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健康照明研究走向系统 LED产业欲蓝海扬帆

半导体照明网 2018-11-07 17:53:21

健康照明研究走向系统 LED产业欲蓝海扬帆

——SSLCHINA2017:光品质与光健康分会 八大报告细说健康照明

 

  随着国家战略“健康中国2030”的规划纲要的出台,健康产业或将成为拉动我国经济新的增长点。健康产业涵盖广泛,对于LED产业来说牵涉的应用领域也十分广泛。正因为LED光源小巧、易控、可调的特点在提供健康光品质照明上提供了机遇与挑战。其中包括“光健康、光保健、光治疗”,而“光治疗”代替药物治疗已经上升到国家战略,也成为LED企业重点关注和布局的领域。

 

  2017年11月1日,第十四届中国国际半导体照明论坛在北京·顺义·首都机场希尔顿酒店隆重开幕。本次论坛由由北京市顺义区人民政府、第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)和国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)主办。11月2日上午,由广东凯西欧照明有限公司和飞利浦照明(中国)投资有限公司支持协办的“SSLCHINA2017:光品质与光健康”分会,引起了产学研用界的高度关注。尤其,随着国家战略“健康中国2030”的规划纲要的出台,健康产业或将成为拉动我国经济新的增长点。健康产业涵盖广泛,对于LED产业来说牵涉的应用领域也十分广泛。因为LED光源小巧、易控、可调的特点在提供健康光品质照明上提供了机遇与挑战。其中包括“光健康、光保健、光治疗”,而“光治疗”代替药物治疗已经上升到国家战略,也成为LED企业重点关注和布局的领域。分会主席浙江大学牟同升教授出席会议并担任分会主持人。



会议现场
 

  众所周知,CIE 显色指数(CRI),特别是一般显色指数Ra,在照明行业中广泛应用,是国际国内标准和技术规范中用于评价光源颜色的重要指标。然而,近年来随着固态照明的发展,CRI的缺陷逐渐凸显出来,在很多情况下Ra值并不能与一般观察者的视觉评估相匹配,主要表现在两方面:一是不能准确地表征颜色保真度;二是缺少对颜色质量感知相关的评价。因此CIE决定采用更好的表征方法来测量和规范白光光源的颜色质量,该工作被分成两个部分,由TC1-90负责开发更为科学准确的色保真度指标,由TC1-91着手色保真度以外的与颜色感知相关的指标。



日本千叶大学荣誉教授矢口博久
 

  会上,首个报告是来自日本千叶大学荣誉教授矢口博久,主题为“色彩保真度指数”。他表示,今年4月全新的CIE2017色彩保真度指数是更精确的科学使用版本,在CIE224中发布。既然色彩保真度指数目前还不能替代现有的Ra,但是CIE2017的色彩保真度指数也是可以说是CIE进展过程中的一个重要里程碑。

 

  这一措施的重要改进,相对于目前的显色指数,对色差计算更新,特别是对象的颜色空间,以及将99色彩测试样品提供更均匀的坡度和曲率值的分布作为波长的函数,具有更广泛的一致分布在均匀颜色空间的三个维度的颜色值。然而,Rf并不能替代一般的显色指数RA,它既不用于产品的评级和规格,也不适用于法规或其他最低性能要求。



浙江大学教授牟同升教授
 

  目前,随着LED产业的逐渐成熟,通用产品市场技术迭代减缓,企业在寻求转型发展的同时,关于健康照明的讨论一直都是业界热门话题。但是,什么是真正的健康照明?目前产学研用看法不一。

 

  会上,浙江大学教授牟同升教授分享了“健康照明及其量化评价”主题报告。他表示,LED经过十几年的发展,LED的光效已经从原来只有几十流明每瓦已经提升到一百多,我也在很多的会议中一直在讲,到我们的LED它的光效提到150lm/w的时候,而我们可能更关心于它照明的品质,它的安全性,甚至对我们人类健康的影响。

 

