LED与绿色照明的深层次问题-LED技术论文(1)

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翻新时间：2023-01-22

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LED与绿色照明的深层次问题-LED技术论文(1)

能源和环境是当前社会的两大主题，半导体照明是解决节能环保问题的重要途径。LED技术与产业的发展比人们的预期快得多，而LED的某些光学特性是以往任何人造光源无法比拟的，如色彩丰富、色饱和度高、色域宽、光束集中、响应速度快、可数字化控制与调节等。

这些新特性的应用将改变人们传统照明的经验和习惯，引发照明理念和光文化的变革，LED无疑是绿色照明的魅力无穷的奇葩。由于LED的广泛应用，在实施绿色照明理念中一些深层次的问题凸显出来，我们列举一些比较尖锐的问题，希望通过百花齐放、百家争鸣的方式辨明是非，以推动绿色照明工程和半导体照明工程健康地发展，有不当之处，欢迎赐教。

1、辐射度学、光度学和色度学有本质的区别辐射度学、光度学和色度学是现代光学与光工程学的基础，它们的本质区别在于：辐射度学是研究电磁辐射能量计量的科学，是用能量单位描述辐射能的客观物理量。而光度学和色度学是用物理的方法研究与人眼视觉生理及周围环境有关的主观量，是试图用物理的科学的方法描述人眼能感知的电磁波的度量、测量和表达方式，是与人的视觉生理、心理、传统、习惯、地域、照明条件及观察条件等诸多因素有关。

由于对三个度学量的本质区别理解不深，造成许多混乱。希望通过讨论达成共识。

1.1发光强度发光强度是国际单位制中7个基本计量单位之一，发光强度的正确定义是：发光频率540×1012Hz（对应空气中555nm的光波长）的单色辐射，在给定方向上辐射强度为（1/683）w/sr时，光源在该方向上的发光强度规定为1坎德拉（Candela，记作cd）。这是光度学中引用的客观物理量的定义，如果用光通量流明来表示发光强度就是主观量，因为光通量流明是与人眼的光谱光视效率有关的量。

1.2照明的能效标准是主观量，不是客观物理量现在大都用发光效率（Lm/W）单项技术指标表达LED的先进性，只采用发光效率表示LED的能效，这是不科学的。由于人眼对不同光谱辐射有不同的敏感度，照明的效率实际上是很复杂的系统效率，如图1所示。

图1. 照明的效率照明效率有电源、光源、灯具、控制器和能源管理的效率、被照物光谱效率等。对于功能性照明系统应根据视觉作业来选择照明标准，根据不同标准的要求选择光源和灯具。

人眼接收不同光谱和能量的光有生理效率和心理效率，不能简单地用LED的发光效率说明如何节能。最近Osram、Cree等都标出白光LED的色坐标值，这才是光学性能参数的正确表示方法。

1.3色温（相关色温）和显色指数的概念不能适用于LED 光度学和色度学是基于黑体热辐射的理论发展起来的，它将随着光源的发展而发展和更新的。LED是固态冷光源，LED光源对基于传统光源建立起来的理论冲击很大。

我们体会主要有两点：一是LED是冷光源，不是连续辐射；二是LED的色饱和度提高很多。因此，LED与传统光源无法统一在原有的理论和标准之中。

用RGB三基色组成相关色温3500K的白光，测得的显色指数CRI只有27，而人眼实际观察的视觉效果很好。在大量学术研究和测试的基础上，CIE177:2007技术报告指出：“在一系列的光源对比中，技术委员会的结论是，CIE的CRI不适用于测试白光LED光源的显色范围”。

研究认为，不论是用荧光粉封装的白光LED还是RGB三基色的白光LED都不适用CRI指数，CIE正在组织研究制订新的国际标准。

2、深入研究LED光辐射的健康与安全性问题绿色照明还应强调光环境对人的健康与安全的影响，由于目前白光LED主流技术是蓝光加荧光粉的黄光构成，蓝光成份相对比较高，