劉木清：LED讓照明學科發(fā)生的新變化

劉木清，復旦大學教授、博導，就職光源與照明工程系電光源研究所，教育部先進照明技術工程中心主任，國際電光源委員會執(zhí)行委員，國家“863”半導體照明重大項目總體專家組成員，上海市照明學會副理事長。 中國之光網(wǎng)：您認為LED是如何顛覆照明行業(yè)的？LED整個基礎、技術路線您認為將是什么思路？ 劉木清：這個題目很大，最近受中國照明學會的委托，負責組織行業(yè)內(nèi)的科學家進行“中國照明學科發(fā)展報告”的編寫，那就先說照明學科。這樣不要用顛覆這個詞。照明是一門科學。作為一門科學有其本質(zhì)的東西，這些東西是不能被顛覆的。比如說，大到光度學、色度學的基本理論，小到道路照明的要求，室內(nèi)照明的要求。這些是照明學科的基本東西。隨著技術的發(fā)展會進一步的發(fā)展，但是不會被顛覆。但是，這些都是視覺照明的概念，LED會讓照明學科發(fā)生很大的變化，這主要體現(xiàn)在： 1.照明學科的發(fā)展將向更寬廣的領域發(fā)展。應該說，傳統(tǒng)光源的限制，使得照明學科主要是研究視覺照明的，因為光源的主要用途也就是用作人眼看清世界，盡管也有少量的其它用途，但是相比視覺應用，那是小很多的。因此，實際上，照明學科很多年來一直是視覺照明的學科。CIE在此領域是世界的權威，壟斷該領域的發(fā)言權。 在英文里， 有關照明的詞有兩個，分別是lighting與illumination，這兩個詞，即使是英語為母語的人也說不清楚它們的差別。我曾經(jīng)特意請教CIE前主席Van Bommel教授，但是得到的答案是不明確的。再請教國際電光源委員會主席英國的Devonshire博士，熱情的該博士給我很長的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。 下文講到的LED的特點，將使LED的應用不僅僅是用于illumination（視覺照明）的概念，它將極大的促進LED在視覺之外的領域的應用，如農(nóng)業(yè)照明、光動力治療（不是醫(yī)院照明）、LED光通信等，以及一些慢慢被想到的應用領域，這些是非視覺應用的概念。在英文里，有一個詞為這些應用概括，即non-visual application。因為光源的非視覺應用太多了，沒必要去每個應用造一個詞，因此，籠統(tǒng)的叫non visual application吧。為了與英文的lighting、illumination及non-visual application對應。我在最近出版的“LED及其應用技術一書”中，特別用到三個詞：照明、視明與非視覺應用，可能“非視覺應用”這個詞太長，用“非視明”可能更合適。且由于“照明”兩字的普適性，對一些具體的非視明應用，可以稱作**照明，如農(nóng)業(yè)照明、醫(yī)療照明等。 因此，未來照明學科的發(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)基礎的光源，傳統(tǒng)的光源不會消亡，但是會淡出，可能在不久的將來，LED將是主流光源，這點10年前基本不這樣說， 但是現(xiàn)在估計很少有人不相信了。LED作為主流光源的影響表面上是對行業(yè)的影響，下文將敘述。但是對照明學科的發(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稱照明）。這些光源由于在尺度、光譜及時間等空間的不靈活性，造就了照明學科的重心是照明的物質(zhì)基礎“光源”，在光源的研究成熟之后，照明學科基本也就沒有大的發(fā)展。我們看到，照明學科在20世紀前半葉有很多研究成果，但是在CIE1931、CIE1964及CIE1976的色度系統(tǒng)，1974年最后一次大的進展即顯色指數(shù)確定下來之后，照明學科基本沒有大的進展，甚至快接近“照明工程”了。這主要是，照明的物質(zhì)基礎光源太不靈活了，換言之， 就是那么幾種光源，把他們的應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?，將使這種局面有很大的變化： （1）. LED器件的主要指標與價格尚未達到技術成熟時，特別是綠光LED有待進一步技術進步。因此，在一段時間內(nèi)，發(fā)展LED技術仍然會是我們照明學科的一個重要部分。但是，目前LED已經(jīng)發(fā)展到可以在很多領域獲得應用。因此，照明學科的重心將逐步回歸到照明，即光源的應用，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科的巨大研究機會。因為，LED的高度靈活性將造就LED的廣闊應用領域，而在各種應用領域中，又是由于LED的高度靈活性而存在一個最優(yōu)的應用選擇，這是學術的問題，即研究機會。典型的例子是LED植物補光，與人眼存在由于不同的波長 V(λ)值不同類似，植物補光也存在不同波長的補光效率不同，即存在所謂的光配方的概念。目前的這個研究還處于初始階段。