使用LED照明来调节人体昼夜节律反应的科学性

作者 YOELIT HIEBERT

2020年能源部能源效率和可再生能源办公室（EERE）照明研发讲习班于2020年1月28日至30日在圣地亚哥举行，其特点是与往年相比有了显着变化，特别是扩大了会议范围。尽管以前的研讨会都集中在LED芯片级和封装级技术上，尤其是在功效提高方面，但今年会议的范围包括照明科学和照明系统的发展轨迹。常规会议的主题包括LED照明的采用和节能效果，动植物照明，人类健康和福祉的照明以及将照明和控件集成到新建筑中。

会议首先回顾了企业和业主转向LED照明的主要原因：降低了能源成本。美国能源部估计，到2035年，LED照明将成为84％的所有照明装置中的主导技术，从而累计节省62个四方体。

最令人印象深刻的演讲之一来自犹他州立大学植物，土壤与气候系，他们一直在与NASA合作开发在火星上种植食物的方法。由于需要将食物种植在地下，因此人工照明将成为食物生产系统中的关键组成部分。LED照明是显而易见的选择，不仅因为其较低的功率要求，而且还因为其能够针对每种正在生长的植物类型精确调整到最佳光谱的能力。在犹他州以及全国各地的许多其他机构中，正在为每种植物的每个发育阶段定义最佳“光亮配方”的工作正在进行中，毫无疑问，这将对这里的室内种植设施产生影响。天气模式的变化会影响我们在地球上可靠地种植食物的能力。

另一个引人入胜的演讲来自斯坦福大学的精神病学和行为科学系。本演讲重点介绍了使用LED照明来调节人体昼夜节律反应的局限性。演讲中描述的这项研究的目的是确定一种特定的光疗方案在帮助青少年获得更多睡眠方面的有效性。研究对象暴露于不同的光照方案，并评估了昼夜节律的变化。在研究结束时，研究人员发现，尽管曝光具有预期的生理影响，即昼夜节律确实发生了变化，但涉及的青少年实际上并没有获得更多的睡眠。

毫不奇怪，尽管他们感到更加疲倦，但他们仍然不愿意比以前更早上床睡觉，因为他们的所有朋友仍然都在起床。该研究得出的结论是，仅仅调整昼夜节律并不足以产生所需的结果，即获得更多的睡眠。随着以人为中心的照明越来越多地融入我们的工作和家庭环境中，我们应该注意，目标是改变行为，例如改变行为，提早工作，提高工作效率或减少病假，并且改变照明一个人可能没有预期的结果。

关于LED技术，DOE估计，从性能的角度来看，当前用于LED照明的最新技术仅是最终可实现的一半（图1）。

图1此图显示了白色和彩色LED封装随时间变化的效率和效率。资料来源：美国能源部能源效率和可再生能源办公室

其他演讲涵盖了涵盖固态照明技术当前范围的主题，例如半导体材料，量子点和OLED。通过将量子点合并到用于一般照明的LED封装中，人们越来越关注使用量子点来增强红色发射。在一次演讲中探讨了在实施该策略时材料和结构方面的挑战。另一个演讲概述了量子点在显示器中的使用。在OLED技术领域，探讨了用诸如Teflon之类的绝缘体稀释OLED器件中有机化合物的潜力的讨论，作为减少所需半导体材料量而不牺牲电传输的一种方法。

在今年的会议上，照明与建筑，控制和网络化建筑系统相关，这无疑是一个重点，这反映了EERE的重点转移。鉴于业内似乎越来越一致地认为，由于LED照明转换带来的能效提高可能已达到顶峰，因此会议范围的扩大并非意料之外。如何与EERE协调一致，仍然可以看到器械功效的显着改善尚待观察。

— Yoelit Hiebert在过去的10年中一直从事LED照明领域的工作，在该行业的制造和最终用户方面均具有丰富的经验。

编辑：hfy