LED讓照明學(xué)科發(fā)生的新變化

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2013-12-27

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 照明是一門科學(xué)。作為一門科學(xué)有其本質(zhì)的東西，這些東西是不能被顛覆的。比如說，大到光度學(xué)、色度學(xué)的基本理論，小到道路照明的要求，室內(nèi)照明的要求。這些是照明學(xué)科的基本東西。隨著技術(shù)的發(fā)展會(huì)進(jìn)一步的發(fā)展，但是不會(huì)被顛覆。但是，這些都是視覺照明的概念，LED會(huì)讓照明學(xué)科發(fā)生很大的變化，這主要體現(xiàn)在：

　　1.照明學(xué)科的發(fā)展將向更寬廣的領(lǐng)域發(fā)展。應(yīng)該說，傳統(tǒng)光源的限制，使得照明學(xué)科主要是研究視覺照明的，因?yàn)楣庠吹闹饕�用途也就是用作人眼看清世界，盡管也有少量的其它用途，但是相比視覺應(yīng)用，那是小很多的。因此，實(shí)際上，照明學(xué)科很多年來一直是視覺照明的學(xué)科。CIE在此領(lǐng)域是世界的權(quán)威，壟斷該領(lǐng)域的發(fā)言權(quán)。

　　在英文里， 有關(guān)照明的詞有兩個(gè)，分別是lighting與illumination，這兩個(gè)詞，即使是英語為母語的人也說不清楚它們的差別。我曾經(jīng)特意請(qǐng)教CIE前主席Van Bommel教授，但是得到的答案是不明確的。再請(qǐng)教國(guó)際電光源委員會(huì)主席英國(guó)的Devonshire博士，熱情的該博士給我很長(zhǎng)的email，基本意思是（1）lighting本意是light加上ing，光在傳播中；（2）illumination與lighting同為照明的意思，但多少年來一直指視覺照明，原因是多少年來照明基本上就是視覺照明，非視覺照明的東西很少。但是illumination基本上是專業(yè)研究人員使用，而lighting是大眾使用的詞；（3）基于詞根的意思，illumination指視覺照明是合適的，而lighting指所有的照明是合適的。

　　因此，未來照明學(xué)科的發(fā)展將是真正的照明概念，即包括視明與非視明。

　　2.作為照明的物質(zhì)基礎(chǔ)的光源，傳統(tǒng)的光源不會(huì)消亡，國(guó)際資訊，但是會(huì)淡出，可能在不久的將來，LED將是主流光源，這點(diǎn)10年前基本不這樣說， 但是現(xiàn)在估計(jì)很少有人不相信了。LED作為主流光源的影響表面上是對(duì)行業(yè)的影響，下文將敘述。但是對(duì)照明學(xué)科的發(fā)展同樣很大。

　　由于LED之前，主流的光源是熱輻射光源、低氣壓放電光源與高強(qiáng)度放電光源，而光源的主要用途也就是視覺照明（為了與現(xiàn)有說法一致，本段下文將視覺照明簡(jiǎn)稱照明）。這些光源由于在尺度、光譜及時(shí)間等空間的不靈活性，造就了照明學(xué)科的重心是照明的物質(zhì)基礎(chǔ)“光源”，在光源的研究成熟之后，照明學(xué)科基本也就沒有大的發(fā)展。我們看到，照明學(xué)科在20世紀(jì)前半葉有很多研究成果，但是在CIE1931、CIE1964及CIE1976的色度系統(tǒng)，1974年最后一次大的進(jìn)展即顯色指數(shù)確定下來之后，照明學(xué)科基本沒有大的進(jìn)展，甚至快接近“照明工程”了。這主要是，照明的物質(zhì)基礎(chǔ)光源太不靈活了，換言之， 就是那么幾種光源，把他們的應(yīng)用研究透了就可以了。因此，在此之后的主要研究就是研發(fā)新的光源，而作為熱輻射光源之后的主流氣體放電光源，研究的重心尋找新的發(fā)光物質(zhì)，或者二次發(fā)光方法。但是LED變?yōu)檎彰鞯闹髁鞴庠矗瑢⑹惯@種局面有很大的變化：

　　（1）LED器件的主要指標(biāo)與價(jià)格尚未達(dá)到技術(shù)成熟時(shí)，特別是綠光LED有待進(jìn)一步技術(shù)進(jìn)步。因此，在一段時(shí)間內(nèi)，發(fā)展LED技術(shù)仍然會(huì)是我們照明學(xué)科的一個(gè)重要部分。但是，目前LED已經(jīng)發(fā)展到可以在很多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。因此，照明學(xué)科的重心將逐步回歸到照明，即光源的應(yīng)用，而是不是光源本身。

