Использование светодиода, более подходящего для циркадного ритма

С момента появления светодиодных ламп много говорилось о рисках синего света для здоровья глаз, с одной стороны, и о возможности циркадного увлечения, с другой. Хотя споры по первой теме продолжаются, вторая тема принимается хорошо. Чтобы решить обе проблемы, Билл Чан, президент LiteController Inc., предлагает использовать белые светодиоды с накачиваемым люминофором 465–470 нм с содержанием 86–92% сине-бирюзового света и 8–14% сине-фиолетового света. В статье он концентрируется на второй теме и доказывает преимущество более эффективного регулирования циркадного увлечения, поддерживая высокую типичную эффективность 150 лм / Вт и хорошую цветопередачу CRI 80+, что идеально соответствует стандарту WELL Building Standard.

Свет играет жизненно важную роль в нашей повседневной жизни. Помимо помощи в визуальном эффекте, свет также оказывает на человеческое тело важные невизуальные биологические эффекты. Хорошее ориентированное на человека освещение оказывает положительное влияние на здоровье, бдительность, благополучие и даже качество сна.

В дневное время солнечный свет играет наиболее важную роль в регулировании циркадного ритма человеческого тела. В настоящее время люди проводят все больше и больше времени в помещении в течение дня, и, таким образом, время, в течение которого глаза подвергаются воздействию солнечного света, обогащенного синим цветом, сокращается. Средний дневной свет в полдень в Северной Америке и Европе можно представить с помощью источника света CIE D65, как показано на Рисунке 1. Воздействие на глаза соответствующего количества солнечного света в дневное время полезно для здоровья, способствует когнитивным функциям, улучшает настроение и синхронизирует биологические часы. .

Солнечный свет и синий свет

Медицинские исследования показали, что синий свет в ночное время подавляет выработку организмом мелатонина (он же гормон сна), который необходим для хорошего ночного сна. Следовательно, наши естественные циклы сна и бодрствования могут быть нарушены чрезмерным воздействием синего света в ночное время. Поэтому перед сном нам следует избегать попадания в глаза яркого синего искусственного освещения и экранов электроники. Нарушение естественных циклов сна и бодрствования может быть связано с депрессией, диабетом и ожирением.

Brainard et al. [1] показали, что синий свет является наиболее мощным диапазоном длин волн, который влияет на циркадный захват, подавляя секрецию мелатонина, а пики квантовой чувствительности достигают 464 нанометров. Thapan et al. [2] также показывает аналогичные результаты.

Циркадное увлечение

Эквивалентные метрики Melanopic Lux (EML) приняты стандартом WELL Building v2 для оценки циркадного увлечения окружающей средой освещения. Этот показатель преобразует количество света, попадающего в роговицу на вертикальной панели, в значение EML, и это значение EML взвешивается по спектральному отклику клеток ipRGC в сетчатке. Метрики EML основаны на SPD (спектральном распределении мощности) и циркадном индексе (или также известном как меланопическая чувствительность) индивидуальной длины волны, чтобы получить отношение меланопии. Значение EML равно произведению вертикальной освещенности и коэффициента меланопии. Циркадный индекс, используемый при расчете коэффициента меланопии, показан на рисунке 2, и он начинает расти с 0,0795 (при 415 нанометрах) до 0,6297 (при 455 нанометрах), а затем до 1 (при 490 нанометрах). Это демонстрирует, что сине-бирюзовый свет (456 - 490 нанометров) более эффективен, чем сине-фиолетовый свет (415 - 455 нанометров) для регулирования циркадного увлечения. После этого циркадный индекс начинает снижаться и достигает 0 на 660 нанометрах, то есть на длине волны красного света.

