LED照明在飛機(jī)和光療產(chǎn)品中的應(yīng)用

在長(zhǎng)途飛行結(jié)束時(shí)，當(dāng)服務(wù)員在早餐和降落前打開(kāi)機(jī)艙燈時(shí)，這種粗魯?shù)挠X(jué)醒可能很快就會(huì)成為一個(gè)不好的記憶?？烧{(diào)光LED照明現(xiàn)在幾乎在每個(gè)新建筑中安裝到飛機(jī)艙中，并且在翻新時(shí)越來(lái)越多地改裝到現(xiàn)有平臺(tái)中。

同時(shí)，在太空中，宇航員遭受睡眠剝奪以及季節(jié)性情感障礙（SAD） ），由于太陽(yáng)光太少。為了應(yīng)對(duì)這種影響，國(guó)際空間站的美國(guó)部分正在配備LED照明以模擬日光。回到地球上，SAD患者可以使用越來(lái)越多的LED燈墊和廣泛用于提供光療的燈箱。

本文將回顧有助于LED在情緒照明中使用的兩種相關(guān)技術(shù)趨勢(shì)適用于飛機(jī)和光療產(chǎn)品：更高功率，更高亮度的LED和多芯片（板上芯片）封裝。此外，它還將探討針對(duì)該市場(chǎng)的最新芯片和模塊介紹。示例包括最近添加的Osram Topled系列，Cree CXA系列高性能LED芯片和用于高流明應(yīng)用的陣列，Bridgelux Vero系列COB LED模塊，可在更小的封裝中提供更多光線，以及高品質(zhì)藍(lán)色的示例飛利浦Lumileds Rebel ES系列中的LED用于模擬RGB白色照明系統(tǒng)中的陽(yáng)光。

健康性能

LED照明已成為飛機(jī)應(yīng)用中的普遍應(yīng)用，從公務(wù)噴氣機(jī)，軍用噴氣式飛機(jī)到噴氣式客機(jī)，尤其是專門用于客艙照明。與小尺寸，重量輕，低功耗和長(zhǎng)壽命相關(guān)的性能優(yōu)勢(shì)提高了效率。同時(shí)，靈活的外形，色彩控制和可調(diào)節(jié)性等功能增加了美學(xué)尺寸，同時(shí)也提升了乘客的舒適度和舒適度。

歐洲系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)的飛機(jī)機(jī)艙照明，Diehl Aerospace，波音787供應(yīng)商其他平臺(tái)，結(jié)合條形LED，替代用于區(qū)域照明的熒光燈管，用戶可控制的閱讀聚光燈，浴室的隱蔽燈光，以及入口和休息區(qū)的特殊照明效果。

飛機(jī)艙中LED照明的良好接收是隨著競(jìng)爭(zhēng)元素發(fā)揮作用，刺激了改造市場(chǎng)的更大吸引力。航空公司開(kāi)始利用可編程彩色LED的設(shè)計(jì)靈活性可以提供的車隊(duì)制服和品牌機(jī)會(huì)感覺(jué)良好的照明

簡(jiǎn)單的控制和可編程性是LED照明在飛機(jī)機(jī)艙和類似的情緒照明應(yīng)用中的主要優(yōu)點(diǎn)。 LED可以設(shè)置為逐漸增亮和調(diào)光，并適當(dāng)改變色溫。這種模擬日落和日出的能力，以及提供日光般的照明，使LED成為“按時(shí)間生物調(diào)整”照明的理想選擇。歐洲正在進(jìn)行的廣泛研究表明，這種技術(shù)不僅可以改善睡眠方面的醫(yī)學(xué)上可衡量的改善，還可以提高健康狀況，從而提高抵達(dá)時(shí)的警覺(jué)性。研究人員認(rèn)為，最終，時(shí)間生物學(xué)上適應(yīng)的照明可能會(huì)減少甚至消除時(shí)差。

伍珀塔爾大學(xué)，弗勞恩霍夫建筑物理研究所（IBP），空中客車公司，迪爾航空航天公司和歐司朗聯(lián)合開(kāi)展了一項(xiàng)研究項(xiàng)目影響的項(xiàng)目。航空旅客的時(shí)間生物照明。光控制關(guān)鍵的身體功能，包括睡眠/覺(jué)醒節(jié)奏，體溫和激素產(chǎn)生。睡眠激素褪黑激素促進(jìn)睡眠，壓力荷爾蒙皮質(zhì)醇支持警覺(jué)性。因此，在“健康”應(yīng)用中智能照明的關(guān)鍵是調(diào)整光強(qiáng)度，以便根據(jù)一天中的時(shí)間選擇亮度和色譜以支持晝夜節(jié)律。

溫暖的白光在一夜之間飛行的開(kāi)始被發(fā)現(xiàn)有助于放松，促進(jìn)褪黑激素的產(chǎn)生和較慢的心率，從而使乘客更輕松，并鼓勵(lì)更好的睡眠。早晨，較冷的白光（高藍(lán)色成分）通過(guò)抑制褪黑激素的排泄，幫助乘客更加警覺(jué)。例如，在商人中，據(jù)報(bào)道，這可以使他們?cè)陲w行后的早晨第一次商務(wù)會(huì)議上獲得更好的表現(xiàn)，并且在游客中度過(guò)一個(gè)更休息的假期開(kāi)始。

