基于NSGA-II算法的多基色无荧光粉LED光谱优化及其健康照明应用研究

本文推荐：该研究采用NSGA-II（非支配排序遗传算法II）优化五基色无荧光粉LED（5PC-PF-LEDs）光谱，突破传统荧光粉转换LED（PC-LEDs）的蓝光危害（BLHER）和生物节律调节（CAF）局限。通过调节蓝-青-绿-黄-红（B-C-G-Y-R）芯片组合，实现色温（CCT 3000-6000K）范围内高显色指数（Ra 93.1）、高光效（LER 367.8 lm/W）与低蓝光危害（BLHER 0.1252）的协同优化，为健康照明提供创新解决方案。

　　

Highlight
光不仅是照明工具，更是调控人体生物钟的关键因素。研究表明，视网膜固有感光神经节细胞（ipRGCs）通过神经通路调控褪黑素分泌，而LED光谱特性（如蓝光峰值波长和强度）直接影响这一过程。

Results and discussion
通过NSGA-II算法优化五基色LED（5PC-PF-LEDs）光谱参数（包括蓝/青/绿/黄/红芯片的峰值波长λ_B-λ_R、半高宽Δλ_B-Δλ_R及相对强度SPD_B-SPD_R），发现相较于四基色系统（4PC-PF-LEDs），五基色方案将昼夜节律调节范围（CAF）扩大23%，且在3000K色温下实现"三高"性能：高光效（LER 367.8 lm/W）、高显色（Ra 93.1）和高明暗视觉比（S/P 1.5541），同时将蓝光危害比（BLHER）压制至0.1252，相当于自然光的生理友好水平。

Conclusions
这项研究不仅证实五基色无荧光粉LED在健康照明领域的优势，更通过智能算法实现光谱"精准定制"，为缓解现代照明导致的生物节律紊乱（如失眠、季节性情感障碍）提供新思路。实验模块的144 lm/W超高发光效率（LE）标志着该技术已具备产业化潜力。