光除了對(duì)人體產(chǎn)生視覺功效之外，還具有非常重要的非視覺生物功效。從光照對(duì)人體晝夜節(jié)律的影響，探 討人工照明如何促進(jìn)人類身心健康在今天具有一定研究價(jià)值。人類晝夜系統(tǒng)只是過去二十多年才成為世界廣泛研究的課題，國內(nèi)外學(xué)者開展照明對(duì)人體晝夜節(jié)律影響 的研究也不過是近十年的事情。我們需要針對(duì)我國被試者研究怎樣的光譜分布、多少光照才能對(duì)晝夜節(jié)律產(chǎn)生作用?在此基礎(chǔ)上嘗試通過改善照明環(huán)境實(shí)施對(duì)人體晝 夜節(jié)律的干預(yù)，創(chuàng)造有利于人體身心健康和提高作業(yè)效能的生活和工作環(huán)境。見圖1。
生物鐘混亂或晝夜節(jié)律破壞必將給人體健康帶來嚴(yán)重的后果。光療法(Light therapy)在提高睡眠質(zhì)量、治療抑郁和季節(jié)性情感障礙 (SAD)、改善老年性癡呆的生活環(huán)境等方面，醫(yī)學(xué)臨床療效甚佳。如何在人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯沫h(huán)境中，考慮光照對(duì)人體晝夜節(jié)律的影響和擴(kuò)展照明光療作用， 是我們面對(duì)的挑戰(zhàn)。見圖2。
LED不同于傳統(tǒng)光源與燈具，易于構(gòu)成特定光譜分布、便于實(shí)現(xiàn)智能控制，對(duì)于提升人工照明環(huán)境改善人體晝夜節(jié)律的功效方面，具有無可比擬的 優(yōu)勢。目前需要分析和研究影響人體晝夜節(jié)律的光譜特性和光照水平閾值。良好照明不僅需要滿足人們的視覺作業(yè)要求，還應(yīng)對(duì)人類健康、幸福感、警覺和睡眠質(zhì)量 產(chǎn)生積極的作用。因此，以晝夜節(jié)律光生物學(xué)理論為基礎(chǔ)，通過光照水平和光譜能量分布(SPD)對(duì)人體褪黑激素抑制作用影響的研究，有助于加強(qiáng)人們深刻理解 光照與人體晝夜節(jié)律的相互作用關(guān)系，為創(chuàng)造有利于人體身心健康和提高作業(yè)效能的光照環(huán)境，提供堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)和理論支持。對(duì)未來家居照明、辦公室照明、學(xué)校照 明和醫(yī)院照明，以及戶外照明等，將起到重要的設(shè)計(jì)指導(dǎo)作用。另外對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)入通用照明的白光LED發(fā)射光譜設(shè)計(jì)和燈具系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提供科學(xué)依據(jù)。今后的照明 質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)從以視覺為主導(dǎo)的體系轉(zhuǎn)變到滿足人類健康照明需求，當(dāng)然這需要在更多的研究工作基礎(chǔ)上得到發(fā)展。見圖3。
正是LED無限潛在的可能性，其應(yīng)用不應(yīng)受傳統(tǒng)制約和束縛，是人類勇于探索和嘗試新的做法，我們才能感受到半導(dǎo)體領(lǐng)域正在孕育一場前所未有的、超越照明的創(chuàng)新革命。
超越照明!創(chuàng)新思維總會(huì)引發(fā)未來的偉大變革。LED取代傳統(tǒng)光源白熾燈用于照明之外，將在生命科學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、植物生長、短途通訊領(lǐng)域中得 到全面應(yīng)用。通過半導(dǎo)體在未來人居環(huán)境中的應(yīng)用，將改變和顛覆人類生活的常規(guī)起居和工作環(huán)境，規(guī)避自然災(zāi)害和保證食品安全，人類生活將迎來健康照明、智能 照明、情景照明、信號(hào)傳輸?shù)男录o(jì)元。一個(gè)更加綜合、領(lǐng)域交叉、應(yīng)用無限擴(kuò)展的未來世界將出現(xiàn)在人居環(huán)境中。讓我們對(duì)未來LED超越照明的應(yīng)用模式做一展 望。
(1)基于光健康與非視覺生物效應(yīng)理論，考慮自然光和人工光的特征，研究適應(yīng)人居環(huán)境的光干預(yù)方式和利于調(diào)節(jié)人體生物節(jié)律的理想LED的光譜能量分布特征，并據(jù)此研發(fā)和試制出高效型、節(jié)能型、健康型的半導(dǎo)體燈具產(chǎn)品。
(2)通過開展研究LED對(duì)人體刺激、調(diào)節(jié)和活化作用的光學(xué)治療方法，利用LED特定窄光譜的照射(405～420nm的藍(lán)光對(duì)粉刺治 療，600～950nm的紅光和紅外線可以治療酒糟鼻和皺紋;532～595nm的綠至黃光，對(duì)老年人臉部皮膚紅和血管改善;紅光刺激皮膚中的線粒體，促 進(jìn)新的細(xì)胞再生。)，可以改善皮膚條件。特定光譜照射對(duì)腦損傷、傷口愈合、曬傷等，可以加速新的膠原產(chǎn)生，加快康復(fù)。利用LED在健康美容的光療技術(shù)，把 健康照明引入人居環(huán)境。
(3)通過特定的LED光譜能量分布及光照模式，設(shè)施植物生長不受天氣及災(zāi)害影響，具有戰(zhàn)略意義。研究LED光照的光合作用以及對(duì)產(chǎn)量與品 質(zhì)的影響效應(yīng)，獲取LED光譜能量分布與光輸出控制參數(shù);研發(fā)用于設(shè)施植物生長的均勻平面光源和大功率多芯組合封裝光源;研制溫室植物生長專用LED照明 及其控制系統(tǒng)，開發(fā)智能化LED光源植物生長柜。研究結(jié)果必將對(duì)住宅和辦公室植栽園藝帶來新的思路，根本解決日光不足的問題，使得在特殊地方利用人工光來 干預(yù)植物生長成為可能。
(4)基于LED照明的室內(nèi)、室外短途通訊技術(shù)及系統(tǒng)是未來LED在人居環(huán)境中應(yīng)用的一個(gè)獨(dú)特方向。研究大功率LED器件高速調(diào)制/解調(diào)技 術(shù)、均衡技術(shù)，利用照明用大功率LED，在照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、室外的短距離光學(xué)無線通信;研究可見光通信防頻閃技術(shù)，保證在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)LED不會(huì)產(chǎn)生肉 眼可察覺的閃爍，避免通信時(shí)燈光對(duì)人眼產(chǎn)生的不適感。
半導(dǎo)體照明與傳統(tǒng)照明相比，具有數(shù)字化、易于集成、健康理念、應(yīng)用領(lǐng)域廣等特征，這決定了半導(dǎo)體照明的創(chuàng)新發(fā)展應(yīng)該具有更加廣闊的空間，應(yīng)避免再走傳統(tǒng)照明的老路。因此，半導(dǎo)體照明未來發(fā)展也將充分考慮其自身特征，從創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念的提出，到技術(shù)研發(fā)的突破，以及