照明技術(shù)手冊(cè)

照明技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)是光源。因此，照明技術(shù)的發(fā)展是基于光源技術(shù)的發(fā)展的。自20世紀(jì)90年代三位日裔科學(xué)家赤崎勇、天野浩和中村修二在GaN基藍(lán)光LED技術(shù)取得的重大突破以來(lái)，LED技術(shù)快速發(fā)展。這也強(qiáng)有力地推動(dòng)了照明技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)并將對(duì)照明技術(shù)產(chǎn)生巨大的變革，包括如下幾個(gè)方面：

1、照明的主流光源將轉(zhuǎn)為L(zhǎng)ED

目前，大功率LED商業(yè)化產(chǎn)品的光效已經(jīng)達(dá)到150lm/W以上，壽命達(dá)到30000小時(shí)以上，這些使LED的綜合性能已經(jīng)超越了其它光源。

同時(shí)，除很大的功率外，LED燈具的價(jià)格已經(jīng)接近其它光源組成的燈具。因此，相對(duì)來(lái)說(shuō)，LED已經(jīng)具有一定的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，LED的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品光效已經(jīng)達(dá)到300lm/W以上，且通過(guò)合理的散熱設(shè)計(jì)，50000小時(shí)以上的壽命是完全可以達(dá)到的。原理性上說(shuō)，其它光源在光效與壽命方面提升的空間不大。因此，可以預(yù)計(jì)，LED成為照明市場(chǎng)的主流光源應(yīng)該是指日可待。

2、LED器件技術(shù)的研究將主要集中于綠光LED效率的提升

半導(dǎo)體照明技術(shù)的核心器件——LED，目前紅光LED及藍(lán)光LED都具有較高的光電效率，但是綠光LED的光電效率很低。這限制了LED光譜靈活性的實(shí)質(zhì)性應(yīng)用。因此，提升綠光LED的光效是LED器件最重要的研究課題。但目前的GaN基LED技術(shù)路線遇到很大的技術(shù)瓶頸，無(wú)論是現(xiàn)有技術(shù)路線還是創(chuàng)新的技術(shù)路線都有待研究。

3、LED器件技術(shù)的另一個(gè)研究將是窄光譜LED器件的研究

單個(gè)LED較窄的光譜寬度將有助于真正實(shí)現(xiàn)組裝LED光譜的無(wú)限靈活性。這將使LED的應(yīng)用前景更加廣泛。同時(shí)，目前LED的一個(gè)主要應(yīng)用——LED顯示中，若能使單色LED的光譜寬度變小，將可以實(shí)現(xiàn)更大的色域空間。而這是一個(gè)很大的應(yīng)用領(lǐng)域。

4、普通照明用的白光LED將逐步轉(zhuǎn)向RGB方式實(shí)現(xiàn)

普通照明用的光源都是以白光或接近白光的形式呈現(xiàn)。目前綜合性價(jià)比最高的、也是市場(chǎng)上主流的白光LED，都是藍(lán)光LED加YAG熒光粉的方式實(shí)現(xiàn)的。但是，理論上RGB的方式具有更高的光效，而且采用RGB的方式將使燈具可以調(diào)光、調(diào)色，甚至調(diào)顯色指數(shù)等。因此，隨著綠光LED光效的提升，相信RGB方式(進(jìn)一步延伸為3個(gè)或3個(gè)以上單色LED混色)將成為主流的白光LED模式。

5、光源的顯色性的表征將是一個(gè)長(zhǎng)期的爭(zhēng)論過(guò)程，以光譜形式的表征或許是終極的結(jié)果

目前表征光源顯色性的參數(shù)主要是顯色指數(shù)。但是，這是建立在傳統(tǒng)光源的有限的光譜形式基礎(chǔ)上的。而LED光譜的無(wú)限靈活性將使這種表征出現(xiàn)問(wèn)題。可以預(yù)計(jì)，如果LED實(shí)現(xiàn)了真正的光譜無(wú)限靈活性，那么任何一種單參數(shù)的顯色性表征實(shí)際上都將是有缺陷的，終極的表征方式應(yīng)該是光譜本身。

6、光源的應(yīng)用將包括視覺(jué)應(yīng)用與非視覺(jué)應(yīng)用兩個(gè)基本方面

LED在光譜組裝方面的靈活性，使得可以通過(guò)光譜組裝，實(shí)現(xiàn)各種視覺(jué)與非視覺(jué)的優(yōu)化應(yīng)用，如農(nóng)業(yè)照明、醫(yī)療照明、LED可見(jiàn)光通信等。但相對(duì)而言，LED應(yīng)用在非視覺(jué)領(lǐng)域，還有多個(gè)問(wèn)題需要解決，包括：怎樣的光照條件是最優(yōu)化的，LED的價(jià)格還需進(jìn)一步下降等。前者是科學(xué)問(wèn)題，而后者是產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題。

7、照明技術(shù)將與信息技術(shù)進(jìn)行深度的融合，誕生智慧照明

LED易于控制及本身是半導(dǎo)體器件的特點(diǎn)，加上燈具與人類生活的關(guān)聯(lián)性，即有人的地方必有燈具，這樣燈具是信息技術(shù)的一個(gè)很好的物理載體。因此，LED可以與信息技術(shù)進(jìn)行深度的融合，將誕生智慧照明。這將是未來(lái)LED照明技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。

8、燈具的外觀形式將具有很大的創(chuàng)新潛力

目前多數(shù)的LED燈具包括LED球泡燈、LED筒燈、LED燈管等，在形式上都是為了迎合人的消費(fèi)習(xí)慣，而這是不是最優(yōu)的燈具機(jī)械形式還有待研究。至少，LED燈具未來(lái)的機(jī)械形式存在很大的創(chuàng)新空間。

9、OLED將在顯示領(lǐng)域占據(jù)重要位置

相對(duì)于以近似點(diǎn)光源發(fā)光的LED，OLED是以面光源形式發(fā)光的。因此，未來(lái)LED占據(jù)照明應(yīng)用(視覺(jué)應(yīng)用與非視覺(jué)應(yīng)用)的絕大多數(shù)市場(chǎng)后，OLED仍然在顯示領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢(shì)。

10、天然光照明將受到重視

近年來(lái)，節(jié)能照明、健康照明與生態(tài)照明受到了很大的重視。而利用太陽(yáng)光實(shí)現(xiàn)照明，自然成為最佳的選擇。因此，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，天然光照明會(huì)受到越來(lái)越多的重視。

由于LED在尺度、光譜、時(shí)間三個(gè)空間的巨大靈活性，未來(lái)LED的發(fā)展可能誕生出許多創(chuàng)新性的應(yīng)用與概念，這值得期待。這是基于人工光源的照明的發(fā)展趨勢(shì)。與此同時(shí)，隨著人們綠色環(huán)保生態(tài)理念的不斷加深，天然光采光照明也將獲得更大的發(fā)展。