LED照明在飛機和光療產(chǎn)品中的應用

在長途飛行結束時，當服務員在早餐和降落前打開機艙燈時，這種粗魯?shù)挠X醒可能很快就會成為一個不好的記憶?？烧{(diào)光LED照明現(xiàn)在幾乎在每個新建筑中安裝到飛機艙中，并且在翻新時越來越多地改裝到現(xiàn)有平臺中。

同時，在太空中，宇航員遭受睡眠剝奪以及季節(jié)性情感障礙（SAD） ），由于太陽光太少。為了應對這種影響，國際空間站的美國部分正在配備LED照明以模擬日光?；氐降厍蛏?，SAD患者可以使用越來越多的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技術趨勢適用于飛機和光療產(chǎn)品：更高功率，更高亮度的LED和多芯片（板上芯片）封裝。此外，它還將探討針對該市場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)中的陽光。

健康性能

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

歐洲系統(tǒng)公司開發(fā)的飛機機艙照明，Diehl Aerospace，波音787供應商其他平臺，結合條形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。

飛機艙中LED照明的良好接收是隨著競爭元素發(fā)揮作用，刺激了改造市場的更大吸引力。航空公司開始利用可編程彩色LED的設計靈活性可以提供的車隊制服和品牌機會感覺良好的照明

簡單的控制和可編程性是LED照明在飛機機艙和類似的情緒照明應用中的主要優(yōu)點。 LED可以設置為逐漸增亮和調(diào)光，并適當改變色溫。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“按時間生物調(diào)整”照明的理想選擇。歐洲正在進行的廣泛研究表明，這種技術不僅可以改善睡眠方面的醫(yī)學上可衡量的改善，還可以提高健康狀況，從而提高抵達時的警覺性。研究人員認為，最終，時間生物學上適應的照明可能會減少甚至消除時差。

伍珀塔爾大學，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)合開展了一項研究項目影響的項目。航空旅客的時間生物照明。光控制關鍵的身體功能，包括睡眠/覺醒節(jié)奏，體溫和激素產(chǎn)生。睡眠激素褪黑激素促進睡眠，壓力荷爾蒙皮質(zhì)醇支持警覺性。因此，在“健康”應用中智能照明的關鍵是調(diào)整光強度，以便根據(jù)一天中的時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始被發(fā)現(xiàn)有助于放松，促進褪黑激素的產(chǎn)生和較慢的心率，從而使乘客更輕松，并鼓勵更好的睡眠。早晨，較冷的白光（高藍色成分）通過抑制褪黑激素的排泄，幫助乘客更加警覺。例如，在商人中，據(jù)報道，這可以使他們在飛行后的早晨第一次商務會議上獲得更好的表現(xiàn)，并且在游客中度過一個更休息的假期開始。

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，高藍色激發(fā)純度的光照可提高警覺性。

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)生正式認可它是一種疾病，每年影響數(shù)百萬人，主要是冬季月份在北半球的高緯度地區(qū)。自然陽光不足，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)生感覺清醒的激素。在白天，如果我們沒有得到足夠的陽光，我們會感到遲鈍，昏昏欲睡和精力不足。在黑暗中長時間保持清醒會導致睡眠不足，睡眠模式中斷和情緒波動SAD在宇航員中尤為普遍，NASA對此問題進行了廣泛的研究。疲勞可能導致決策制定不良，不僅要對宇航員本身，而且對于從事有人（和無人駕駛）飛行的任務管制員，將他們的工作時間調(diào)整到工藝所經(jīng)歷的“白天”時，必須避免這種情況。正在關注。

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備以及晝夜節(jié)律的變化。模擬的陽光抑制了褪黑激素的釋放，并使受試者為前一天做好準備。然而，最近，美國宇航局的研究人員發(fā)現(xiàn)眼睛中存在藍光敏感的光敏色素 - 黑色素，它形成了一種對間接光有反應的光檢測網(wǎng)絡。在改變生物鐘并提醒大腦時，光線和綠色的效果是綠色的兩倍，光療法變得更有針對性和可忍受性。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：藍色富集的光可以抑制褪黑激素的產(chǎn)生，藍色的光可以為睡眠做好準備。

