【现场直播】低碳照明·节能全球--LED照明设计、应用与创新论坛

主题：《LED技术发展动态》
复旦大学电光源研究所所长 梁荣庆

　　梁荣庆：大家好，今天非常高兴能与大家交流、分享，我今天所带来的报告是《LED技术发展动态》，LED分为上游、中游、下游，现在首先了解一下上游是什么情况？

　　在350mA/mm² 电源密度下，主流公司量产LED 的wall-plug efficiency(WPE)已超过60%，在小电流密度下(减少efficiency droop 的影响)WPE 已超过70% (已考虑encapsulation gain 的数值),因此LED内量子效率、光取出效率和电压效率都已接近90%。

　　目前，国际主流LED 公司如Osram，Philips Lumileds 等都已实现在6” Sapphire 衬底上GaN-based LED 外延片的量产。Patterned Sapphire Substrate (PSS) 因在提高外延片晶体质量，提高芯片light extraction efficiency 等方面的优势已被广泛采用(特别是2”和4”的PSS)。Sapphire 衬底目前仍然是LED 衬底主流。许多公司在8” 衬底上的外延生长研发也取得了突破。

　　此外，在氮化镓衬底上生产，有很多光、电性能非常好，相对来说成本是非常昂贵。美国公司是这个方面的创造者，这里面还有少量的问题，已经取得了很大的成就。氮化镓 LED 的”efficiency droop”产生机制和解决方案仍然是LED 研究领域最重要的课题之一，并且持续成为学术界和工业界争论的焦点。

　　LED的中游，现在工装用SMD，大功率的都是用陶瓷基底，现在究竟是小功率好还是大功率好？有的认为小功率成本低，光的设计方面，可能更灵活一些；小功率产品的设计，把光源通过短光板的技术直射出来，可以非常的灵活。但是大功率在很多场合下，大功率具有更大的优势。在工装上面，LED芯片架构和不同工装平台的优化，是很重要的问题。如何达到最高的系统效率，可能是将来发展的方向，大家知道目前荧光粉的一些工装层面能量的重要来源的优化，这是中游现在解决的深化研究的问题。

　　现在主流LED工装产品显色指数80%，一般是110-140LM/W，效率还可以提高30%，现在Cree公司宣布白光LED效率已经达到276LM/W，芯片面积是1.3毫米X上1.3毫米。

　　现在LED的发展，最重要是下游。对中国来说，上游对这个技术上有所缺失、技术被国际上的技术垄断；中游的情况也是差不多；这种金字塔的形式下，最重要现在看LED是不是能在下游设计出更好的产品、价格能够更合理。

　　在固态照明领域，除了简单地替代传统光源外。LED光源为照明设计提供了更多的应用，一些热门的研究应用开发、通过LED可以实现照明产品的最高功率，大大减少生产的不可避免的能量损耗。现在随着LED的发展，最大特点是用智能控制它，现在国外的欧司朗公司，可以做不同颜色LED配置的白光，对他们的色温、显色指数进行调控，即使整个性性能变化的情况下，仍然保持稳定的最好的白光，如果用各种颜色的白光，可以达到90%以上。

　　通过光学设计、根据LED点光源，我觉得LED并不是简单的取代传统光源。因为LED本身也很多特点，怎么把LED特点发挥出来，这是非常重要的。随着LED点光源的发展，不断有新的LED的灯具出现，我记得我们在四五年前，有一次会议上：当时与照明方面的专家们一起讨论，大家对LED存疑，认为没有发展前途。有的专家断言LED没有发展前途，主要是因为是点光源，眩光很厉害，怎么作为照明用的光源？现在发现情况完全不一样，已经从劣势转为优势，可以做各种各样超薄的、高照度、好光感的灯具不断的出现。

　　马上有一些案例给大家看一看，有一些可以实现照明灯具的超薄设计、光源隐藏起来，对一些短光板的设计，控制光的分布，这是现在国内外设计灯具方面的方向。而不是直接通过光的照射，应该通过间接光的设计。即使使用大功率LED的情况下，达到看不到光源，只看到发光面。还有一种是柔性的光引擎，用LED做成大型的光引擎，根据你的需要去采取面积来利用。

　　刚才我介绍的Cree公司的150毫米的，六英寸的碳化硅的衬底，已经开始投入市场；东芝的有八英寸250毫米的硅衬底也投入市场，衬底的面积逐渐向大的面积发展。这就是我刚才说的柔性的衬底，柔性的光引擎，它的的一些参数，尺寸在宽度上可以1-11英寸，长度可以80英尺，根据你自己所需要不同的大小，可以进行运用。

　　现在介绍一下一个案例，在飞利浦公司ArcForm：这个灯具是去年4月的设计，这款灯具很多应用。形状是一个弧形的样子，在这个上面大家看看，通过边缘的地方，用LED做成四个地方，镶在边上，上面是反光板，最底下的地方是光的一种材料，可以提供光分布的设计，这样的光应用，它可以做初步统一尺寸，这是在边上热传递，然后通过一个短光板进行一种反射，这个东西我们LED在新的设计里面，材料也起到非常大的作用。过去LED设计光的时候，通过透镜，透镜的光比较生硬，新有的材料，这个材料就是一种通过纳米材料，可以对光束进行控制。我可以让它变成椭圆、一条线都可以，甚至让光的方向改变，它的透光率可以达到95%以上；过去的透光率是60%，它可以把光设计到，光的分布非常均匀对称。我们可以完全是对称的光源进行更好的设计，一种形式可以做一系列的，各种各样的大小，根据你场合的不同，给出的照明产品不同，这是大学餐厅里面的照明、教室里面的照明，会议室的照明，这种ArcForm都是这种灯具，但是面积、形状大小也是不一样的。

