盤點2013年年度LED照明七大前沿技術(shù)

2013年LED行業(yè)可以說是起伏不定，也是行業(yè)的重要時期，先是LED節(jié)能能補貼不再繼續(xù)，再到LED行業(yè)老板的跑路，LED行業(yè)中小企業(yè)倒閉潮，但這些都并不影響LED照明的技術(shù)發(fā)展方向，節(jié)能低碳是行業(yè)不變的主題，本網(wǎng)為您盤點2013年LED照明的前沿技術(shù)。

一、合成生物學(xué)技術(shù)“發(fā)光植物”

在美國舊金山，合成生物學(xué)博士奧姆瑞·艾米諾·卓瑞、植物學(xué)博士凱爾·泰勒以及科技企業(yè)家安東尼·埃文斯正在大張旗鼓共同研究開發(fā)“發(fā)光植物”項目。在其網(wǎng)站上，他們稱想為大家提供更天然、節(jié)能的照明方式，終有一天讓大家跟電燈泡說再見。他們用合成生物技術(shù)將螢火蟲身上的一種熒光素酶基因移植到植物身上，經(jīng)過改良的基因設(shè)計和表達控制，目前已可以讓一種叫擬南芥的植物發(fā)出相比先前其他類似科研成果更明亮的熒光。在未來，他們希望能開發(fā)出可持續(xù)發(fā)光的植物用作路燈照明，并將該技術(shù)應(yīng)用到諸如花卉園藝等領(lǐng)域。

讓植物發(fā)光的基因移植技術(shù)并不算特別新奇。我國臺灣的科學(xué)家已經(jīng)成功把叫做“生物LED”的發(fā)光金色納米粒植入到一種水生植物中，讓水生植物發(fā)出光來。美國紐約大學(xué)的研究者也有類似的發(fā)光植物研發(fā)出來。

對此，趙國屏教授笑道：“首先，這種技術(shù)并不難。值得肯定的是，讓植物發(fā)光來照明，這個創(chuàng)想很好玩。相比其他植物，擬南芥已經(jīng)是生物學(xué)家們了解得比較清楚的植物，人工控制起來也相對簡單。來自螢火蟲的熒光素蛋白是一種發(fā)光蛋白，讓它發(fā)光需要消耗能量，將它移植到植物身上，植物自身的光合作用能夠產(chǎn)生讓熒光素蛋白亮起來的能量?！毖芯空咭步榻B，擬南芥的光合作用給外來的熒光素蛋白以“動力燃料”，但并不會讓植物像開著的燈泡一樣發(fā)熱。

烏拉圭的科學(xué)家們指出，也許未來我們能獲得熒光閃閃的羊毛紡織品。趙國屏指出，跟發(fā)光的擬南芥不同，發(fā)光羊移植的發(fā)光蛋白來自水母。來自水母的發(fā)光蛋白需要太陽光或者紫外線的照射才能發(fā)亮。而來自螢火蟲的熒光素蛋白并不需要太陽，可以在夜里發(fā)光，相比之下，就更容易將移植了熒光素酶的植物向著路燈的應(yīng)用方向引領(lǐng)。

二、土豆電池點亮LED燈技術(shù)應(yīng)用

Rabinowitch說道：“一個土豆產(chǎn)生的能量就足讓一個房間的LED燈亮上40天。”這種想法聽起來似乎很荒謬，但是卻是符合科學(xué)依據(jù)的。Rabinowitch和他的團隊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，事實上在現(xiàn)實世界啟動土豆供能項目相當復(fù)雜。

為了使用有機材料制作電池，你需要兩種金屬：比如用作陽極的鋅和用作陰極的銅。

土豆通常是學(xué)校中演示這一原理的最佳選擇。然而令Rabinowitch驚奇的是，沒有人將土豆當做能源進行研究。在2010年，他決定與哲學(xué)博士Alex Goldberg以及加州大學(xué)的Boris Rubinsky合作進行一下嘗試。他們發(fā)現(xiàn)，通過把土豆煮8分鐘，就會分解土豆內(nèi)部的有機組織，減少電阻并且使電子更自由的移動，因此產(chǎn)生更多的能量。Goldberg說道：“我們發(fā)現(xiàn)，我們能夠?qū)⑤敵鎏岣?0倍，這就使它的經(jīng)濟成本非常劃算。”

三、在LED燈泡中加入芯片可替代WIFI

據(jù)了解到，相關(guān)消息來自復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院的一個課題組，他們已經(jīng)實驗成功一種利用屋內(nèi)可見光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號的通信技術(shù)(LiFi)?？蒲腥藛T不僅實現(xiàn)了在實驗室環(huán)境中利用可見光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號，并且實現(xiàn)了“一拖四”：即將網(wǎng)絡(luò)信號接入一盞1W的LED燈珠，燈光下的4臺電腦即可上網(wǎng)，離線最高速率可達3.25G，實時系統(tǒng)平均上網(wǎng)速率達到150M，堪稱世界最快的“燈光上網(wǎng)”。