1：左：夜間照明和夜間照明，紅色激發(fā)純度高，有助于乘客放松。右圖：早晨，高藍(lán)色激發(fā)純度的光照可提高警覺(jué)性。

克服SADness

光療已被用于治療季節(jié)性情感障礙（SAD）多年?，F(xiàn)在醫(yī)生和精神科醫(yī)生正式認(rèn)可它是一種疾病，每年影響數(shù)百萬(wàn)人，主要是冬季月份在北半球的高緯度地區(qū)。自然陽(yáng)光不足，尤其是早晨的第一件事，可以阻止我們的身體觸發(fā)我們的晝夜節(jié)律，從而產(chǎn)生感覺(jué)清醒的激素。在白天，如果我們沒(méi)有得到足夠的陽(yáng)光，我們會(huì)感到遲鈍，昏昏欲睡和精力不足。在黑暗中長(zhǎng)時(shí)間保持清醒會(huì)導(dǎo)致睡眠不足，睡眠模式中斷和情緒波動(dòng)SAD在宇航員中尤為普遍，NASA對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了廣泛的研究。疲勞可能導(dǎo)致決策制定不良，不僅要對(duì)宇航員本身，而且對(duì)于從事有人（和無(wú)人駕駛）飛行的任務(wù)管制員，將他們的工作時(shí)間調(diào)整到工藝所經(jīng)歷的“白天”時(shí)，必須避免這種情況。正在關(guān)注。

光療已經(jīng)使用了二十年，以幫助宇航員為他們的飛行做準(zhǔn)備以及晝夜節(jié)律的變化。模擬的陽(yáng)光抑制了褪黑激素的釋放，并使受試者為前一天做好準(zhǔn)備。然而，最近，美國(guó)宇航局的研究人員發(fā)現(xiàn)眼睛中存在藍(lán)光敏感的光敏色素 - 黑色素，它形成了一種對(duì)間接光有反應(yīng)的光檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)。在改變生物鐘并提醒大腦時(shí)，光線和綠色的效果是綠色的兩倍，光療法變得更有針對(duì)性和可忍受性。雖然白色燈箱仍然可以在光療治療中占有一席之地，但只要在房間內(nèi)擁有正確的淺色就可以起到治療效果：藍(lán)色富集的光可以抑制褪黑激素的產(chǎn)生，藍(lán)色的光可以為睡眠做好準(zhǔn)備。

巧合的是，LED照明技術(shù)已經(jīng)成熟到可以用來(lái)極其有效地利用研究人員的研究結(jié)果。可以構(gòu)造固定裝置，其在單個(gè)源中混合多種顏色以產(chǎn)生特定的白色陰影，并且重要的是，可以容易且有效地控制。這與低功率操作和長(zhǎng)壽命相結(jié)合，使基于LED的照明成為國(guó)際空間站等應(yīng)用的明顯選擇。美國(guó)宇航局深信宇航員足夠安靜的睡眠，它正在安裝可編程LED燈作為其在國(guó)際空間站升級(jí)的一部分，從今年開(kāi)始。隨著時(shí)間的推移，該系統(tǒng)將允許宇航員通過(guò)將燈光從藍(lán)色和綠色轉(zhuǎn)換為紅色來(lái)維持正常的晝夜循環(huán)。

該研究也正在尋找其他應(yīng)用的方法。照明系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)用于幫助轉(zhuǎn)移醫(yī)療和應(yīng)急人員等工作人員以適應(yīng)班次模式。學(xué)校和醫(yī)院是可編程LED照明的主要目標(biāo)，以分別更好地支持學(xué)習(xí)和治療等活動(dòng)。特別是在醫(yī)院，LED照明被用于幫助長(zhǎng)期患者康復(fù)和治療癡呆癥。同時(shí)，簡(jiǎn)單的便攜式燈箱可作為消費(fèi)產(chǎn)品提供，旨在為家中的SAD患者提供光療。

各種SAD治療燈和燈箱設(shè)計(jì)用于提供10，000 lux的全光譜白光在指定的距離，比標(biāo)準(zhǔn)白熾燈具更亮。隨著LED的出現(xiàn)，燈箱變得更小，更方便。藍(lán)色波長(zhǎng)的增加可以與高強(qiáng)度白色一樣有效，這一市場(chǎng)領(lǐng)域的LED開(kāi)辟了更多機(jī)會(huì)。許多組織都推薦使用藍(lán)光和白光治療設(shè)備。

圖2：飛利浦goLITE藍(lán)光燈箱采用高效藍(lán)光LED模擬晴朗的晴天。 LED使產(chǎn)品易于攜帶，可充電且持久耐用。每天只需15到45分鐘即可幫助減輕“冬季憂郁”。

