中華之光：LED路燈燈具燈具的穿透性？

1.城市道路照明的環(huán)境狀態(tài)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，特別是2010年后，我國(guó)空氣質(zhì)量嚴(yán)重惡化，霧霾天氣成了?？?。霧霾是由大氣污染造成的，企業(yè)的廢氣排放、車(chē)輛的尾氣、農(nóng)民焚燒桔梗等都會(huì)造成大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)，其中PM2.5被認(rèn)為是造成霧霾天氣的{zd0}“元兇”。

 近幾年，我國(guó)的空氣質(zhì)量急劇惡化，大多數(shù)城市霧霾天數(shù)增加，危害加重。我國(guó)有不少地區(qū)把霧霾并入霧一起作為災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)，統(tǒng)稱為“霧霾天氣”。以北京為例，全年有接近200天空氣質(zhì)量小于二級(jí)，也就是說(shuō)一年中有一半以上的天氣是霧霾天。

我國(guó)其他大中城市也一樣面臨著霧霾天，并且許多城市年均霧霾天超過(guò)100天。霧霾比較嚴(yán)重的城市大多是經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市，在LED路燈燈具燈具的推廣中往往起到“排頭兵”的示范作用。因此，研究和討論LED路燈燈具燈具在霧霾天氣下的選擇有非常重大的意義。

2.一些常見(jiàn)光源的色溫

LED光源大體上可以分為暖白、中性白和冷白三大類。傳統(tǒng)的路燈光源——鈉燈的放電輻射集中在589.0納米和589.6納米的兩條雙D譜線上，因此色溫一般為2300K左右的暖白光，人眼視覺(jué)下很明顯會(huì)感覺(jué)是黃光。LED則可通過(guò)封裝工藝制造出不同色溫的光源，給了道路照明很多不同的選擇。

3.LED路燈燈具燈具的色溫選擇

目前采用的LED封裝工藝通過(guò)應(yīng)用不同激發(fā)波長(zhǎng)的熒光粉，調(diào)整熒光粉的量或比例，可以獲得不同色溫的LED白光光源。

 不同的光源發(fā)出的光色溫各不相同，低色溫光源的特征是，能量分布中，紅輻射相對(duì)來(lái)說(shuō)要多些，通常稱為“暖光”；色溫提高后，能量分布中，藍(lán)輻射的比例增加，通常稱為“冷光”。

 對(duì)于白光LED來(lái)說(shuō)，低色溫光源黃光比例相對(duì)較多，而高色溫光源藍(lán)光比例相對(duì)較多。而從人眼視覺(jué)的角度來(lái)說(shuō)，低色溫給人以溫暖、穩(wěn)定的感覺(jué)，而高色溫給人以冷清、清爽的感覺(jué)。

4.色溫與光效的關(guān)系

值得注意的是，在早一批的LED路燈燈具燈具色溫選擇上，幾乎所有的廠家都選擇了6000K，甚至6000K以上，與高壓鈉燈背道而馳，為什么呢？

因?yàn)樵谠缙跓晒夥鄣募夹g(shù)條件下，冷白光源的LED發(fā)光效率更高。相比較色溫來(lái)說(shuō)，人們更看重光效這一物理性能。提高光效最主要的手段是提高熒光粉的激發(fā)效率，YAG黃粉的激發(fā)效率遠(yuǎn)高于橙粉。

顯而易見(jiàn)，較高色溫可以得到更高的光效，5500－6500K色溫的光源光效甚至比小于3500K的暖白光源提升48.7％。LED之所以節(jié)能，xx是因?yàn)長(zhǎng)ED具有比其他光源更高的光效，拋開(kāi)光效單純談節(jié)能是無(wú)意義的。因此大部分LED路燈燈具燈具廠家為了追求高節(jié)能率，選擇了生產(chǎn)6000K左右色溫的產(chǎn)品就可以理解了。

高光效不僅帶來(lái)更高的節(jié)能率，更能降低燈具的成本，使產(chǎn)品更具有競(jìng)爭(zhēng)力。

5.瑞利散射

為什么不同顏色的光線，在霧氣中的穿透性不一樣。這里要引進(jìn)一個(gè)物理學(xué)現(xiàn)象，叫做瑞利散射。瑞利散射是一種光學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)粒子半徑比入射光波長(zhǎng)小很多時(shí)（小于波長(zhǎng)的十分之一），介質(zhì)就因折射率不均勻而產(chǎn)生，瑞利散射的強(qiáng)度和入射光波長(zhǎng)λ的四次方成反比，這種現(xiàn)象稱為瑞利散射。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，我們可以用瑞利散射來(lái)解釋為什么天空是藍(lán)色的。由于瑞利散射的強(qiáng)度和波長(zhǎng)的四次方成反比，所以太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)較短的藍(lán)紫光比波長(zhǎng)較長(zhǎng)得紅光散射更明顯，而短波中又以藍(lán)光能量{zd0}，所以在雨過(guò)天晴或秋高氣爽時(shí)（空中較粗微粒比較少，以分子散射為主），在大氣分子中，光線發(fā)生強(qiáng)烈的瑞利散射，藍(lán)光被散射至彌漫天空，因此天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)越短的光線越容易散熱，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光線越容易穿透。形成霧霾的主要因素PM2.5正是由許多小顆粒組成，使得光線發(fā)生瑞利散射。

冷白光中藍(lán)光比例較大，暖白光中黃光比例較大，從理論上來(lái)說(shuō)，色溫越低，光線的穿透力越大。因此，在霧霾天條件下，高色溫的LED路燈燈具燈具的穿透性比較差。

6.人體感官

單純從穿透性角度來(lái)看，LED路燈燈具燈具應(yīng)該選擇色溫低的紅光，然而路燈的照明帶給人的感官也是一個(gè)不可忽視的重要因素。人體感官主要包括心理學(xué)和生理學(xué)兩方面。

 從心理學(xué)方面來(lái)看，人眼在不同的照度條件下，對(duì)于不同色溫的感官不同。在室內(nèi)環(huán)境中，特定的照度條件下，過(guò)高的色溫會(huì)給人以憂郁的感受，顯得冷清、陰晦；而過(guò)低的色溫也會(huì)給人以悶熱的感覺(jué)，顯得昏暗、壓抑。在戶外環(huán)境下，人眼對(duì)于色溫的感受還需要做一些修正，舒適區(qū)會(huì)有小幅度的向高色溫區(qū)域延展。

 近幾年，LED技術(shù)仍在高速發(fā)展，芯片的光效不斷提高，節(jié)能率也有了保證。光效和色溫的矛盾不再是應(yīng)用過(guò)程中的主要矛盾，色溫與環(huán)境條件是否協(xié)調(diào)才是關(guān)注的重點(diǎn)。

 綜合技術(shù)條件、氣候條件、當(dāng)下的環(huán)境條件以及人眼的感官，我們提出，LED路燈燈具燈具的色溫應(yīng)該選擇2800～4200K范圍內(nèi)。這樣的色溫既不會(huì)對(duì)光效產(chǎn)生大的影響，也保證了對(duì)霧和霾的穿透性，并且適應(yīng)我國(guó)人民的視覺(jué)感官。