聊一聊高大上的光谱宣传语背后的光技术

　　今年的光亚展，一个很明显的特点是各大LED厂商对光品质、特殊应用的照明及显色细分市场的大力投入，现场可以看到很多相关的产品推出，今天就来讲讲相关的一些产品，谈谈一些高大上的宣传语背后的技术。

 

 

　　如上图从现象看，增白LED灯珠可以使白色的衣服显得更白，其原理是利用荧光效应；一般的白色物体包括白衣服、白纸等均含有荧光增白剂，荧光增白剂是一种吸收不可见紫外光，出射可见光的化学物质，其常见的吸收峰值波长为370±20nm，出射的最大峰值波长为440±20nm。

 

　　如图所示，故出射的440nm蓝光能够补偿白色物质中微黄的色调，从而使得制品显得更白、更亮；一般的白光LED为460nm的蓝光芯片激发黄色荧光粉，而460nm显然无法激发荧光增白剂的荧光效应，不能发挥荧光增白剂的效果。

 

　　因此，有些LED厂商推出了紫外LED激发的白光，见典型的紫外LED激发白光光谱，紫外LED峰值波长为400-410nm，能够部分激发荧光效应，实现增白效果。

 

　　所有市面上宣称增白效果的LED都采用此“伎俩”实现类似效果，此“伎俩”相当值得商榷的地方：

 

　　1、400-410nm紫外LED芯片显然不是最佳选择，荧光增白剂的最佳吸收峰值波长在370nm附近，而400-410nm紫外LED显然不能最大程度激发荧光效应，相关厂商有测试过385nm、385nm、365nm等其他紫外LED芯片么？

 

　　2、优化紫外LED芯片的最佳亮度，使得可以最大化荧光效应，又不引起对人体的伤害，相关厂商有进行测试么？

 

　　

常见荧光增白剂

典型荧光增白剂吸收谱和出射谱

典型白光LED和紫外LED激发白光光谱

 

　　CIE 1-95 The Validity of the CIE Whiteness and Tint Equations技术委员会将针对光源和白度展开研究，感兴趣的朋友可关注此技术委员会的动向。

 

 

　　下图是某一展台上的展示的生鲜灯效果及其原理介绍，很明显右边的LED照明下的肉更加红润，使人更喜欢，所以此LED光源专门增对红色区域的饱和度增强，可见图中红框指出的IESTM30-15的色彩失真图标，IESTM30-15标准可参见前一期光源显色性的文章。针对特殊显色的要求，可设计特定的光源光谱实现对目标颜色的增强，这也是去年OPPLE光亚展惊艳四座的自适应生鲜灯的原理。

左图：一般LED光源    右图：色域增强LED光源

针对肉色增强LED光谱

OPPLE自适应生鲜灯结构图

 

　　有个概念必须要明确下，显色性的发展方向有两个，一个是光源还原真实色彩（Color Fidelity）的能力，另一个是光源针对特定色彩增强或喜好（Color Preference）的能力。

 

　　以肉色为例，Color Fidelity指在光源下的肉色可否与其在阳光下的肉色看到的一样，而Color Preference指在光源下的肉色可否比其在阳光下的肉色更红、更接近人们喜好的肉色。IESTM30-15分别用Rf和Rg代表光源在这两方面的显色能力。

 

　　CIE分别有两个技术委员会对这两方面开展研究，分别为：

 

　　CIE 1-90 Colour Fidelity Index：to evaluate availableindices based on colour fidelity for assessing the colour quality of white-light sources with a goal of recommending a single colour fidelity index forindustrial use.

 

　　CIE 1-91 New Methods for evaluating the Colour Quality of White-Light Sources：to evaluate available new methods for evaluating the colour quality of white-light sources with a goal of recommending methods for industrialuse.(Methods based on colour fidelityshall not beincluded)

 

　　相信当这两个TC结案时，CIE的新的显色指数也将公布了。

 

 

　　GE睡眠灯是前段时间推出的，没有在此次光亚展中看到，但切合此主题，编者也蛮感兴趣的，在此一并解释。科学家原来一直以为人眼中只有感知色彩的三种锥体感光细胞。

 

　　2002年美国布朗大学Bersons等人发现了新的一种感光细胞，即为自主感光神经节细胞（ipRGC，intrinsically photosensitiveretinal ganglion cells），但此细胞不参与色彩视觉。

 

　　ipRGC可控制褪黑激素（Melanopsin）分泌，从而参与人体昼夜节律及睡眠质量。抑制褪黑激素的产生可提高人的警觉性和关注度，褪黑激素的分泌可促进人的睡眠。ipRGC的光谱相应曲线，如图所示。

 

　　ipRGC的峰值响应波长为464nm，464nm附近的蓝光强度越大，约抑制褪黑激素的产生。故包含蓝光较多的高色温的LED灯可促进工作效率，而较少蓝光的低色温LED可促进睡眠。

 

ipRGC的光谱相应曲线

 

　　看看GE睡眠灯的说明是如何写的：

 

　　“温暖-CCT光在夜间能鼓励人类褪黑激素生产，诱导安睡；而冷蓝-CCT光在早上能抑制褪黑激素，导致人的警觉性和提高生产力。”

 

　　所以，GE睡眠灯的原理就很简单了，无非就是将460nm附近的蓝光部分尽可能去掉，不抑制褪黑激素的产生，促进睡眠。

GE睡眠灯

 

　　最后此类跟光谱相关的产品，须要注意以下两点：

 

　　1、需要独立的第三方学术或鉴定机构进行相关学术研究或鉴定，而非厂家自我宣称！

 

　　2、产品开发、研究或鉴定过程中，一定须要采用专业的光谱可调照明设备进行实验，而非购买市面几种光源进行简单的测试而已！