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破解光亚展13家“全光谱”之谜

尹学俭 · 2019-06-21
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随着2019光亚展落幕,当“全光谱”可能即将再次淡出我们的视野,有些话,此时不得不说。前一阵逛展、听会,回头再看各家厂商及媒体的报道文章,略觉圈内对今年“全光谱”深挖不够,遗漏诸多细节。笔者欲将13家的“光谱图”拼做一张,尝试揭开“全光谱”的秘密。

随着2019光亚展落幕,当“全光谱”可能即将再次淡出我们的视野,有些话,此时不得不说。

序章:解密全光谱的派系之谜

前一阵逛展、听会,回头再看各家厂商及媒体的报道文章,略觉圈内对今年“全光谱”深挖不够,遗漏诸多细节。笔者欲将13家的“光谱图”拼做一张,尝试揭开“全光谱”的秘密。

“健康光谱”、“自然光谱”、“类太阳光”、“似太阳光”……各家对这项技术的称呼可谓五花八门,但理念上基本相同,这里不作纠结,暂且统称“全光谱”。

全光谱根据技术路线的不同,大体上可分为紫光激发和和蓝光激发两大派别,类似于《笑傲江湖》中华山派的剑宗和气宗,常年纷争不休、水火不容。但今年出现了变局,不少厂商左手蓝、右手紫,同台展出,两宗并作一派;还有几家厂商无所谓蓝亦无所谓紫,只道是练成了全光谱,无门无派。

我们不妨先饱览各家光谱图,再细细讨论全光谱。

首尔半导体,可以模拟自然光日常变化的全光谱。妥妥的剑宗风清扬,宗师级别,武林公认。

海迪科,原本蓝光激发和紫光激发都做,但只认紫光激发是全光谱。剑气双修,以剑为宗,后起之秀令狐冲。

Luminus,削减蓝光波峰,填平靛色波谷,补齐了蓝光激发的首要短板。应用于潜艇中,可根据不同时段的太阳光调光。以气驭剑,内力深厚。

鸿利智汇,从蓝光、绿光到红光的连续光谱,可实现更高的植物光合作用的光效等级。

中昊:2014年开始做全光谱。Ra>98,Rf>95,Rg1≥100,光效>120lmW。高显指减少蓝光影响,弥补蓝绿光波长,红黄区域高饱和度。

同一方:Ra=90.8,光效=179.03lmW。

易美芯光:

国星:紫光激发的DL系列,主打类太阳光谱,同时减少了低波段蓝光(415-460 nm)部分;蓝光激发的EC系列,主打去短波蓝光护眼功能,其采用特殊光谱调配技术已申请专利。两个系列都通过了EN 62471和IECTR 62778标准测试,为无蓝光危害(RG0)等级。


紫光激发


蓝光激发

晶科:


左:紫光激发; 右:蓝光激发

旭宇:分别用蓝光激发和紫光激发做不同色温的全光谱,互补覆盖全色温。

光擎光电:可以模拟太阳光轨迹调光的全光谱。

巨宏光电:

长方集团:

注:以上3家从公开信息上未明确采用何种激发方式,根据光谱图判断,可能光擎光电和巨宏光电采用的是紫光激发,长方集团采用的是蓝光激发。

将以上各家的光谱图和太阳光谱做对比,可以发现规律:


太阳可见光谱

1. 采用蓝光激发的全光谱,普遍在短波蓝光部分有一个凸出的波峰,而在靛色部分(480nm附近,也称长波蓝光)有一个凹陷的波谷,这也是蓝光激发全光谱和太阳光谱明显的不同之处。

2. 采用紫光激发的全光谱,在抑制蓝光和补齐靛色上表现更优,光谱形状更接近于太阳光谱,同时还补齐了短波紫光的部分,甚至还包含了少许长波紫外线。

一般来讲,“紫光派”会认为蓝光激发在抑制短波蓝光上收效甚微,波长仍远高于太阳光谱,所谓护眼,减少蓝光刺激成了伪命题,其次,靛色部分尚未补齐,在被照射物品的颜色呈现上有所缺失,也难以有效影响褪黑素,蓝光激发全光谱只是在LED光谱上做了改良,并没有本质改观,是“伪”全光谱。

而“蓝光派”则认为全光谱只是可见光的全光谱,应该剔除紫外和红外部分,恰恰紫光激发的全光谱又含有少许长波紫外光,虽然真实减少了短波蓝光的刺激,却又带来了紫外伤害的风险。

正是两种激发方式的不同导致光谱波形不同,才引发了紫光激发和蓝光激发之间的分歧,甚至“互黑”。不过在我看来,全光谱的蓝紫路线之争就像华山派的剑气之争,完全是陷入了误区,毫无必要。

首先看蓝光激发普遍存在的缺陷:短波蓝光过高、靛色不够,这一问题已经被luminus很好地解决,至少说明一点,蓝光激发的缺陷并非先天不足,无法克服。

再看紫光激发带来的风险,首尔半导体市场部副总裁吴森在今年的行家Talk上辟过谣:他们采用的是415nm紫光芯片,而非紫外芯片,对紫外含量进行测试,发现100~400nm的紫外含量小于12micro W/lm,这个量级用在家用也不存在问题。

如此一来,蓝紫两派互相攻击的论据都站不住脚。全光谱根本不存在什么路线之争,只存在各家的技术实力之争。只要实力够强,蓝光激发也能做出媲美紫光激发的波形,紫光激发也能将紫外线含量控制在安全范围之内,殊途同归。

第二章:面对自然,全光谱只是“笨拙”的模仿

全光谱技术的本质是对自然光的模仿。全光谱的支持者认为,人类保持着日出而作、日落而息的生活习性达上万年之久,自然光对人类生理、心理的影响已被深深地刻入基因。科学研究也表明,更接近自然光的光源的确对视觉舒适感、褪黑素、情绪、觉醒表现和睡眠有着积极影响。

既然全光谱要模仿自然,那么就衍生出一系列问题:

Q1.全盘吸收还是有选择性地模仿?

