科普任重道远，打破白光led照明的谣传“神话”

notooth

经常在版里看到一些流传广泛的神话，一个led照明帖子里甚至能看到十个八个类似的回复，很多还是电路高手。
实在看不下去了，科普一下
神话1：白光led光谱不全，白光led光谱有硬伤，白光led光谱不连续……
打破神话：作为物理科班出身，我可以很负责任的告诉你，目前所有白光led（甚至包括rgb三原色拼接的白光，三原色led光谱之间会有重叠所以也能构成连续光谱），在可见光范围内都是连续光谱，光谱分布虽然有起伏，但是实实在在的连续光谱。真要说不全，算上远红外，紫外线甚至其他电磁波范围内确实不全，难道你的眼睛能看到普通人可见光范围之外？要全，估计唯有太阳了。当然，白炽灯也是连续光谱。不过其大部分光谱集中在红色以及红外远红外部分（超出可见光范围）。目前比较常见的可见光范围内光谱不连续，不全的光源有钠灯，汞灯等。
神话2：led显色性差
我真不知道，诸位嘴里的显色性到底是指啥，在led灯照射下，房间内物体白色是白色，红色是红色，蓝色的呈现蓝色，这样子显色性不够好？非要在昏黄的白炽灯下看到白色墙壁发黄，大红色发橙，蓝色发棕发黑才叫显色性好？
打破神话：led实际还原颜色的能力非常好，在目前所有光源里面绝对属于名列前茅的，只要不是超高超低色温产品，其显色能力是很强的（可以参考我这篇文章http://www.shoudian.org/thread-238792-1-1.html）。那么为什么大家会认为led显色性不够好呢？其实最关键的原因来源于显色性指数这个陈旧的标准体系。因为这个体系建立之时是白炽灯大行其道之时，所以标准评测参照物都是白炽灯，这个陈旧的评价体系对任何白炽灯都能轻易给出100的数值，但是对应后来出现的各种新光源却很不友好。led的显色指数得分确实不高，目前大多数产品位于75-85之间，少数能到90多。指数得分低，但并不意味着led显色性差。目前国际标准组织正在建立新标准，但是至今还没结果。


神话3：led光对眼睛有害，led有紫外线，led里面的蓝光对眼睛有伤害
打破神话：随便搜个led光谱图，大家都能看到，白色led光波长基本上全部集中于400-700nm之间，这个范围正好和我们眼睛的可见光线范围吻合。至于什么紫外线，个别led可能有（荧光粉遮盖能力差的以紫外光led为基底的），但是目前大家所能见到的市场上的白光led，基本上都是蓝光激发荧光粉产品。所以以后也没有什么必要担心led有紫外线了。至于蓝光伤害眼睛，我搜了一下，目前所能见到的那几篇文章基本上都是诋毁led的（我怀疑是节能灯啊之类的厂商搞出来的，或者类似写出微波炉加热食物残留微波那种的人搞出来的）。里面也引用了一些科研机构的研究结果，甚至给出了研究人员和论文名称，很有迷惑性。我就去都找来原文看了一遍，发现这样一个问题：论文里面是研究了各种情况并做了分析，但是并没有给出明确的蓝光伤害眼睛的结论。也就是说，这些流传的文章都莫名的给那些论文硬扣上了一个结论：蓝光伤害眼睛。其中被引用最多的那篇文章，是几十年前的。我仔细看了下，发现这个论文实验是有瑕疵的：其采用蓝光长时间照射下的细胞和置于黑暗处的细胞做比较，而不是用蓝光照射和其他颜色光照射对比。看到这里我当时就在想，要是用红外线照射几个小时，恐怕这些细胞早就被烤熟了吧？是不是伤害更大？综上：其实任何颜色的光线，如果过强，过长时间直接照射眼睛，都会对眼睛带来伤害，蓝光并不是独一份。至于什么光谱起伏问题带来伤害就更无厘头了，太阳光光谱在更多色光上分布更强，难道小孩子们白天都别出去了？
神话4：台灯要用白炽灯最好，用led伤害眼睛
打破神话：对小孩子来说，讲究用眼卫生，适当休息才是最重要的。至于学习光源，色温、照度以及是否频闪才是更重要的指标，led在这几方面都是完全符合要求的。为什么这么说呢？大家都知道护眼灯，那个确实是有理论研究作为支持的，最早期的护眼灯基本上都是用灯管保证色温够高，同时杜绝频闪，还要有足够的亮度。所以，现在越来越多的护眼灯也开始出现led的身影。色温适当，照度不高不低，才能更好保护眼睛。照度低了容易疲劳，高了一样有伤害。相对来说，白炽灯并不适合做台灯，目前有多少近视眼，当年不一样都用白炽灯过来的？至于led护眼灯，做学习光源有可能存在的问题，最大可能就是照度过强或者色温过高，但是这些问题都是可以轻松解决的，可以选择可调光和相对低色温产品。
而对白炽灯来说，有些硬伤很难解决，那些大力推荐白炽灯的还是省省吧：
1、色温实在太低了；尤其现在的教材大都是彩色页的情况下，低色温的白炽灯对颜色的还原效果是很差的，举个最简单的例子，大家可以用那种黄色荧光笔在书上做记号，然后拿到白炽灯下去看看；你会发现这些记号基本隐形。任何类似的颜色还原差别，都是要耗费更多精力去分辨的，自然更容易用眼疲劳。
2、频闪，这个不多说了，伤人于无形；绝对能无形之中带来眼疲劳伤害的。当年crt电视风行的时候，小孩子看电视久了特别容易近视很大一方面是因为电视频闪的缘故。
3、照度，对市场上的台灯产品来说，大部分应该都是40w（或者60w）的白炽灯泡，这种台灯照度很有可能不够用（尤其用电高峰期的时候）。而上100w，可能又有点过了。当然，还有卤素灯泡，照度会好很多，但是频闪不好解决。
综上，白炽灯并不适合做学习光源，建议大家还是上护眼灯吧，led也没问题，关键是要选择可调光的，色温不是很高的那种，最好是有灯罩的。