　　（2）LED的高度靈活性將造就了未來照明學(xué)科的巨大研究機(jī)會(huì)。因?yàn)椋琇ED的高度靈活性將造就LED的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域，而在各種應(yīng)用領(lǐng)域中，又是由于LED的高度靈活性而存在一個(gè)最優(yōu)的應(yīng)用選擇，這是學(xué)術(shù)的問題，即研究機(jī)會(huì)。典型的例子是LED植物補(bǔ)光，與人眼存在由于不同的波長(zhǎng) V(λ)值不同類似，植物補(bǔ)光也存在不同波長(zhǎng)的補(bǔ)光效率不同，即存在所謂的光配方的概念。目前的這個(gè)研究還處于初始階段。
 

說完了照明學(xué)科， 再回頭來說照明產(chǎn)業(yè)，這個(gè)是相對(duì)產(chǎn)業(yè)界的問題。我可以從技術(shù)的發(fā)展角度說一下看法。

　　1.LED將成為主流光源這點(diǎn)毋庸置疑。因?yàn)椋琇ED已經(jīng)顯現(xiàn)出許多優(yōu)勢(shì)，目前除了技術(shù)指標(biāo)上的優(yōu)勢(shì)外，更重要的是LED的無限靈活性。這點(diǎn)為L(zhǎng)ED無限的應(yīng)用空間造就了基礎(chǔ)。但是目前LED的價(jià)格還較高，這點(diǎn)會(huì)延緩而不是阻礙LED的應(yīng)用。因?yàn)椋?價(jià)格問題遲早會(huì)解決，近年來價(jià)格的快速下降也證明了這一點(diǎn)。

　　延緩LED應(yīng)用的推廣的因素除價(jià)格外，還有一個(gè)很重要的是對(duì)LED的應(yīng)用評(píng)價(jià)。由于視明的評(píng)價(jià)體系完全是基于傳統(tǒng)光源建立起來的，完全有可能不適合某些情況的LED視明應(yīng)用，而非視明的應(yīng)用總體上來說研究滯后。典型的例子是LED造成的目前采用Ra顯色指數(shù)進(jìn)行光源顯色性評(píng)價(jià)的有效性爭(zhēng)論。但是這一點(diǎn)不會(huì)阻礙LED應(yīng)用的推廣，只會(huì)延緩。而這，再一次的得益于LED的無限靈活性。

　　2.LED的非視明應(yīng)用是一個(gè)巨大的應(yīng)用空間。目前非視明應(yīng)用基本上處于研究與少量的應(yīng)用階段，主要包括農(nóng)業(yè)照明、醫(yī)療照明等。近來很熱的LED可見光通信，是LED的一個(gè)非常特殊的應(yīng)用，它以LED發(fā)出的光為載體進(jìn)行信號(hào)無線傳輸，嚴(yán)格的說這個(gè)通信的目的不是照明，但是由于它與照明使用同一個(gè)發(fā)光體，一次，或許可以叫做通信照明吧。

　　3.LED白光的技術(shù)路線

　　目前LED的白光技術(shù)路線主要有三種，即RGB方式、紫色LED加紅綠藍(lán)三色熒光粉、但是，在目前綠光LED光電效率總體很低的情況下，目前LED產(chǎn)生白光的主流方法是蘭光LED加黃光熒光粉。這種方法的理論上所能達(dá)到的最大光效（輻射光效）約為280lm/W，且光譜的靈活性大大減弱。而采用紅色、藍(lán)色、綠色LED的所謂RGB方式，所能獲得的最大理論光效可達(dá)到360lm/W以上，且由于光譜是由RGB三色或者更多的單色LED組成，因而具有很大的靈活性。且采用RGB方式實(shí)現(xiàn)白光LED，配合LED的控制技術(shù)，很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的調(diào)光與調(diào)色等應(yīng)用。因此，綠光LED光效的大幅提高，將成就LED在光譜方面真正的、實(shí)用的無限靈活性，作為這種無限靈活性的一個(gè)特例，就是未來白光LED技術(shù)轉(zhuǎn)向RGB方式。

　　4.綠光光譜光效的大幅提升造就的LED光譜無限靈活性，也將附帶的開啟很多學(xué)術(shù)的研究機(jī)會(huì)。這個(gè)對(duì)產(chǎn)業(yè)界的影響是評(píng)價(jià)體系。由于光譜無限靈活性的可實(shí)現(xiàn)，在LED的各種應(yīng)用中，將出現(xiàn)哪個(gè)光譜最優(yōu)的理論問題。在這些理論問題中，與光譜相關(guān)的顯色指數(shù)的學(xué)術(shù)問題將再次成為研究與爭(zhēng)論的熱點(diǎn)。即，在一定的應(yīng)用中，顯色性（Ra、CQS等）的評(píng)價(jià)是否合理？多高的數(shù)值是合適的？而這將對(duì)產(chǎn)業(yè)界有一定的影響。

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