Опасность синего света сетчатки - IEC / EN 62471

Помимо влияния на циркадный ритм, синий свет оказывает еще одно биологическое воздействие на глаза. Подробности проиллюстрированы в стандарте IEC / EN 62471 (Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем). Опасность синего света для сетчатки, указанная в IEC / EN 62471, связана с фоторетинитом, то есть фотохимической опасностью для сетчатки, вызванной падающим светом высокой энергии, вызывающим повреждение сетчатки. Его количественный параметр - LB (Сияние синего света сетчатки), который определяет, к какой группе риска СИД относится опасность синего света. Существует четыре группы риска, которые имеют разные лимиты LB, и, например, Exempt Risk Group определяет лимит LB в 100 Wm-2sr-1. LB - это сумма произведений Lλ (спектральная яркость) и Bλ (чувствительность к опасности синего света) на каждой длине волны. Кривая Bλ (рис. 3) резко поднимается с 400 нм и достигает пиков при 435 и 440 нм. Это демонстрирует, что сине-бирюзовый свет дает более низкую LB, чем сине-фиолетовый свет. После этого Bλ постепенно снижается до пренебрежимо малого значения на длине волны 550 нм.

Сине-фиолетовый свет и сине-бирюзовый свет

Синий свет (415-490 нм) состоит из двух компонентов: сине-фиолетового света (415-455 нм) и сине-бирюзового света (456-490 нм). Исходя из чувствительности, показанной на рисунках 2 и 3, более высокая доза сине-бирюзового света всегда предпочтительнее сине-фиолетового света для внутреннего освещения в дневное время из-за двух преимуществ.

LiteBlue LED против стандартного светодиода

Стандартный светодиод синего насоса 440-450 нанометров излучает смесь сине-фиолетового света и сине-бирюзового света примерно 0,5: 0,5, в зависимости от цветовой температуры. Сдвигая длину волны синего насоса на 465-470 нанометров, LiteBlue LED излучает смесь сине-фиолетового света и сине-бирюзового света в соотношении примерно 0,1: 0,9, и их процентное соотношение в смеси указано в таблице 1. В результате LiteBlue LED имеет преимущества более высокой эффективности EML для регулирования циркадного ритма, и в то же время LB также может быть значительно снижен.

Преимущества LiteBlue LED

Если взять для примера цветовую температуру 5000 K CCT, то LiteBlue LED излучает около 86% сине-бирюзового света и 14% сине-фиолетового света. Сравнение SPD светодиода LiteBlue со стандартным светодиодом показано на рисунке 4. Оно показывает, что стандартный светодиод излучает половину сине-бирюзового света, чем светодиоды LiteBlue, и в то же время в три раза больше сине-фиолетового света. .

Сравнение светодиода LiteBlue с образцом стандартного светодиода с точки зрения EML и LB показано в таблице 2 для различных цветовых температур, и все они занимают площадь 2835. Из-за более высокого содержания сине-бирюзового света светодиоды LiteBlue излучают 26% больше EML, чем у стандартных светодиодов. Следовательно, LiteBlue LED может обеспечить эквивалентный циркадный унос при более низком уровне интенсивности света. Другими словами, LiteBlue LED предлагает преимущества экономии энергии и уменьшения дискомфорта для глаз пользователей, когда используется более высокий уровень яркости стандартного светодиода. Кроме того, может быть достигнуто уменьшение LB примерно на 20%, поскольку спектр, обогащенный сине-бирюзовым светом, менее чувствителен к Bλ по сравнению со стандартным светодиодом.

Световая отдача и индекс цветопередачи LiteBlue LED

LiteBlue LED предлагает удовлетворительные характеристики по световой отдаче и CRI, которые составляют 150 лм / Вт и минимум 80% соответственно. Предполагая, что эффективность оптики и драйвера составляет 85%, LiteBlue LED может удовлетворить минимальные требования 125 лм / Вт и 80% CRI для внутреннего освещения в соответствии с требованиями DLC (Консорциум DesignLights) Premium. Сертификация DLC - это программа скидок на электроэнергию от правительств США и Канады, направленная на поощрение использования светодиодных осветительных приборов.

Хотя могут потребоваться некоторые исследования, чтобы прийти к оптимальному решению для всех применений светодиодного освещения, необходимая технология для улучшения светодиодного освещения, чтобы сделать его более здоровым, доступна, и некоторые исследования показывают преимущества предлагаемого решения. Так как это решение удовлетворяет даже очень строгие стандарты освещения, зачем ждать дольше? Почему бы нам не применить его немедленно?