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白炽灯有频闪吗？答案是有的。人的视觉系统对光强以8.8Hz的频率变化最敏感, 曲线成开口向下的近似抛物线图,在40Hz几乎不能觉察到,这时所表现出的光强变化现象就称频闪。白炽灯有频闪吗？例如白炽灯或用电感镇流器点燃的荧光灯照明就存在100Hz的频闪，它们的光强闪烁波动辐度分别为24.3％和53.8％,但人们不能看出闪烁现象，长期在此环境下看书，对视力会有危害。而高频无频闪节能灯就能克服此现象

这儿有两个网友做的不同实验，参考下（提示：用转动物体演示光源是否频闪是很直观和常见的方法）
http://v.youku.com/v_show/id_XMzM5MDkyMzQ0.html
http://v.youku.com/v_show/id_XNDIxNDI4Njk2.html?f=17505363

另外借用下图片
http://www.shoudian.org/thread-238416-1-1.html
以下图片是快拍慢放，属于慢镜头，所以别说什么频率不是100hz

                               
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还有人说led实际使用眼睛疼之类的，其实是因为led过亮或者局部过亮造成的，照度合适均光好的话你说的问题肯定不存在
现在很多厂商或者个人diy led灯的时候总喜欢最大化led的发光，所以很多都满负荷或者超功率使用
结果就是过亮，色温被提高，寿命缩短，而且led发射光线方向性很好，很容易局部过亮。一个好的均光板是很有必要的。
所以我一再强调，led光源要选择合适色温，可调光，带均光板的产品

mkill4771

为啥LED灯不能推广尼？

lyschumacher

学习了

notooth

mkill4771 发表于 2012-11-2 22:35

                               
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为啥LED灯不能推广尼？

效率还是不够高，价格却太高了

wywa123

说这么多，你说一下怎么去检测光谱不就行了？是不是谣传是不是神话不就清楚了？

wywa123

见一个帖子的楼主发了好多照片来试图证明各种光源，可是他连最基本的光的强度都没统一，明显一个暗一个亮就开始比较了。。。

notooth

wywa123 发表于 2012-11-2 22:47

                               
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说这么多，你说一下怎么去检测光谱不就行了？是不是谣传是不是神话不就清楚了？ ...

我自己测过的，led光谱随便搜一下一大堆，和白炽灯，太阳，日光灯对比的都有
白炽灯大部分集中在红外和红色，蓝紫色基本没有，led就是绿色部分稍有欠缺，相对太阳光谱而言，可见光范围内，led光谱相对白炽灯更接近太阳

notooth

wywa123 发表于 2012-11-2 22:50

                               
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见一个帖子的楼主发了好多照片来试图证明各种光源，可是他连最基本的光的强度都没统一，明显一个暗一个亮就 ...

好吧，你再去看看纵坐标的数字是不是一致的

wywa123

初中还是高中就学过光的波长，光谱的概念，光学三原色和色彩三原色，三基色混出来的光，是全光谱吗？

notooth

wywa123 发表于 2012-11-2 22:53

                               
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初中还是高中就学过光的波长，光谱的概念，光学三原色和色彩三原色，三基色混出来的光，是全光谱吗？ ...

