復旦研發學者講述照明科研背后的故事

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-10-18

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 紫外光LED固化系統：可大幅度降低室內裝修空氣污染

　　隨著人們的環保意識的提升，室內裝修的空氣污染問題廣受詬病。該系張善端副教授及其團隊所研發的大功率紫外LED光固化系統，圓滿地解決了大功率LED的散熱問題，獲得了極強的紫外光，可在5秒內快速固化油漆。與現有的油性油墨、油漆和涂料不同的是，紫外光固化使用的是水性材料，也就不存在揮發性有機化合物（VOC）的濃度控制問題，從而可以大幅度降低室內空氣的污染。

　　張善端介紹，光固化需要很強的紫外光，燈的功率達到成千上萬瓦。如果使用傳統的氣體放電光源，輻射效率低，燈的溫度高達幾百度，在易燃易爆的氣氛下可能引起安全問題。由於紫外LED是冷光源，就不存在易燃問題，但在功率密度很高的情況下，怎麼解決散熱問題，難度很大。他所在的團隊使用了很好的導熱絕緣材料氮化鋁，采用銅板和氮化鋁板的結構，從而解決了大功率帶來的傳熱瓶頸。紫外LED的輸入功率密度可達每平方厘米200瓦以上。形象地說，我們在指甲蓋大小的面積上，封裝了功率200瓦的LED芯片。

　　張善端還透露：“目前我們已經申報了兩項發明專利，更深入的研究和優化也在進行。研發成果正在產業化，還將參加今年的工博會。”

　　值得一提的是，設計，張善端團隊的合作企業還研發出一種新型的油漆，可以涂在紙張上面， led亮化工程，光固化后的膠層硬度大、韌性好，還防潮、防霉，即便使用硬幣在上面刮也不會留下痕跡。

　　作為室內裝修的重要材料之一的秸稈板由於表面很差，需要經過13道上漆工序才能達到應用級別，復雜、耗時又不環保。但如果使用張善端及其團隊研發的大功率LED光固化系統， led商業照明，再配合他們的合作伙伴研發出的新型油漆，只需兩道工序即可：先上一道光固化底漆，醫院led照明，再上一道光固化面漆，一塊爛木板就成了一塊好木板。張善端告訴筆者，他們的目標就是要把秸稈變成秸稈木材，充分利用資源，保護環境，幫助解決全國的秸稈焚燒問題。

自然光與LED混合照明系統：白天零能耗享用健康照明

　　光明在人類的文明演進中扮演著重要的角色，該系葛愛明副教授領銜的團隊向大自然借光，在自然光與LED應用技術方面取得了重大進展。該團隊通過模擬實驗證實，在保持室內相同光照水平下，使用團隊首創的一體式自然光與LED混合照明系統比使用傳統日光燈照明平均可節省66.28%的電能，比僅用LED替代日光燈的方案多節省41.62%以上的電能。白天光-光轉換的純自然光以零能耗的特點為室內提供了健康舒適的照明，真正實現高效節能。

　　該一體式混合照明系統的室內照明器被設計為由自然光燈和四盞LED共同組合而成的“小燈”。室外自然光通過收光面板采集，經由導光管傳導進入“小燈”中間部分的自然光照明燈具，作為白天室內主要光源；圍繞自然光照明器的四周的LED由傳感器控制，隨時根據導入自然光的變化自動減光或補光。同時，醫院led照明，收光面板在白天儲存的太陽能還將為LED提供電能。因此無論是在凌晨還是黃昏，商業照明燈具，室外天氣是陰天還是晴天，這一照明系統都能夠為室內提供24小時全天候的舒適照明。

　　由復旦大學應用光學課題團隊獨創的自然光照明系統很好地克服了常見的自然光照明系統所存在的體積大、結構復雜、不易安裝、造價高和無法控制亮度等問題。單元為扇形齒狀的收光面板可以組合安裝在屋頂、陽臺等處，將收集到的光束耦合到導光管并傳至室內。導光管可以像網線一樣便捷地在室內鋪設，在不破壞原有建筑結構的前提下將自然光引進室內。

　　葛愛明認為，該照明系統在白天需要照明的地下商場、停車場及大型會議室等場所具有廣闊的應用前景。復旦大學應用光學課題組團隊將對一體式自然光與LED混合照明系統進行優化，以便實現產業化。

　　優化版空氣凈化器：價格有望為同類產品一半

　　隨著冷空氣南下，霧霾天卷土重來，人們又開始關注：空氣凈化器究竟哪家強？由該系區瓊榮副教授領銜的團隊發布的優化版等離子體空氣凈化器頗為引人注目。它不僅無耗材、零使用成本，LED照明工程，而且維護簡易甚至終生不需要維護。若技術得到推廣，高亮度，有望使等離子體空氣凈化器的市售價格降為同類產品的一半。

區瓊榮解釋，企業資訊，當下的空氣凈化市場中主要分為兩大流派。一派是依靠過濾網截留空氣中的灰塵，雖然價格相對便宜，LED球泡燈，但是由於過濾網無法處理灰塵中的細菌，節能與環保，久而久之就易導致二次污染。同時，定期更換的濾網也增加了后期的使用成本。

　　還有一派便是憑借等離子體、靜電或者負離子技術來凈化空氣，也就是廣義上的等離子體凈化技術。使用該技術可以徹底凈化空氣，且無細菌集聚，不易產生二次污染。與前一類相比，企業資訊，等離子體空氣凈化器在使用中不會增加耗材，只需定期將集塵板拆卸下來清洗，理論上可在很長時間內反復循環使用，堪稱零使用成本。但目前市場上的等離子體空氣凈化器價格普遍偏高，一般實用型的每臺都在3000元以上，ROSH認證，讓消費者望而卻步。

　　“我們實驗室之前一直在為等離子體空氣凈化的企業做技術支持，總體感覺是，市場上的要價太高了，我們覺得有責任做一款價格相對親民的空氣凈化器。”區瓊榮在采訪中告訴筆者。

　　區瓊榮所在的等離子體應用實驗室從用戶體驗的角度出發，通過精簡技術降低了空氣凈化器的成本——他們制作了一個非常簡易高效的模塊取代原先復雜的模塊設計。如果需要，該模塊甚至可以集成到空調和普通風扇中發揮效應。實驗室還設計移除了集塵板，用靜電沉降原理除塵，省去了清洗集塵板的麻煩，同時也方便了在無人看管的公共場所使用空氣凈化器。

　　針對不少朋友關於“等離子體空氣凈化器會產生臭氧、造成二次污染”的擔憂，區瓊榮表示，等離子體空氣凈化從原理上講不可避免地將產生臭氧，但只要其含量不超標就不會影響人體健康。這就和手機的輻射一個道理，是一個量的問題。而事實上，合格的等離子體空氣凈化器在專業檢測機構的臭氧指標檢測中往往低到“未檢出”的水平。

　　目前區瓊榮及其團隊所研發的這款優化版等離子體空氣凈化器已經進入產品測試階段，同時還在進一步開發達到醫療級使用的升級產品，且正在和有意向的投資人接觸。