LED照明在飞机和光疗产品中的应用

在长途飞行结束时，当服务员在早餐和降落前打开机舱灯时，这种粗鲁的觉醒可能很快就会成为一个不好的记忆。可调光LED照明现在几乎在每个新建筑中安装到飞机舱中，并且在翻新时越来越多地改装到现有平台中。

同时，在太空中，宇航员遭受睡眠剥夺以及季节性情感障碍（SAD） ），由于太阳光太少。为了应对这种影响，国际空间站的美国部分正在配备LED照明以模拟日光。回到地球上，SAD患者可以使用越来越多的LED灯垫和广泛用于提供光疗的灯箱。

本文将回顾有助于LED在情绪照明中使用的两种相关技术趋势适用于飞机和光疗产品：更高功率，更高亮度的LED和多芯片（板上芯片）封装。此外，它还将探讨针对该市场的最新芯片和模块介绍。示例包括最近添加的Osram Topled系列，Cree CXA系列高性能LED芯片和用于高流明应用的阵列，Bridgelux Vero系列COB LED模块，可在更小的封装中提供更多光线，以及高品质蓝色的示例飞利浦Lumileds Rebel ES系列中的LED用于模拟RGB白色照明系统中的阳光。

健康性能

LED照明已成为飞机应用中的普遍应用，从公务喷气机，军用喷气式飞机到喷气式客机，尤其是专门用于客舱照明。与小尺寸，重量轻，低功耗和长寿命相关的性能优势提高了效率。同时，灵活的外形，色彩控制和可调节性等功能增加了美学尺寸，同时也提升了乘客的舒适度和舒适度。

欧洲系统公司开发的飞机机舱照明，Diehl Aerospace，波音787供应商其他平台，结合条形LED，替代用于区域照明的荧光灯管，用户可控制的阅读聚光灯，浴室的隐蔽灯光，以及入口和休息区的特殊照明效果。

飞机舱中LED照明的良好接收是随着竞争元素发挥作用，刺激了改造市场的更大吸引力。航空公司开始利用可编程彩色LED的设计灵活性可以提供的车队制服和品牌机会感觉良好的照明

简单的控制和可编程性是LED照明在飞机机舱和类似的情绪照明应用中的主要优点。 LED可以设置为逐渐增亮和调光，并适当改变色温。这种模拟日落和日出的能力，以及提供日光般的照明，使LED成为“按时间生物调整”照明的理想选择。欧洲正在进行的广泛研究表明，这种技术不仅可以改善睡眠方面的医学上可衡量的改善，还可以提高健康状况，从而提高抵达时的警觉性。研究人员认为，最终，时间生物学上适应的照明可能会减少甚至消除时差。

伍珀塔尔大学，弗劳恩霍夫建筑物理研究所（IBP），空中客车公司，迪尔航空航天公司和欧司朗联合开展了一项研究项目影响的项目。航空旅客的时间生物照明。光控制关键的身体功能，包括睡眠/觉醒节奏，体温和激素产生。睡眠激素褪黑激素促进睡眠，压力荷尔蒙皮质醇支持警觉性。因此，在“健康”应用中智能照明的关键是调整光强度，以便根据一天中的时间选择亮度和色谱以支持昼夜节律。

温暖的白光在一夜之间飞行的开始被发现有助于放松，促进褪黑激素的产生和较慢的心率，从而使乘客更轻松，并鼓励更好的睡眠。早晨，较冷的白光（高蓝色成分）通过抑制褪黑激素的排泄，帮助乘客更加警觉。例如，在商人中，据报道，这可以使他们在飞行后的早晨第一次商务会议上获得更好的表现，并且在游客中度过一个更休息的假期开始。

1：左：夜间照明和夜间照明，红色激发纯度高，有助于乘客放松。右图：早晨，高蓝色激发纯度的光照可提高警觉性。

克服SADness

光疗已被用于治疗季节性情感障碍（SAD）多年。现在医生和精神科医生正式认可它是一种疾病，每年影响数百万人，主要是冬季月份在北半球的高纬度地区。自然阳光不足，尤其是早晨的第一件事，可以阻止我们的身体触发我们的昼夜节律，从而产生感觉清醒的激素。在白天，如果我们没有得到足够的阳光，我们会感到迟钝，昏昏欲睡和精力不足。在黑暗中长时间保持清醒会导致睡眠不足，睡眠模式中断和情绪波动SAD在宇航员中尤为普遍，NASA对此问题进行了广泛的研究。疲劳可能导致决策制定不良，不仅要对宇航员本身，而且对于从事有人（和无人驾驶）飞行的任务管制员，将他们的工作时间调整到工艺所经历的“白天”时，必须避免这种情况。正在关注。

光疗已经使用了二十年，以帮助宇航员为他们的飞行做准备以及昼夜节律的变化。模拟的阳光抑制了褪黑激素的释放，并使受试者为前一天做好准备。然而，最近，美国宇航局的研究人员发现眼睛中存在蓝光敏感的光敏色素 - 黑色素，它形成了一种对间接光有反应的光检测网络。在改变生物钟并提醒大脑时，光线和绿色的效果是绿色的两倍，光疗法变得更有针对性和可忍受性。虽然白色灯箱仍然可以在光疗治疗中占有一席之地，但只要在房间内拥有正确的浅色就可以起到治疗效果：蓝色富集的光可以抑制褪黑激素的产生，蓝色的光可以为睡眠做好准备。

