使用LED照明來調(diào)節(jié)人體晝夜節(jié)律反應(yīng)的科學(xué)性

作者 YOELIT HIEBERT

2020年能源部能源效率和可再生能源辦公室（EERE）照明研發(fā)講習(xí)班于2020年1月28日至30日在圣地亞哥舉行，其特點是與往年相比有了顯著變化，特別是擴大了會議范圍。盡管以前的研討會都集中在LED芯片級和封裝級技術(shù)上，尤其是在功效提高方面，但今年會議的范圍包括照明科學(xué)和照明系統(tǒng)的發(fā)展軌跡。常規(guī)會議的主題包括LED照明的采用和節(jié)能效果，動植物照明，人類健康和福祉的照明以及將照明和控件集成到新建筑中。

會議首先回顧了企業(yè)和業(yè)主轉(zhuǎn)向LED照明的主要原因：降低了能源成本。美國能源部估計，到2035年，LED照明將成為84％的所有照明裝置中的主導(dǎo)技術(shù)，從而累計節(jié)省62個四方體。

最令人印象深刻的演講之一來自猶他州立大學(xué)植物，土壤與氣候系，他們一直在與NASA合作開發(fā)在火星上種植食物的方法。由于需要將食物種植在地下，因此人工照明將成為食物生產(chǎn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分。LED照明是顯而易見的選擇，不僅因為其較低的功率要求，而且還因為其能夠針對每種正在生長的植物類型精確調(diào)整到最佳光譜的能力。在猶他州以及全國各地的許多其他機構(gòu)中，正在為每種植物的每個發(fā)育階段定義最佳“光亮配方”的工作正在進(jìn)行中，毫無疑問，這將對這里的室內(nèi)種植設(shè)施產(chǎn)生影響。天氣模式的變化會影響我們在地球上可靠地種植食物的能力。

另一個引人入勝的演講來自斯坦福大學(xué)的精神病學(xué)和行為科學(xué)系。本演講重點介紹了使用LED照明來調(diào)節(jié)人體晝夜節(jié)律反應(yīng)的局限性。演講中描述的這項研究的目的是確定一種特定的光療方案在幫助青少年獲得更多睡眠方面的有效性。研究對象暴露于不同的光照方案，并評估了晝夜節(jié)律的變化。在研究結(jié)束時，研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管曝光具有預(yù)期的生理影響，即晝夜節(jié)律確實發(fā)生了變化，但涉及的青少年實際上并沒有獲得更多的睡眠。

毫不奇怪，盡管他們感到更加疲倦，但他們?nèi)匀徊辉敢獗纫郧案缟洗菜X，因為他們的所有朋友仍然都在起床。該研究得出的結(jié)論是，僅僅調(diào)整晝夜節(jié)律并不足以產(chǎn)生所需的結(jié)果，即獲得更多的睡眠。隨著以人為中心的照明越來越多地融入我們的工作和家庭環(huán)境中，我們應(yīng)該注意，目標(biāo)是改變行為，例如改變行為，提早工作，提高工作效率或減少病假，并且改變照明一個人可能沒有預(yù)期的結(jié)果。

關(guān)于LED技術(shù)，DOE估計，從性能的角度來看，當(dāng)前用于LED照明的最新技術(shù)僅是最終可實現(xiàn)的一半（圖1）。

圖1此圖顯示了白色和彩色LED封裝隨時間變化的效率和效率。資料來源：美國能源部能源效率和可再生能源辦公室

其他演講涵蓋了涵蓋固態(tài)照明技術(shù)當(dāng)前范圍的主題，例如半導(dǎo)體材料，量子點和OLED。通過將量子點合并到用于一般照明的LED封裝中，人們越來越關(guān)注使用量子點來增強紅色發(fā)射。在一次演講中探討了在實施該策略時材料和結(jié)構(gòu)方面的挑戰(zhàn)。另一個演講概述了量子點在顯示器中的使用。在OLED技術(shù)領(lǐng)域，探討了用諸如Teflon之類的絕緣體稀釋OLED器件中有機化合物的潛力的討論，作為減少所需半導(dǎo)體材料量而不犧牲電傳輸?shù)囊环N方法。

在今年的會議上，照明與建筑，控制和網(wǎng)絡(luò)化建筑系統(tǒng)相關(guān)，這無疑是一個重點，這反映了EERE的重點轉(zhuǎn)移。鑒于業(yè)內(nèi)似乎越來越一致地認(rèn)為，由于LED照明轉(zhuǎn)換帶來的能效提高可能已達(dá)到頂峰，因此會議范圍的擴大并非意料之外。如何與EERE協(xié)調(diào)一致，仍然可以看到器械功效的顯著改善尚待觀察。

— Yoelit Hiebert在過去的10年中一直從事LED照明領(lǐng)域的工作，在該行業(yè)的制造和最終用戶方面均具有豐富的經(jīng)驗。

編輯：hfy