摘要：近年來，LED逐漸發(fā)展為照明的主流方式，滲透到生活的各個領(lǐng)域。面對未來健康照明，作為LED的重要組成部分的熒光粉該怎么發(fā)展，本文簡要分析其在全光譜照明、醫(yī)療照明的需求。

　　自學(xué)會鉆木取火以來，人類對光的追尋腳步從未停止過，光的實現(xiàn)方式先后經(jīng)歷火、油、電的演變。直到發(fā)光二極管(LED)的出現(xiàn)，開啟了第四代照明新時代。人們對于照明的需求已不止停留在表層的“看見”，而是更加注重照明產(chǎn)品的“光品質(zhì)”和健康度。2014年的國際半導(dǎo)體照明論壇(SSLCHINA)上就提出“超越照明，創(chuàng)新應(yīng)用，將會因為LED到來，引發(fā)未來偉大變革，開啟超越照明新紀元。” 2017年的SSLCHINA將視線聚焦在“光(light)、智能(smart)、健康(health)”，專家學(xué)者圍繞健康光環(huán)境與智能照明應(yīng)用等議題展開探討與交流，比如光與非視覺生物效應(yīng)、光醫(yī)學(xué)、健康光環(huán)境等，使“光品質(zhì)及健康照明”成為LED發(fā)展的新港灣!

　　發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件。1993年日本日亞化學(xué)公司成功開發(fā)出超高亮度的藍光GaInN(λ_em=450nm)LED芯片后，突破了藍光LED的技術(shù)瓶頸，高亮度、全彩化LED產(chǎn)品才得以實現(xiàn)。1996年日亞化學(xué)公司又推出第一顆白光LED，即以藍光LED激發(fā)鈰摻雜的釔鋁石榴石熒光粉產(chǎn)生黃光，黃光與藍光混合產(chǎn)生白光，可應(yīng)用于照明及全色顯示領(lǐng)域。從此，LED照明得到廣泛的關(guān)注，LED芯片基質(zhì)材料、發(fā)光材料如雨后春筍，蓬勃發(fā)展。作為LED中的光轉(zhuǎn)換材料，熒光粉在其中起到至關(guān)重要的作用。在未來健康照明中，熒光粉該如何發(fā)展?筆者從以下兩方面談?wù)勔稽c感受。

　　LED的“富藍化”與全光譜照明

　　當前，白光LED主要主要實現(xiàn)方式是“藍光LED芯片+黃色熒光粉”和“藍光LED芯片+綠色熒光粉+紅色熒光粉”。因為LED芯片發(fā)光波長固定、調(diào)控成本高，所以芯片波長以外的不同光譜需要熒光粉進行補充。通過搭配不同顏色熒光粉、調(diào)控?zé)晒夥鄣陌l(fā)射波長、半波寬等手段來調(diào)節(jié)白光LED的光色品質(zhì)，如顯色指數(shù)(CRI)、色溫等。

　　經(jīng)過幾年的迅猛發(fā)展，LED的性能得到大幅提升。目前，產(chǎn)業(yè)化LED的光效已經(jīng)可以達到239 lm/W，已遠遠超過了在照明方面的應(yīng)用要求。然而，其產(chǎn)生的“富藍化”藍光危害也逐漸凸顯出來。研究表明，因藍光輻射的峰值波長與視網(wǎng)膜藍光傷害特征曲線和人體非視覺感光曲線有比較大的重合，所以過多的藍光用于室內(nèi)照明，會對人的生理、心理和視神經(jīng)等產(chǎn)生一系列影響。在視覺上，LED中的藍光可以穿透晶狀體到達視網(wǎng)膜，對視網(wǎng)膜造成光化學(xué)損害，加速黃斑區(qū)細胞的氧化，引起視力下降、白內(nèi)障、失明等不同程度的眼疾;在生物效應(yīng)上，白光LED中大量的藍光對褪黑色素的抑制，會導(dǎo)致睡眠紊亂以及一系列功能失調(diào)。國內(nèi)外最新的研究均表明其“富藍化”的光譜質(zhì)量容易影響人的司辰節(jié)律，從而降低免疫力。針對此問題，在不同應(yīng)用環(huán)境，各國對LED照明燈具已制定出不同的標準要求。2017年10月，中國標準化研究院以中國人生理特點為模板構(gòu)建滿足國人特性的教室光環(huán)境要求，制定出符合我國國情的《教室用LED照明系統(tǒng)產(chǎn)品和使用要求》。對我國教室用LED照明燈具的生產(chǎn)、銷售和使用狀況作了嚴格要求。

　　目前市面上的LED光源所搭配使用的LED熒光粉在450~460nm的藍光激發(fā)時，其藍光吸收轉(zhuǎn)換效率不足，使得480~505nm的藍綠光和660~700nm的深紅光嚴重缺失，產(chǎn)生“光谷”現(xiàn)象。為切合終端用戶需求，對光色品質(zhì)的改善重點體現(xiàn)對熒光粉性能的提升上，如高顯色性、全光譜波長、激發(fā)效率、粒徑分布的均勻性、耐高溫特性及長時間老化的顏色漂移離散性等。但是在模擬太陽光譜的全光譜領(lǐng)域，除了追求性能優(yōu)良，更重要的是降低光譜缺陷、實現(xiàn)完美的光譜連續(xù)性。因此，除了要求熒光粉具有穩(wěn)定的理化性能、耐高溫特性及長時間老化外，還具備適用高密度能量激發(fā)，在近紫外光區(qū)有強的吸收，并將其高效地轉(zhuǎn)化為超短波藍綠光、綠光、黃光、紅光，甚至是超長波紅光等特性。

　　醫(yī)療照明與特殊熒光粉

　　如果說全光譜照明可以給人類帶來更舒適的品質(zhì)生活。那么作為健康照明不可或缺的一部分，醫(yī)療照明可以為患者提供更健康、更安全的治療方案。醫(yī)療照明主要包括光檢測、光保健和光治療等方面。其原理是光生物效應(yīng)，即生物組織吸收不同光，將其轉(zhuǎn)化為熱能或化學(xué)能，在體內(nèi)引起一列化學(xué)反應(yīng)，從而促進或者抑制組織細胞的生長，達到治療的效果，也包括不同波長的光對生理節(jié)律、視覺、大腦、心理認知等方面的影響。當前LED的醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域包括心理治療、紫外固化、病理檢測、美容嫩膚以及疾病治療等，而且不同波長對應(yīng)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域不同，比如紫外光用于消毒殺菌;紅光用于美白淡斑;紅外用于理療、消炎、鎮(zhèn)痛等。這些特定的功能為各波段的熒光粉提供廣闊的發(fā)展前景。與普通功能性照明相比，在醫(yī)療方面的應(yīng)用有著嚴格的法規(guī)要求，在技術(shù)、安規(guī)方面要求極嚴，技術(shù)風(fēng)險要大許多，準入門檻更高。因此，在醫(yī)療照明方面，熒光粉不僅要具備高的色純度、精確的強度、波長等基本需求，還要符合嚴格醫(yī)療器械的法律法規(guī)要求。

　　結(jié)語

　　健康品質(zhì)生活是人類的追求目標，光品質(zhì)與健康醫(yī)療光照技術(shù)為健康品質(zhì)生活錦上添花。面對LED照明行業(yè)的蓬勃發(fā)展，針對不同的應(yīng)用場合、人的個性化需求，開發(fā)品種多樣的高品質(zhì)熒光粉，為健康的照明環(huán)境和精準的醫(yī)療器械提供優(yōu)質(zhì)的光源，是當前面臨的重要挑戰(zhàn)。