課題組的專家們認為，與現(xiàn)有WiFi相比，未來的可見光通訊安全又經(jīng)濟。WiFi存在的網(wǎng)絡(luò)安全隱患，在可見光通訊中會“一掃而光”。而且，“燈光上網(wǎng)”意味著更大的帶寬和更高的速度，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置幾乎不需要任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。

四、新型LED照明系統(tǒng)讓路燈更節(jié)能

據(jù)報道，目前有一組由倆字中國臺灣和墨西哥組成的研究人員開發(fā)出一種新型照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過高效利用LED，能確保路燈只照亮需要光線的地方，而不產(chǎn)生其他不必要的光線。

“這種新型LED系統(tǒng)的一個獨特功能是，它能夠適應(yīng)不同街道的路燈布局，為各種街道和道路提供高效的照明，”參與這項研究的中國臺灣中央大學(xué)光電學(xué)與工程學(xué)系孫慶成教授說。

這種新型路燈系統(tǒng)由三個部分組成。第一個部分包含一串發(fā)光二極管，它們每個都配有一種被稱為全內(nèi)反射透鏡(TIR)的裝置，其作用是匯集光線，精確控制光束的方向，使光線平行射出而不會相互交叉。

研究人員利用光利用率(OUF)來量化路燈的性能，光利用率越高路燈性能越好。計算機模擬結(jié)果顯示，這種新型路燈系統(tǒng)光利用率可達到51%到81%，遠遠超過目前普通路燈的45%。

五、高效能LED路燈 光利用率達81％

臺灣中央大學(xué)教授孫慶成研究團隊研發(fā)“微結(jié)構(gòu)擴散片”，成功開發(fā)一款高效能LED路燈，特色是將光源集中照射在道路上，避免打到夜空、住家而造成光害。這項領(lǐng)先全球的技術(shù)，光學(xué)利用率最高可達81%，表現(xiàn)比傳統(tǒng)路燈和一般LED路燈優(yōu)秀。

孫慶成表示，傳統(tǒng)路燈的光學(xué)利用率僅20%左右，一般LED路燈約45%，代表有大部分的光被“浪費”掉了，未能導(dǎo)引至被照路面上，而光線四處照射到天空、住家，形成光害，常見的景象就是天空及燈具很亮，路面卻不怎么亮。

孫慶成說研發(fā)團隊將關(guān)鍵技術(shù)“微結(jié)構(gòu)擴散片”運用于高效能LED路燈后，可有效控制照射范圍，減少光害情形，燈具的光學(xué)利用率提升至51%到81%之間。另項優(yōu)點是，比一般LED路燈更節(jié)能。

六、用LED點亮“智能醫(yī)院照明系統(tǒng)”

日本村田制作所在7月13日建成完工的埼玉縣立癌癥中心新醫(yī)院中，設(shè)置了“智能醫(yī)院照明系統(tǒng)”，并于當天投入使用。該系統(tǒng)是村田制作所與戶田建設(shè)公司、牛尾電機集團中開展照明業(yè)務(wù)的牛尾光源公司合作，共同開發(fā)的新一代醫(yī)院照明系統(tǒng)。這次是該系統(tǒng)首次實現(xiàn)實用化。醫(yī)院使用該照明系統(tǒng)的目的在于，實現(xiàn)符合晝夜節(jié)律(生理節(jié)律)的照明，并通過控制LED實現(xiàn)節(jié)能。

智能醫(yī)院照明系統(tǒng)通過使用無需電池即可發(fā)送信號的無線開關(guān)及照明控制設(shè)備，實現(xiàn)了符合晝夜節(jié)律的照明。晝夜節(jié)律指的是以約24小時為周期變動的生理節(jié)律。照明系統(tǒng)將1天分為5個時段，利用LED照明的光線表現(xiàn)晝夜變化，使住院人員等的生活周期保持穩(wěn)定。[!--empirenews.page--]

LED照明控制有助實現(xiàn)節(jié)能，采用前進行的模擬結(jié)果顯示，與不進行控制、輸出功率相同的LED照明相比，最多可削減30%的能源。與熒光燈器具相比，最多可削減90%左右的能源。

七、合肥率先使用陽光“點燈”的光導(dǎo)照明系統(tǒng)

合肥高新區(qū)在政府性投資保障房建設(shè)中，率先引進光導(dǎo)照明這一節(jié)能環(huán)保新工藝。目前，除了報道過的復(fù)興家園項目，永和家園三期和南崗第二復(fù)建點兩個項目也應(yīng)用了這種新技術(shù)。

據(jù)介紹，光導(dǎo)照明是直接利用光譜照明系統(tǒng)把陽光引入我們需要照明的場所，直接利用陽光減少碳排放，提升凈化生活環(huán)境。初步測算，該三個小區(qū)共安裝光導(dǎo)照明系統(tǒng)630余套，一套單價約2000元，總費用約50萬元(如果換成日光燈，大約需要5040盞)。利用該項新技術(shù)，白天約10個小時不需耗電，三小區(qū)全年可節(jié)省電費約80萬元。