巧合的是，LED照明技术已经成熟到可以用来极其有效地利用研究人员的研究结果。可以构造固定装置，其在单个源中混合多种颜色以产生特定的白色阴影，并且重要的是，可以容易且有效地控制。这与低功率操作和长寿命相结合，使基于LED的照明成为国际空间站等应用的明显选择。美国宇航局深信宇航员足够安静的睡眠，它正在安装可编程LED灯作为其在国际空间站升级的一部分，从今年开始。随着时间的推移，该系统将允许宇航员通过将灯光从蓝色和绿色转换为红色来维持正常的昼夜循环。

该研究也正在寻找其他应用的方法。照明系统可以设计用于帮助转移医疗和应急人员等工作人员以适应班次模式。学校和医院是可编程LED照明的主要目标，以分别更好地支持学习和治疗等活动。特别是在医院，LED照明被用于帮助长期患者康复和治疗痴呆症。同时，简单的便携式灯箱可作为消费产品提供，旨在为家中的SAD患者提供光疗。

各种SAD治疗灯和灯箱设计用于提供10，000 lux的全光谱白光在指定的距离，比标准白炽灯具更亮。随着LED的出现，灯箱变得更小，更方便。蓝色波长的增加可以与高强度白色一样有效，这一市场领域的LED开辟了更多机会。许多组织都推荐使用蓝光和白光治疗设备。

图2：飞利浦goLITE蓝光灯箱采用高效蓝光LED模拟晴朗的晴天。 LED使产品易于携带，可充电且持久耐用。每天只需15到45分钟即可帮助减轻“冬季忧郁”。

更亮更好

在飞机机舱照明性能方面，只有在过去的几年里，LED才有能力在飞机的物理和动力限制范围内产生足够的光。物理约束包括架空箱和侧壁结构。这就是灵活性和形状因子的广泛选择可以成为显着优势的地方。高效，高亮度的LED不仅是理想的，而且它们的封装方式也同样重要。

欧司朗光电半导体长期以来一直是包括航空电子在内的交通运输领域的LED供应商。其最新系列的迷你和经典Topled设备提供了特别高的光线质量：高亮度但具有“舒适”的白光，是飞机机舱照明的理想选择。寿命长，额定功率超过50，000小时，低功耗，低于0.1 W，是一种经济的选择。

发光强度令人印象深刻。从20 mA的工作电流和6000K的色温，最新的Topled产生2400 mcd。该系列中典型的现成设备是LUW E6SG ABBB，发光强度为2100 mcd，30 mA，色温为6500K。对于较温暖的灯应用，LCW E6SG V2BA（3500K）在30 mA时产生1570 mcd。同时，Mini Topled系列中更紧凑的设备在4000K的色温下实现1700 mcd的典型发光强度，在6500K的色温下实现1900 mcd。

Light packaging

在包装方面，板上芯片（COB）阵列提供了将多个芯片组装成小模块的便利方式，用于高亮度照明应用。组件可能包含所有相同的设备或混合设备（多发射器阵列），然后可以对其进行编程以产生不同的照明效果。典型的COB阵列可以在100mm 2的源区域上产生1000lm。 COB模块特别适用于定向照明，例如用于阅读灯和聚光灯。

Bridgelux提供用于LED的Vero COB光学包装系统，专为高流明密度应用而设计，优化特定形式发出的光量 - 因子。 Vero系列具有业界领先的性能（4000至16，000流明），提供四种不同的发光表面（LES）配置，色温为2700K至5000K，并提供多种CRI选项。形状因子包括圆形，方形和星形Vero 29系列顶部的典型模块，例如BRXC-40E，在直径仅为50 mm的紧凑型模块中，在小于30 mm2的LES的CCT 4000K下提供9590 lm。这些模块专为需要良好光束控制和精确，一致，均匀照明的应用而设计。模块可提供高达16300流明的流明输出，以及适用于暖白光，中性白光和冷白光的CCT版本。

Cree的芯片板模块最近已扩展至更高性能的版本。现在只需几台设备就可以实现以前需要数百个LED才能达到所需功效的某些应用。 CXA系列现在扩展到3590 COB模块，可提供16，225流明，并能够替换250 W金属卤化物灯。其23毫米系列产品已通过CXA3070模块进行了扩展，在85oC时将性能提升至11，000流明，并为现有CXA3050设备提供了直接替代产品，这些设备本身在该系列的顶部达到10，000流明的性能。色温范围从2700到6500K，CRI从70（最小）到95（典型值）。典型的中档5000K设备CXA3050-0000采用方形配置，可提供6536流明的亮度。

图3：NASA正在国际空间站安装LED照明，这将重新创建自然采光，早晨采用蓝光，白天通过中性白色渐变，晚上采用蓝色光线照射，让宇航员准备睡眠。

对于光疗和日光模拟系统，周围有蓝色元素添加470nm。 Philips Lumileds的Luxeon Rebel ES系列中可以找到一些效率最高，光输出最高的蓝色LED。据称这些器件非常适合RGB混合，可为各种应用提供所需的色温。它们的色彩一致性高达80oC，使其成为航空公司用于客舱照明的涂装和品牌应用的理想选择。更高的输出需要更少的器件，从而将功率要求降至最低。

该系列中的典型器件是Luxeon LXML-PB02蓝色（470 nm）LED，输出功率为48至70 lm，效率为28至40流明/瓦。该系列产品包括多种颜色，为照明设计师提供了选择和灵活性，以创造创新的场景。