刘木清：LED让照明学科发生的新变化

刘木清，复旦大学教授、博导，就职光源与照明工程系电光源研究所，教育部先进照明技术工程中心主任，国际电光源委员会执行委员，国家“863”半导体照明重大项目总体专家组成员，上海市照明学会副理事长。 中国之光网：您认为LED是如何颠覆照明行业的？LED整个基础、技术路线您认为将是什么思路？ 刘木清：这个题目很大，最近受中国照明学会的委托，负责组织行业内的科学家进行“中国照明学科发展报告”的编写，那就先说照明学科。这样不要用颠覆这个词。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。 下文讲到的LED的特点，将使LED的应用不仅仅是用于illumination（视觉照明）的概念，它将极大的促进LED在视觉之外的领域的应用，如农业照明、光动力治疗（不是医院照明）、LED光通信等，以及一些慢慢被想到的应用领域，这些是非视觉应用的概念。在英文里，有一个词为这些应用概括，即non-visual application。因为光源的非视觉应用太多了，没必要去每个应用造一个词，因此，笼统的叫non visual application吧。为了与英文的lighting、illumination及non-visual application对应。我在最近出版的“LED及其应用技术一书”中，特别用到三个词：照明、视明与非视觉应用，可能“非视觉应用”这个词太长，用“非视明”可能更合适。且由于“照明”两字的普适性，对一些具体的非视明应用，可以称作**照明，如农业照明、医疗照明等。 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，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。