Q2.哪些需要模仿,哪些无需模仿?

Q3.哪些亟待模仿,哪些并不着急?

Q4.哪些可以模仿但目前模仿不来?

搞清楚这几个问题,可以帮助我们理解当下的全光谱技术,也有助于我们预测全光谱技术的未来走向。

A1.首先,人类观测到的太阳光谱,已经是经太阳大气层吸收过一次的。此外,由于地球大气层对太阳光谱的再吸收,人类在自然中接受的太阳光谱已经和科学意义上的有所不同。甚至地球上不同时间、不同地点的太阳光谱都不同,全盘吸收不可能实现。其次,太阳光谱中一些波段的紫外线、红外线对人体是有害的。因此,全光谱模仿自然光一定是有选择性的模仿。

A2.目前来看,可见光的部分是需要全光谱技术去模仿的,不可见光的部分暂时还不需要去模仿。当然,对人体有益的紫外和红外部分,也可以模仿,但这已经不再是照明的范畴了。就像Lumens尝试做的一个养老院项目,给很少晒太阳的老年人照射适量的UVB,似乎也可以将其理解成对太阳光谱的一种模仿。

A3.全光谱亟需模仿的当然是对短波蓝光的抑制和靛色的补充,以及显指的提升。因为这三个要素直接决定了全光谱LED和普通LED的区别,对人类视觉和非视觉的影响深刻。如不能同时满足这三点,或者说做得不够好,甚至与普通LED相差无几,那只能理解成蹭全光谱的热点。至于对短波紫光、长波红光的模仿,对比以上三点显得还不是那么急切。

A4.根据一天中白昼自然光的变化来调光,是目前大家都想模仿的,但只有少数几家可以做到。还有一种,那就是根据不同地理位置、不同时令的自然光谱进行模仿,比如模仿马尔代夫、香格里拉、巴塞罗那一天变化、四季变换的光谱。这些,目前的技术手段还远不能实现,但也不失为一种探索的方向。

现阶段,连一张标准的太阳可见光谱都很难模仿得逼真,全光谱技术真的还有很长的路要走。

第三章:全光谱概念的变与不变

全光谱的从来都不是一个死的概念,不同时期,它有着不同的内涵,不断补充、丰富,靠近真理。从前对比荧光灯,也许我们会认为光谱曲线连续平滑,显指高就是全光谱,但这样的定义显然已经不合时宜。

当下,我认为全光谱必须同满足以下3个标准:

1. 光谱波形无限逼近太阳光谱的可见光部分。具体而言就是要“削峰填谷”,削减短波蓝光之峰,填补靛色、短波紫光和长波红光之谷,并且做到连续而平滑,光谱图看上去像“象背”而不是“驼峰”。

2. 显色指数Ra提升至接近100,在颜色的还原上堪比太阳光。

3. 尽可能剔除对人体有害的不可见光,至少在使用场景中的剂量不会带来伤害风险。

之前也提到了,全光谱是一个动态的概念,以上定义恐怕很快就不能满足人们对全光谱的期许。因为,多家企业已经做出了可根据一天中太阳光变化,进行调光的全光谱。不远的将来,全光谱的定义或许还要加上这一条。

总而言之,不管全光谱概念怎么变,模仿自然光的核心理念不会变,让人类更加健康舒适的追求不会变。如果违背这个理念和初衷,不专注技术层面的提升,而是蹭热点、玩噱头、炒概念,“全光谱”就会沦为照明界的“全面屏”。

终章:今天的一小步,人类的一大步

尽管全光谱是人类对自然“笨拙”的模仿,但人类创造的许多黑科技都从自然中汲取了灵感:飞机、雷达、潜艇……尽管全光谱还只是依样画瓢,像婴孩般牙牙学语、蹒跚学步,但今天的一小步,却是人类的一大步。

全光谱不应妄自菲薄,更不能自甘堕落。那些专注技术的企业终将载入史册,那些“搅局者”终将湮没在历史的尘埃中,古人云:“尔曹身与名俱灭,不废江河万古流。”

遥望未来,不禁令人想起《流浪地球》、《星际穿越》、《2001太空漫游》……许多年后,当人类文明达到了超乎我们想象的高度,当我们的子孙如科幻作品里描述的那般,住进地下城,或者流浪在浩瀚无垠的太空,我们该以何种方式渴求久违的阳光,呼唤遥远的太阳?

“给我来个‘大漠穷秋塞北’的全光谱!”

“给我来个‘杏花春雨江南’的全光谱!”

……

某一天早晨醒来,当孩子们面对人工智能发出这样或那样的指令,作为在人造太阳光中出生的第N代人类,他们只从长者的故事和影像资料中认识过太阳光……

不知到了那时,是否还会有人想起公元2019年的夏天,某个展览上出现的,13张谜一般的光谱图。

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