  而我们知道做一个光,不是简单的光谱,涉及到健康,都是从它的,我相信有两个非常重要因素,一个是条件,第二个它的计量。有关健康照明,目前应当是LED里面非常热的,蓝光是目前比较关注的,大部分的LED不用太去关注这个事情。比较重要的我们叫做夜间照明的影响是一个重要的问题,讲到健康,量化是非常非常重要的事情,如何进行量化,也是CIE非常重视的问题。

 

  牟同升教授表示对于蓝光的损伤主要是取决于我们视网膜进行辐照的强度,我们现在对光的照明产品的评价,基于它的辐射量度,它的辐射量度同我们的蓝光敏感的我们叫做作用函数加成以后它的值,自然光里面也有很多的蓝光,下面我们去测色的屏,我预计它只有零点几的度,比人类的限制要远远小得多,这不用去考虑。



同济大学戴奇教授
 

  同济大学戴奇教授在做主题为“基于节律效应和视觉照度全新的设计照明空间”报告时表示,我们的生物钟和一天的时间是不完全一致的,所以我们是通过日光的光来进行协同、协调,如果没有这种每天的太阳光的照射,我们的生物钟就不太一致的,这样就会有很大的影响。光不仅引起视觉效应,还可以导致非视觉效应,如调节生物节律。在千禧年发现非成像光敏视网膜神经细胞后,光的生理效应才开始被深入研究。虽然完全理解非视觉效应的机制仍须努力,但是基于人眼内入射光的特征,评估光生理刺激的量化模型已经被提出。

 

  由于发光二极管(LED)技术可以灵活设计光谱,故调整灯光的生理效应和视觉效果,以适应不同建筑环境的使用已经成为可能。因此,关键是发展一种新颖的考虑视觉和非视觉的照明设计框架,并通过白平衡、色彩还原和色温等的组合实现照明应用。

 

  他提出一种照明设计空间,可以探究光生理效应和光亮度(视觉亮点)的结合。为了表现这种方法的可行性,采用基于四通道彩色可调LED光源的色彩混合方法,并最大化提出的空间色域。这个色域代表了室内照明设计师可能瞄准的目标(节律和视觉效果组合)。我们认为,提出的新型照明设计空间框架可为照明设计师提供重要的见解和指导,还可以提高照明科学家的技术指标。



浙江大学光电系罗明教授
 

  随着业界对于健康照明探讨逐渐深入,关于健康照明的相关实验也值得关注。浙江大学光电系罗明教授也分享了关于健康照明最新实验。光度量是什么样的,我们对于健康的照明对于我们来说最终的落点是生理的反应如何进行一个量化是非常重要的。另外一个方面有一项实验这是非常重要的,我们正在进行检测和评估,看看对于人类有什么样的影响,我们进行了测试,是不是达到我们设计的目的。

 

  在过去的二十年里,光照作为一种生理节律的刺激已经被广泛地进行研究。研究表明,视网膜上的感光细胞,ipRGC,与其他细胞,有视杆细胞,以及其他颜色感知细胞(L,M,S细胞,(在光-生物响应)方面扮演了至关重要的角色。作者首先将介绍CIE在描述各个受体细胞,如视杆细胞,ipRGC,以及L,M,S细胞,在对生理或者光-生物效应方面的相应指标。Rea 和Figueiros’ 节律刺激指标(Circadian Stimulus,CS)将会被引入,它是基于基于对抗色理论,并采用了上述5个指标。该模型是通过拟合Brainard 和 Thapan 两个团队关于褪黑色素抑制实验的数据而建立的。

 

  罗教授表示,可以利用光谱可调谐LED照明系统来了解CS值的特性。该系统包括11个LED通道,能够精确地再现任何频谱,包括CIE日光光源。它还可以通过优化来实现所需的照明颜色品质,如CCT, Duv, Lux, Ra, Rf, Rg。该系统已经集成了CS优化程序,不仅可以预测光源的颜色品质,而且可以预测光源的健康品质。



