生态水媒技术提升光源光品质原理初探

郭尧

摘  要：LED作为第四代照明光源，有光效高、寿命长、响应快和环保等特点，但是完全取代传统的光源还面临着许多技术难点，其中散热问题是限制LED灯具发展的一个重要影响因素。提升散热能力，提高显色指数，降低蓝光危害是LED技术提升所面临的一系列问题中的一部分。使用生态水媒技术，改变LED以上缺点，是一项重要工作。将测试结果进行理论分析，有利于指明下一步产品开发方向。

关键词：LED  生态水媒  显色指数  蓝光危害

中图分类号：G633.91   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）06（c）-0001-04

1  生态水媒技术概述

LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、低热量、环保、坚固耐用等诸多优点，这使得LED光源在传统光源面前具有巨大的优势，因而被广泛使用。但低热量是相对而言，考虑到现有光电转换效率，当应用于照明时，LED芯片的表面面积较小，工作时电流密度大，导致芯片发热密度高。而结温上升会导致光输出减少，芯片加快蜕化，缩短器件寿命。发光二极管随结温的上升向长波方向漂移。如果要考虑到实际应用中对色漂移的不良影响，热设计也要对最高结温进行限制。由于LED芯片输入功率的不断提高，对这些功率型LED的封装技术就提出了更高的要求。

LED作为代替荧光类灯具的新型照明光源趋势已经确定。现有技术中，LED灯已经普遍使用，然而，由于LED工作散发的热量较高，制约LED功率的进一步提高，且过高的温度使得LED光效降低、光谱缺失部分光色和自然光差异大、长时间使用散热通道被破坏、频闪影响使用者视力等诸多问题。

为突破以上问题，笔者公司历时10年，独立研发了生态水媒技术，通过在传统LED光源中引入专利液体，一举解决了这些困扰LED照明的難题，实现了更高效、更自然、更健康、更真实、更环保、更安全等诸多优点。

添加专利液体后，使用相同驱动和LED光源，取得以下效果。

（1）更高效，整灯光效提升10%～30%。

（2）更自然，光谱更加饱满，更接近自然光光谱。

（3）更健康，整灯无频闪，无蓝光伤害，从保护视觉到心理健康，全方位地保护使用者。

（4）更真实，显色指数提升5～10，还原更加真实的色彩。

（5）更环保，整灯采用环保可回收材料，不会给自然带来额外负担。

（6）更安全，光源内加入液体，将电路火灾风险直接消灭在萌芽状态，跌落时为元器件提供缓冲，整灯抗摔防爆。

目前已经批量生产的光源包括生态水媒球泡灯、生态水媒蜡烛灯、生态水媒单向投光灯、生态水媒灯管以及教室专用照明灯具，路灯和投光灯正在开发中，以上产品广泛用于家庭、校园、职场和市政照明等不同场景。为业主单位提升照明品质的同时，取得了明显的经济效益（见表1）。

2  生态水媒技术提升光源品质原理初探

为了进行定量分析，在进行路灯液冷化可靠性测试时，对比测试了相同电源同一LED光源的情况，有无专利液体两种不同工况下，光电性能的变化。液体加注在如图1所示空腔空间中，测试使用远方PM50光色电测试系统，结果如图2、图3所示。

由以上测试结果不难发现，光效提升了22.02%，光通量提升了27.43%，显色指数提升了5.3，光谱中蓝光光谱明显增加，其他部分光谱也分别有所提升，直接提高了光源的显色指数（见表2）。

2.1 显色性提高原理分析

根据测试数据，汇总显色指数变化如表3，从中不难发现，除R3饱和黄绿色、R14树叶绿色以外，显指均有提高，最终Ra有了明显提高。

光源的光谱功率分布具体如下。

光源辐射的各种波长的辐射功率是各不相同的。光源辐射功率按波长的分布叫作光源的光谱功率分布，常以s（I）表示，分为以下两种。

（1）绝对光谱功率分布。对应于各波长的辐射功率可用物理单位“W”或“mW”表示。

（2）相对光谱功率分布。各波长辐射功率值之间的比例和绝对光谱功率分布相同，但各波长的辐射功率可用任意单位表示。

显色性：与参考光源相比较时，光源显现物体颜色的特性。

显色指数：光源显色性的度量。以被测光源下与参考光源下物体颜色的相符程度表示。

特殊显色指数Ri：光源对某一选定标准颜色样品的显色指数。

一般显色指数Ra：光源对CIE规定的8种颜色的特殊显色指数的平均值。

以上提升，被测模组唯一的变化是生态水媒技术的液体加入了模组空腔中。分析测试报告，根据相对光谱功率分布处理后，对比光谱功率分布，可见图4所示光谱变化，可以明显发现，除紫光和短波长蓝光部分，液体的注入使得其他波长光谱功率都有明显提升。

分析光谱功率分布可以发现：

（1）约430nm以下部分，如图5所示，加入专利液体后，这部分对人眼有明显伤害的紫光和短波长蓝光被明显抑制，光谱功率有所下降。

（2）430～490nm部分，加入专利液体后，这部分蓝光有明显提升，这直接导致了模组相关色温值提升，这部分虽然对人体无害，但对整灯的颜色表现影响很大。

（3）490～630nm部分，加入液体后，这部分的绿黄橙红光有提升，这部分的提升，改变了复色光的构成比例，提升了这部分光色的显色指数，最终导致了Ra的提升。

（4）630～800nm部分，加入液体前后，没有明显变化。

以上变化中，490～630nm部分光谱功率有提升，对应此部分Ri值的提升，最终导致显色指数Ra值提升，生态水媒技术在不明显提升成本的情况下，改善了常规LED的色彩还原，有利于健康照明的实现。

2.2 抑制蓝光危害

生态水媒技术核心专利液体的加入，对430nm以下短波长蓝光有明显抑制作用，但对430～490nm蓝光是增强作用。目前蓝光对视网膜损伤进而引起黄斑变性是明确的，但因为蓝光是调节生物昼夜节律的重要光线，故我们的生态水媒技术，在不消除蓝光的前提下，明显抑制短波长蓝光，减轻蓝光对人眼的危害是我们的重要优势。这一点在儿童和老人的照明中尤其重要，是我们设计生态水媒护眼台灯的重要理论依据。

3  结语

以上初步分析，证明了生态生态水媒技术的性能优势是符合已有科学原理，下一步工作应当与大专院校、科研院所合作，加强产品研发中的理论指导，进一步降低开发费用，加快研发速度，为市场提供更优质的照明产品。

参考文献

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