LED對(duì)照明學(xué)科的改變及影響

一、LED改變照明學(xué)科的重心

照明學(xué)科是以光度學(xué)、色度學(xué)為學(xué)科基礎(chǔ)的，其中光度學(xué)是由科學(xué)家朗伯(Lambert)在1760年創(chuàng)立;而色度學(xué)則經(jīng)歷過比較漫長的過程，從CIE1931、 CIE1964、CIE1976多次對(duì)CIE色度系統(tǒng)進(jìn)行修正才完善;1974年，顯色性的評(píng)價(jià)指數(shù)基本確定下來。在此之后的近四十年里，照明學(xué)科本身沒有大的發(fā)展。究其原因，作為照明的物質(zhì)基礎(chǔ)的光源，包括熱輻射光源、氣體放電光源在光譜等基本形態(tài)上沒有大的變化，而以光度學(xué)、色度學(xué)為基礎(chǔ)的照明學(xué)科又能基本上滿足采用這些光源的照明實(shí)踐需要。

20世紀(jì)80年代，國外廠家首先發(fā)明了緊湊型熒光燈。之后近十年里各國都投身在其光效、顯色性、壽命研究中，并取得了較大進(jìn)展，以至于CFL成為目前室內(nèi)照明的最主要光源。而作為60年代的HID光源，一直是光源研究的熱點(diǎn)，并在燈具光效、顯色性、壽命等方面為此，該領(lǐng)域誕生了照明領(lǐng)域另一個(gè)重要的國際會(huì)議及其組織，即LS:XX會(huì)議及FAST-LS，并使LS會(huì)議成為照明領(lǐng)域除CIE之外的最重要國際會(huì)議。

一直以來，照明學(xué)科的重心是作為照明的物質(zhì)基礎(chǔ)的光源，而不是照明本身，LED的出現(xiàn)將改變這種局面。

近年來，LED技術(shù)快速發(fā)展，其中最重要的指標(biāo)之一—光效已從十年前的10lm/W左右提高到目前的市售產(chǎn)品的130lm/W，而實(shí)驗(yàn)室的樣品已達(dá)到300lm/W以上，而價(jià)格也很親民。同時(shí)由于LED器件的壽命、可靠性等都有了很大的提高，使得LED在尺度空間、光譜空間、時(shí)間空間的無限靈活性正凸顯出優(yōu)勢(shì)。目前LED在信號(hào)、顯示等領(lǐng)域已經(jīng)成為主流的光源;在視覺照明領(lǐng)域(室內(nèi)、室外等)，占據(jù)著領(lǐng)導(dǎo)地位;在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、通信等領(lǐng)域，近年來也在快速增長中。

在以上LED應(yīng)用前景中，都是基于LED三個(gè)無限靈活性。然而，目前LED的發(fā)展未能完全實(shí)現(xiàn)LED的這種靈活性，特別是LED光譜的無限靈活性。一般來說，LED的光譜半寬度為20~30nm，且可通過改變LED材料的摻雜實(shí)現(xiàn)可見光范圍的大部分光譜，由于可實(shí)現(xiàn)的各個(gè)中心波長的LED光電效率不同，特別是綠光LED的效率很低，目前商業(yè)產(chǎn)品仍然低于20%。因此，提高綠光LED的光電效率將是實(shí)現(xiàn)LED真正的光譜無限靈活性的必要條件。在LED綠光的效率尚未獲得較大發(fā)展之前，研究提高綠光LED的光電效率將是照明學(xué)科的一個(gè)研究重點(diǎn)。

二、 LED視覺科學(xué)內(nèi)容需要完善與補(bǔ)充

如前文所說，廣義的照明學(xué)科實(shí)際上包括視覺科學(xué)與非視覺科學(xué)部分。LED的靈活性決定了它廣泛的應(yīng)用前景，并拓展了照明學(xué)科中的非視覺部分;另一方面，LED也將促使照明學(xué)科中的視覺科學(xué)部分進(jìn)一步完善與修正。例如：