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  • 新闻名称: LED改变照明科学
  • 发布时间: 2013-12-27
  • Views : 1311

电这神奇的东西被发现以来为我们人类的发展带来了很多好处。现代人的生活已经离不开电了,照明是电力使用的最大的一方面,现在照明是一门科学,作为一门科学有其本质的东西,这些东西是不能被颠覆的。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。

  在英文里,有关照明的词有两个,分别是lightingillumination,这两个词,即使是英语为母语的人也说不清楚它们的差别。(1lighting本意是light加上ing,光在传播中;(2illuminationlighting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。

2.作为照明的物质基础的光源,传统的光源不会消亡,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

  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。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CIE1931CIE1964CIE1976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。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:

  (1LED器件的主要指标与价格尚未达到技术成熟时,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室外led路灯led工矿灯led投光灯led隧道,玉米灯,室内灯led灯管led投光灯。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。

  (2LED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。

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。

  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。

  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(RaCQS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。

 5.LED的Droop效应及其对产业的影响。LED的Droop效应指芯片电流密度增加时,LED的光效快速下降。Droop效应决定了单个LED所能工作的最大电流,因而要实现大光通量被迫采用多颗LED或多芯片,或者通过采用增加芯片的面积的方式而减少电流密度的方法,也将大幅增加LED器件的价格。Droop效应的突破,在使LED器件价格下降到灯具中总成本的很低的情况下,技术研发将转向降低LED之外其它部件的成本,而这,这将开启另外一扇大门,就是灯具形式的创新。因为,LED在器件尺度、光谱与时间上的无线灵活性,已经为这种创新准备好了条件。

  6.以传感器技术、自动控制技术为核心的智能照明系统将具有很大的应用前景。但这会带来一个值得研究的问题,就是LED与智能控制系统如何结合?是两个分离的器件/子系统,还是一个完整的器件?

  7.而在产品的评价上将更加注重产品的光度、色度等综合性能而非仅仅追求高光效,同时能效将是重要的评价指标。

  LED的无限灵活性,让LED的各种应用会问这样的问题----哪样最好?确实,对视觉照明中追求艺术效果的同行,LED是人类的福音,因为可以随意挥洒,发挥的空间太大了。但是,对功能性照明(视明与非视明),我们主要关心效率等功能性指标、以及产品的规范性等。在产品方面,中小功率的LED灯具,由于更多的是被用于室内照明,采用整体式灯具形式可能是更合适的。而作为用于道路、隧道及类似的厂矿灯等大功率led灯具,模组式灯具是更合适的形式。我们看到了大功率模组化的LED灯具已经成为产业的趋势。