　　我觉得这一款产品，把LED的特点、长处充分的发挥出来，照明的效果会非常好，是我们传统照明所达不到的效果，尺寸可以是各种各样，根据场景的需要，有两英尺、四英尺，有各种各样的参数，安装非常简单，上面有展示，大家可以看到，一般都可以自己做，这个跟ArcForm的不一样，这是平板灯，这个平板灯，是学校里面办公室的过道里面，Cree公司帮我们装的，我们光学楼，从事光学研究的人，他们一致反映光环境有了质的变化，非常的好，而且是非常薄的超薄型。

　　我们LED重大的特点就是要智能，我们怎么能达到智能化的控制？智能是通过传感器配合，进行各种各样智能的调控。很早以前大家知道，在一个房间里面，有三盏灯，里面光彩比较暗，靠近窗口的时候，光线比较强，我怎么使得它保持统一的照度，又可以节约能源？，刚才ArcForm的形式可以做到，充分利用自然光，通过自然光跟光源之间的配合，达到一个总的照度，达到均衡的照度，每一个时刻都在不同的变化，我又智能的控制它，达到非常好的节能效果，又可以达到最好的光环境。用各种各样智能照度，通过不同的照度，可以节约非常多的能源，这上面我们通过各方面，通过你在使用当中，通过这种智能控制，最后能源控制，可以节省大概50%-75%，如果把LED很好的应用起来。

　　LED还有一些特殊领域的运用：LED可见光通信。这也是我们学校正在做的一件事，我们学校走在国内的前沿，今后在飞机上，通过灯光可以，因为LED反应速度足够快，这也是特殊方向。LED在非视觉照明应用—植物补光，在传统光源做不到的地方植物补光，过去传统光源也有做，越是节能越能体现它的效果。LED还有一个重大的优点：可以调配不同颜色的植物，它希望有不同颜色的光，自然界本身不需要绿色，所以把所有的绿色反射回来，我们这时候，绿色要用普通光源，绿光是浪费能量，我们可以调配出来光源，只有蓝光和红光。

　　我们在江苏生产大米的基地，他们经常问我们能不能用LED的诱虫？我们用LED设计出诱虫最好的光束，用太阳能电池板结合起来。LED美容各方面，LED在国外的时候，一个法国共同举办LED方面的讨论会，法国的一个专家，欧洲非常有名的，他提出了LED的问题，现在发展到今天，三年过去了，这个情况发生了什么变化?首先LED光最节约能源，LED的显示指数跟色温怎么样?是不是达到满意的色温，LED是不是稳定的?能发出稳定的光，有没有闪烁？能够长的寿命，这都是他提出的疑问。LED的响应速度特别快，一打开就亮了，还有光的可调性，与我们现有传统光源的替换怎么样?还有大家关心的问题，电池干扰、有害的材料、是不是有毒、有害？是否可循环?是否可以做的很小？是不是有长的寿命？是不是能够保持价格低廉？这个问题，当时是什么情况?光是节能的，这是没有问题，当时对这个问题，认为显色指数和色温是不是有疑问?比传统光源更胜一筹，有疑问，是不是稳定光源?当时认为有点问题，可调控，可最快响应是没有问题的，蓝光这一块?电池干扰、电池辐射也有疑问，可循环性比较差?做了比较之后发现没有问题，长寿命也没有问题，但是价格昂贵，这是三年前的情况，今天这个问题没有了，好的光，显色指数我们可以做到90%以上，色温完全可以调配，没有闪烁，可以做非常稳定的光，出口完全可以一样，也没有任何问题，现在这种蓝光，照明碰到的问题，经过很多的验证和测量分析，实际上在LED行业，并不传统行业的蓝光更加有难度，根本不是问题，还有电池干扰，现在也没有那么多问题，还有价格下降，正在逐渐的下降，便宜下来也没有问题，LED从发展的情况看，非常的激动人心，很多的问题基本上不是问题。是不是可循环的?材料循环，芯片部分也不是很严重的问题。

　　我们下一步要做哪些东西?做一些再深入的研究？我们将会做一些高质量的研究、一些标准的制定、技术的发展、新的光源、灯新具的设计和不断的发展、新的法规以及照明知识的培训和普及还有视觉科学。不同的光在不同的场所有何不同？（如研究飞行员、驾驶舱里面机长长时间在LED光源下跟传统光源感受有什么不一样?）现在LED在社会上已经普遍了，市场支持，我们怎么推动市场?现在有电商，各种各样的渠道建立自己的渠道，销售的渠道，我们如何做到最好的新的光源系统？这些都是我们在座的各位需要共同努力的方向和发展。今天我的演讲到这里，谢谢大家!

　　主持人：非常感谢梁所的精彩演讲。随着技术的不断发展和成熟，特别是在这个倡导低碳环保的新环境下，LED产业的发展前景是不可估量的。

　　光环境专家雷士照明自成立以来在室内照明领域就一直有着不俗的成绩，2010年上市至今，更是成为照明行业的领头羊，拥有无法超越的行业地位。技术的不断革新，也推动着雷士照明在室内LED灯具的创新。接下来，让我们以热烈的掌声欢迎雷士照明总经理王镇堃带来《雷士LED技术研讨》。