更亮更好

在飛機(jī)機(jī)艙照明性能方面，只有在過(guò)去的幾年里，LED才有能力在飛機(jī)的物理和動(dòng)力限制范圍內(nèi)產(chǎn)生足夠的光。物理約束包括架空箱和側(cè)壁結(jié)構(gòu)。這就是靈活性和形狀因子的廣泛選擇可以成為顯著優(yōu)勢(shì)的地方。高效，高亮度的LED不僅是理想的，而且它們的封裝方式也同樣重要。

歐司朗光電半導(dǎo)體長(zhǎng)期以來(lái)一直是包括航空電子在內(nèi)的交通運(yùn)輸領(lǐng)域的LED供應(yīng)商。其最新系列的迷你和經(jīng)典Topled設(shè)備提供了特別高的光線質(zhì)量：高亮度但具有“舒適”的白光，是飛機(jī)機(jī)艙照明的理想選擇。壽命長(zhǎng)，額定功率超過(guò)50，000小時(shí)，低功耗，低于0.1 W，是一種經(jīng)濟(jì)的選擇。

發(fā)光強(qiáng)度令人印象深刻。從20 mA的工作電流和6000K的色溫，最新的Topled產(chǎn)生2400 mcd。該系列中典型的現(xiàn)成設(shè)備是LUW E6SG ABBB，發(fā)光強(qiáng)度為2100 mcd，30 mA，色溫為6500K。對(duì)于較溫暖的燈應(yīng)用，LCW E6SG V2BA（3500K）在30 mA時(shí)產(chǎn)生1570 mcd。同時(shí)，Mini Topled系列中更緊湊的設(shè)備在4000K的色溫下實(shí)現(xiàn)1700 mcd的典型發(fā)光強(qiáng)度，在6500K的色溫下實(shí)現(xiàn)1900 mcd。

Light packaging

在包裝方面，板上芯片（COB）陣列提供了將多個(gè)芯片組裝成小模塊的便利方式，用于高亮度照明應(yīng)用。組件可能包含所有相同的設(shè)備或混合設(shè)備（多發(fā)射器陣列），然后可以對(duì)其進(jìn)行編程以產(chǎn)生不同的照明效果。典型的COB陣列可以在100mm 2的源區(qū)域上產(chǎn)生1000lm。 COB模塊特別適用于定向照明，例如用于閱讀燈和聚光燈。

Bridgelux提供用于LED的Vero COB光學(xué)包裝系統(tǒng)，專為高流明密度應(yīng)用而設(shè)計(jì)，優(yōu)化特定形式發(fā)出的光量 - 因子。 Vero系列具有業(yè)界領(lǐng)先的性能（4000至16，000流明），提供四種不同的發(fā)光表面（LES）配置，色溫為2700K至5000K，并提供多種CRI選項(xiàng)。形狀因子包括圓形，方形和星形Vero 29系列頂部的典型模塊，例如BRXC-40E，在直徑僅為50 mm的緊湊型模塊中，在小于30 mm2的LES的CCT 4000K下提供9590 lm。這些模塊專為需要良好光束控制和精確，一致，均勻照明的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。模塊可提供高達(dá)16300流明的流明輸出，以及適用于暖白光，中性白光和冷白光的CCT版本。

Cree的芯片板模塊最近已擴(kuò)展至更高性能的版本?，F(xiàn)在只需幾臺(tái)設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)以前需要數(shù)百個(gè)LED才能達(dá)到所需功效的某些應(yīng)用。 CXA系列現(xiàn)在擴(kuò)展到3590 COB模塊，可提供16，225流明，并能夠替換250 W金屬鹵化物燈。其23毫米系列產(chǎn)品已通過(guò)CXA3070模塊進(jìn)行了擴(kuò)展，在85oC時(shí)將性能提升至11，000流明，并為現(xiàn)有CXA3050設(shè)備提供了直接替代產(chǎn)品，這些設(shè)備本身在該系列的頂部達(dá)到10，000流明的性能。色溫范圍從2700到6500K，CRI從70（最?。┑?5（典型值）。典型的中檔5000K設(shè)備CXA3050-0000采用方形配置，可提供6536流明的亮度。

圖3：NASA正在國(guó)際空間站安裝LED照明，這將重新創(chuàng)建自然采光，早晨采用藍(lán)光，白天通過(guò)中性白色漸變，晚上采用藍(lán)色光線照射，讓宇航員準(zhǔn)備睡眠。

對(duì)于光療和日光模擬系統(tǒng)，周圍有藍(lán)色元素添加470nm。 Philips Lumileds的Luxeon Rebel ES系列中可以找到一些效率最高，光輸出最高的藍(lán)色LED。據(jù)稱這些器件非常適合RGB混合，可為各種應(yīng)用提供所需的色溫。它們的色彩一致性高達(dá)80oC，使其成為航空公司用于客艙照明的涂裝和品牌應(yīng)用的理想選擇。更高的輸出需要更少的器件，從而將功率要求降至最低。

該系列中的典型器件是Luxeon LXML-PB02藍(lán)色（470 nm）LED，輸出功率為48至70 lm，效率為28至40流明/瓦。該系列產(chǎn)品包括多種顏色，為照明設(shè)計(jì)師提供了選擇和靈活性，以創(chuàng)造創(chuàng)新的場(chǎng)景。