纯粹rgb混合不一定是，但是实际三基色产品都不是完全的三条竖线，而是三个波峰，所以放在一起会有重叠，形成完整的可见光范围内的连续光谱

hillstone

本人不懂，但感觉LZ说的有理。。。

wywa123

notooth 发表于 2012-11-2 22:52

                               
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我自己测过的，led光谱随便搜一下一大堆，和白炽灯，太阳，日光灯对比的都有
白炽灯大部分集中在红外和红 ...

是问怎么测，不是问你的结果，有的东西讲究重现

wywa123

依稀记得那个灯丝发光貌似是电子从高能态跃迁到低能态发出光子发光的，如果不对你就说，不过道理讲清楚。

notooth

wywa123 发表于 2012-11-2 22:58

                               
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是问怎么测，不是问你的结果，有的东西讲究重现

分光仪，也叫光谱仪
我测过cree p4的，和40w白炽灯对比的，不过图片在当年的仪器电脑里，我这儿没有

花袭人

LZ完全是理论了
确实 你说的理论一点没错
但是实践是王道啊

为了验证LED做台灯的效果
我亲自测试过
XPE Q5 WC
XML T6 3C
XPG Q3 7B4 90高显

不管是冷白还是暖白 长时间都感到眼镜刺痛
冷白更严重一些

90显色性的就很舒服

对比的产品还有40W 白炽灯
11W飞利浦节能灯
5W TCP 冷阴极管灯

总体感觉90显色性最好 能显示某些白炽灯下颜色不准的颜色
白炽灯第二
冷阴极第三
节能灯第四

冷白和暖白不能做台灯光源

fat

第一不要相信商家的宣传
第二不要相信“砖家”的结论
第三不要购买最新的产品

花袭人

发现小错误一个 普通LED显色性没有楼主说的高 cree特别分出80和90高显色性档位
说明普通的led显色性不到80 而且包括各种暖白在内

花袭人

LED可以用于家居照明 这个不容置疑
只是国内厂家的产品太乱了
解剖过几个国内大厂的灯泡
用的led基本是淘汰产品
比如流明的1w
这个效率 可能不如节能灯 显色性更是垃圾

看看飞利浦产品 为了提高显色性 是4白光LED加1红光 显色性非常高

wywa123

notooth 发表于 2012-11-2 23:04

                               
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分光仪，也叫光谱仪
我测过cree p4的，和40w白炽灯对比的，不过图片在当年的仪器电脑里，我这儿没有
...

取平行光过三棱镜，用眼睛看，你觉得如何？

notooth

wywa123 发表于 2012-11-2 23:04

                               
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依稀记得那个灯丝发光貌似是电子从高能态跃迁到低能态发出光子发光的，如果不对你就说，不过道理讲清楚。 ...

光的形成确实是和电子能级变化有关系，但是能级跃迁变化不一定发光
实际的普通光源一般分为热辐射发光、电致发光、光致发光外，还有化学发光、生物发光等
再专业点的划分有热辐射、激发辐射、轫致辐射、受激辐射、同步辐射、热核反应、物质与反物质湮没、某些粒子衰变、物质运动及真空激发等
白炽灯主要是热辐射发光，led是半导体电子跃迁发出的蓝色光激发荧光粉发光
光的产生方式并不是衡量光源优劣的标准。


这儿有个文章你可以看看

　从高能级转移到低能级的电子，就像从高台跳水一样，溅起“水花”（发光），能级越高，发出光的频率也越高。
　　激励就是在外界作用下，粒子吸收能量，电子由低能态跃迁到高能态的过程，激励可以使发光物质产生光，外界提供激励能的形式可以有多种方式，常用的有以下几种方法：
　　热致发光--物体被加热到一定温度而发光，称热发光。灼烧时,原子核外的电子吸收一定的能量,从基态跃迁到具有较高能量的激发态,激发态的电子回到基态时,会以一定波长的光谱线的形式释放出多余的能量，导致发光。白炽灯是热致发光的例子之一。大部分白炽灯会把消耗能量中的90%转化成无用的热能，只有少于10%的能量会成为光。
　　激励好比提升电子走上高台，激励能的形式不同，发光效率也不同：热致发光，大部分能量转换为热散失了；光致发光，紫外光激发荧光粉发光，另一部分能量转换为热的形式散失；电致发光，电能直接转化为光，很小一部分转化为热，所以，其发光效率最高。