LED让照明学科发生的新变化

文章来源:恒光电器

发布时间:2013-12-27

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 照明是一门科学。作为一门科学有其本质的东西，这些东西是不能被颠覆的。比如说，大到光度学、色度学的基本理论，小到道路照明的要求，室内照明的要求。这些是照明学科的基本东西。随着技术的发展会进一步的发展，但是不会被颠覆。但是，这些都是视觉照明的概念，LED会让照明学科发生很大的变化，这主要体现在：

　　1.照明学科的发展将向更宽广的领域发展。应该说，传统光源的限制，使得照明学科主要是研究视觉照明的，因为光源的主要用途也就是用作人眼看清世界，尽管也有少量的其它用途，但是相比视觉应用，那是小很多的。因此，实际上，照明学科很多年来一直是视觉照明的学科。CIE在此领域是世界的权威，垄断该领域的发言权。

　　在英文里， 有关照明的词有两个，分别是lighting与illumination，这两个词，即使是英语为母语的人也说不清楚它们的差别。我曾经特意请教CIE前主席Van Bommel教授，但是得到的答案是不明确的。再请教国际电光源委员会主席英国的Devonshire博士，热情的该博士给我很长的email，基本意思是（1）lighting本意是light加上ing，光在传播中；（2）illumination与lighting同为照明的意思，但多少年来一直指视觉照明，原因是多少年来照明基本上就是视觉照明，非视觉照明的东西很少。但是illumination基本上是专业研究人员使用，而lighting是大众使用的词；（3）基于词根的意思，illumination指视觉照明是合适的，而lighting指所有的照明是合适的。

　　因此，未来照明学科的发展将是真正的照明概念，即包括视明与非视明。

　　2.作为照明的物质基础的光源，传统的光源不会消亡，国际资讯，但是会淡出，可能在不久的将来，LED将是主流光源，这点10年前基本不这样说， 但是现在估计很少有人不相信了。LED作为主流光源的影响表面上是对行业的影响，下文将叙述。但是对照明学科的发展同样很大。

　　由于LED之前，主流的光源是热辐射光源、低气压放电光源与高强度放电光源，而光源的主要用途也就是视觉照明（为了与现有说法一致，本段下文将视觉照明简称照明）。这些光源由于在尺度、光谱及时间等空间的不灵活性，造就了照明学科的重心是照明的物质基础“光源”，在光源的研究成熟之后，照明学科基本也就没有大的发展。我们看到，照明学科在20世纪前半叶有很多研究成果，但是在CIE1931、CIE1964及CIE1976的色度系统，1974年最后一次大的进展即显色指数确定下来之后，照明学科基本没有大的进展，甚至快接近“照明工程”了。这主要是，照明的物质基础光源太不灵活了，换言之， 就是那么几种光源，把他们的应用研究透了就可以了。因此，在此之后的主要研究就是研发新的光源，而作为热辐射光源之后的主流气体放电光源，研究的重心寻找新的发光物质，或者二次发光方法。但是LED变为照明的主流光源，将使这种局面有很大的变化：

　　（1）LED器件的主要指标与价格尚未达到技术成熟时，特别是绿光LED有待进一步技术进步。因此，在一段时间内，发展LED技术仍然会是我们照明学科的一个重要部分。但是，目前LED已经发展到可以在很多领域获得应用。因此，照明学科的重心将逐步回归到照明，即光源的应用，而是不是光源本身。

　　（2）LED的高度灵活性将造就了未来照明学科的巨大研究机会。因为，LED的高度灵活性将造就LED的广阔应用领域，而在各种应用领域中，又是由于LED的高度灵活性而存在一个最优的应用选择，这是学术的问题，即研究机会。典型的例子是LED植物补光，与人眼存在由于不同的波长 V(λ)值不同类似，植物补光也存在不同波长的补光效率不同，即存在所谓的光配方的概念。目前的这个研究还处于初始阶段。
 

说完了照明学科， 再回头来说照明产业，这个是相对产业界的问题。我可以从技术的发展角度说一下看法。

　　1.LED将成为主流光源这点毋庸置疑。因为，LED已经显现出许多优势，目前除了技术指标上的优势外，更重要的是LED的无限灵活性。这点为LED无限的应用空间造就了基础。但是目前LED的价格还较高，这点会延缓而不是阻碍LED的应用。因为， 价格问题迟早会解决，近年来价格的快速下降也证明了这一点。

　　延缓LED应用的推广的因素除价格外，还有一个很重要的是对LED的应用评价。由于视明的评价体系完全是基于传统光源建立起来的，完全有可能不适合某些情况的LED视明应用，而非视明的应用总体上来说研究滞后。典型的例子是LED造成的目前采用Ra显色指数进行光源显色性评价的有效性争论。但是这一点不会阻碍LED应用的推广，只会延缓。而这，再一次的得益于LED的无限灵活性。

　　2.LED的非视明应用是一个巨大的应用空间。目前非视明应用基本上处于研究与少量的应用阶段，主要包括农业照明、医疗照明等。近来很热的LED可见光通信，是LED的一个非常特殊的应用，它以LED发出的光为载体进行信号无线传输，严格的说这个通信的目的不是照明，但是由于它与照明使用同一个发光体，一次，或许可以叫做通信照明吧。

　　3.LED白光的技术路线

　　目前LED的白光技术路线主要有三种，即RGB方式、紫色LED加红绿蓝三色荧光粉、但是，在目前绿光LED光电效率总体很低的情况下，目前LED产生白光的主流方法是兰光LED加黄光荧光粉。这种方法的理论上所能达到的最大光效（辐射光效）约为280lm/W，且光谱的灵活性大大减弱。而采用红色、蓝色、绿色LED的所谓RGB方式，所能获得的最大理论光效可达到360lm/W以上，且由于光谱是由RGB三色或者更多的单色LED组成，因而具有很大的灵活性。且采用RGB方式实现白光LED，配合LED的控制技术，很容易实现对LED的调光与调色等应用。因此，绿光LED光效的大幅提高，将成就LED在光谱方面真正的、实用的无限灵活性，作为这种无限灵活性的一个特例，就是未来白光LED技术转向RGB方式。

　　4.绿光光谱光效的大幅提升造就的LED光谱无限灵活性，也将附带的开启很多学术的研究机会。这个对产业界的影响是评价体系。由于光谱无限灵活性的可实现，在LED的各种应用中，将出现哪个光谱最优的理论问题。在这些理论问题中，与光谱相关的显色指数的学术问题将再次成为研究与争论的热点。即，在一定的应用中，显色性（Ra、CQS等）的评价是否合理？多高的数值是合适的？而这将对产业界有一定的影响。

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