыре светодиода из четырех пакетов дают настраиваемый циркадный эффект для подавления / выделения мелатонина, высокое качество цвета для восприятия / воспроизведения цвета, высокую эффективность для экономии энергии и настраиваемые показатели качества для рынка интеллектуального светодиодного освещения.

Введение
За десятилетие твердотельные источники освещения на основе белых светодиодов (LED) улучшились, чтобы обогнать лампы накаливания и флуоресцентные типы освещения из-за многих преимуществ, таких как высокая яркость, экологичность, длительный срок службы, малый размер, низкая мощность потребление и быстрое время отклика. 1,2 По этим причинам светодиоды могут применяться для внутреннего и наружного освещения, а также для сигналов и на дисплеях. В дополнение к значительному влиянию светодиодов на энергопотребление стремительно растет интерес к использованию светодиодного белого освещения для здоровья человека.

В последнее время многие исследовательские группы, связанные с биологией и медициной, сообщили, что спектральные профили света, испускаемого белым искусственным освещением, влияют на наш циркадный уровень физиологии, бдительности и когнитивных функций. 3,4 Несколько недавних результатов подтверждают, что яркий искусственный свет можно использовать в ряд терапевтических применений, таких как при лечении сезонных аффективных расстройств (SAD), 5 определенных проблем со сном, 6 депрессий, 7 нарушений ритма, 8 нарушений сна у пациентов с болезнью Паркинсона, 9 последствий для здоровья, связанных со сменной работой10 и Сброс циркадных часов человека.11 Однако недавно Фальчи и др. сообщили, что искусственное освещение изменяет естественные процессы, мешает выработке мелатонина и нарушает циркадный ритм. Также сообщалось, что синий свет имеет большую тенденцию, чем другие цвета, воздействовать на живые организмы посредством нарушения их биологических процессов, которые зависят от естественных циклов дневного света и темноты. Следовательно, воздействие синего света поздно вечером и ночью может нанести вред здоровью. 3,13

До настоящего времени почти все типы искусственного освещения, включая белые светодиоды, были оптимизированы путем определения ограниченного числа показателей качества для хорошего качества цвета и высокого качества зрения, таких как коррелированная цветовая температура (CCT), индекс цветопередачи (CRI). , световая эффективность излучения (LER) и световая эффективность (LE). При согласованном представлении о цвете, зрении и циркадных точках важно добиться надлежащих рабочих характеристик при всех показателях качества для здорового и интеллектуального освещения. На рис. 1 суммированы все возможные и важные показатели качества циркадных характеристик, а также характеристик зрения и качества цвета источников искусственного освещения. Подробные объяснения необходимости всех показателей качества включены в раздел «Результаты и обсуждение».

фигура 1
фигура 1
Принципиальная схема всех возможных показателей качества, связанных с циркадными характеристиками, а также с характеристиками зрения и качеством цвета искусственного освещения.

Изображение в полном размере
Ранее мы разработали высокоэффективную четырехпакетную белую светодиодную систему RB, MAB, MGB, MB или RB, MAB, MGB, MCB, чтобы усилить LE и CRI на нескольких желаемых CCT. 14,15,16 Здесь RB, MAB, MGB, M, представляет собой длинноволновый проходной дихроичный фильтр (LPDF), монохроматический красный / янтарный / зеленый люминофор-преобразованный светодиод (pc-LED), накачиваемый синим светодиодным чипом. B обозначает синий светодиод InGaN, а CB обозначает частично синий синий светодиод с голубым люминофором. 14,15,16 В этом исследовании мы демонстрируем все достижимые показатели качества, необходимые для оптимизации циркадного ритма, характеристик зрения и качества цвета различных RB. , MAB, MGB, MB с четырьмя пакетами белых светодиодов, а также коммерческие источники освещения и дневного света. Мы также оптимизируем оптические свойства различных четырехпакетных белых светодиодов RB, MAB, MGB, MB, изменяя длину волны излучения каждого цветного светодиода. Все процессы оптимизации