中国标准化研究院视觉健康与安全防护实验室主任 蔡建奇
 

  中国标准化研究院视觉健康与安全防护实验室主任的蔡建奇分享了“基于健康照明的智能系统研发”主题报告。他首先介绍了健康照明研发的重点以及十三五的光健康项目。要从光品质的特征与显性健康的生理量表达出发,建立以视觉生理指标为主体的,涵盖非视觉生物效应与显性生理量的光健康人因学评价体系,解决半导体照明参数与人体健康之间的影响机制这一科学问题,构建半导体照明的短、中、长整个的研究路径。

 

  基于健康照明智能系统研发的思路,我们应该研究的是人与光的适应性的问题。工业时代前的千万年我们人类生活的是光谱能量分布不断变化,量度不停调整的自然光环境下的,对于这类光的适应是刻入我们的基因,目前自然光照明它应该是光谱能量分布的可调及亮度不断变化的时间周期曲线,这个可能是目前我们认为健康照明的一个方向。



  复旦大学的林燕丹教授在做主题为“教室内间接照明对学生学习表现和情绪的影响研究”报告时表示,健康照明是一个非常体系化的研究,不是靠一家单位做其中的一个研究它就可以得到一个结论和标准,更多的是它需要通过全方位的联合,逐个的解决其中很多的问题,最终才能形成标准、指导。

 

  为了研究LED间接照明对学生学习成绩和情感的影响,实验在模拟教室照明环境中进行。通过三种方法(做工作测试,短期记忆测试,明亮视觉持久性测试),利用9种不同的LED间接照明环境,对受试者的学习效果,情感和生理活动的影响进行了比较。

 

  我们认为在未来教室照明不只是教室照明,从室内的照明应用,动态照明一定是非常必要的手段。我有动态照明才能够更好的平衡好刚才所说的有时候警觉,有时候放松,有时候又要很好的记忆,这个设置还需要很多的研究来进行一个完善的。动态照明不仅仅是调照度,色温的调整是非常的关键,另外在间接和直接之间光谱的变化组合上边,可能还需要更多的研究。



广东凯西欧照明有限公司董事长 吴育林
 

  广东凯西欧照明有限公司吴育林董事长在分享主题为“光健康产品的研发与市场化开拓”时表示,照明的发展史经过了四代,第一代是只带来了光明,这一百多年来我们一直在研究光源方面。第二代是节能,节能为代表。第三代可以说是高效。第四代是环保。第五代我们需要什么?

 

  中国的照明行业有两万多家,都存在这样的问题,同质化非常严重,产品利润率低,创新不知道在哪个方向,成本上升,现在我们还面临着印度、土耳其这些国家的竞争,我们认为光健康应该是说未来的第五代光源或者是说最起码是一个新的卖点。

 

  照明不仅仅是照亮,它的本质是光,在我们的引进里面,它应该是一种能量,也是一种营养。所以把光健康作为照明行业升级我们认为这个方向是完全正确的。中国政府也提出了这样的一个大的方针,而光健康领域,我们公司长期出口德国,跟德国基本同步,不仅对于中国是空白,在国外也是处于同一个起跑线上,面临的市场也是一个蓝海市场。



  飞利浦照明(中国)研究院汤晓丹分享了“色域指数和红度变化对LED白光光源的评估影响”报告,她分享飞利浦最近在LED这方面的研究和发现。保真度指数更多的是跟自然有关,色域指数更多的是跟吸引度,跟用户的偏好有关。对于视觉舒适度这是跟另外一个概念了,不仅仅和我们的显色有关,而且还和亮度、闪光、色温以及和对比度都有关,所以不同的目标当然使用不同的测量方法。

 

  关于健康照明的探讨还有很多,但是上午议程只能止步于此,感谢所有八位专家精彩报告,也非常感谢出席会议的各位业界同仁。3日上午还有主题是照明在健康和医疗方面的应用会议,希望诸位继续关注。