巧合的是，LED照明技術已經(jīng)成熟到可以用來極其有效地利用研究人員的研究結果?？梢詷嬙旃潭ㄑb置，其在單個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壽命相結合，使基于LED的照明成為國際空間站等應用的明顯選擇。美國宇航局深信宇航員足夠安靜的睡眠，它正在安裝可編程LED燈作為其在國際空間站升級的一部分，從今年開始。隨著時間的推移，該系統(tǒng)將允許宇航員通過將燈光從藍色和綠色轉換為紅色來維持正常的晝夜循環(huán)。

該研究也正在尋找其他應用的方法。照明系統(tǒng)可以設計用于幫助轉移醫(yī)療和應急人員等工作人員以適應班次模式。學校和醫(yī)院是可編程LED照明的主要目標，以分別更好地支持學習和治療等活動。特別是在醫(yī)院，LED照明被用于幫助長期患者康復和治療癡呆癥。同時，簡單的便攜式燈箱可作為消費產(chǎn)品提供，旨在為家中的SAD患者提供光療。

各種SAD治療燈和燈箱設計用于提供10，000 lux的全光譜白光在指定的距離，比標準白熾燈具更亮。隨著LED的出現(xiàn)，燈箱變得更小，更方便。藍色波長的增加可以與高強度白色一樣有效，這一市場領域的LED開辟了更多機會。許多組織都推薦使用藍光和白光治療設備。

圖2：飛利浦goLITE藍光燈箱采用高效藍光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

在飛機機艙照明性能方面，只有在過去的幾年里，LED才有能力在飛機的物理和動力限制范圍內(nèi)產(chǎn)生足夠的光。物理約束包括架空箱和側壁結構。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。

歐司朗光電半導體長期以來一直是包括航空電子在內(nèi)的交通運輸領域的LED供應商。其最新系列的迷你和經(jīng)典Topled設備提供了特別高的光線質(zhì)量：高亮度但具有“舒適”的白光，是飛機機艙照明的理想選擇。壽命長，額定功率超過50，000小時，低功耗，低于0.1 W，是一種經(jīng)濟的選擇。

發(fā)光強度令人印象深刻。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)成設備是LUW E6SG ABBB，發(fā)光強度為2100 mcd，30 mA，色溫為6500K。對于較溫暖的燈應用，LCW E6SG V2BA（3500K）在30 mA時產(chǎn)生1570 mcd。同時，Mini Topled系列中更緊湊的設備在4000K的色溫下實現(xiàn)1700 mcd的典型發(fā)光強度，在6500K的色溫下實現(xiàn)1900 mcd。

Light packaging

在包裝方面，板上芯片（COB）陣列提供了將多個芯片組裝成小模塊的便利方式，用于高亮度照明應用。組件可能包含所有相同的設備或混合設備（多發(fā)射器陣列），然后可以對其進行編程以產(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光學包裝系統(tǒng)，專為高流明密度應用而設計，優(yōu)化特定形式發(fā)出的光量 - 因子。 Vero系列具有業(yè)界領先的性能（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。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，均勻照明的應用而設計。模塊可提供高達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展至更高性能的版本?，F(xiàn)在只需幾臺設備就可以實現(xiàn)以前需要數(shù)百個LED才能達到所需功效的某些應用。 CXA系列現(xiàn)在擴展到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CXA3070模塊進行了擴展，在85oC時將性能提升至11，000流明，并為現(xiàn)有CXA3050設備提供了直接替代產(chǎn)品，這些設備本身在該系列的頂部達到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設備CXA3050-0000采用方形配置，可提供6536流明的亮度。

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

對于光療和日光模擬系統(tǒng)，周圍有藍色元素添加470nm。 Philips Lumileds的Luxeon Rebel ES系列中可以找到一些效率最高，光輸出最高的藍色LED。據(jù)稱這些器件非常適合RGB混合，可為各種應用提供所需的色溫。它們的色彩一致性高達80oC，使其成為航空公司用于客艙照明的涂裝和品牌應用的理想選擇。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，為照明設計師提供了選擇和靈活性，以創(chuàng)造創(chuàng)新的場景。