全球LED照明领域顶专家论战：国际先进照明技术哪家强？

　　全球照明领域最顶尖的科学家和知名专家汇聚一堂，带来了一场精彩绝伦的前沿技术饕餮盛宴，议题包括LED材料与创新结构，LED在农业、医疗、白光通信等领域的创新应用，照明对人体健康的影响，光源颜色质量评价。

　　ALST是由国际电光源委员会(FAST-LS)与复旦大学先进照明技术教育部工程研究中心联合主办的高端会议。

　　据国际电光源委员会(FAST-LS)主席RobinDevonshire(本次会议外方主席)介绍，因意识到科研、设计、制造和工程等中国照明领域相关人员对照明前沿技术的迫切需求和高兴趣度，希望通过与复旦大学先进照明技术教育部工程研究中心合作建立研讨会机制(ALST)，与国际电光源科技研讨会(LS会议)形成密切配合，定期向中国的照明团队、特别是科研人员，分享照明相关知识，旨在搭建一个中国与国外LED相关领域学术界和企业界人员的交流合作平台。

　　复旦大学副校长金力院士、国际电光源委员会(FAST-LS)主席RobinDevonshire、中国照明学会理事长徐淮、中国照明电器协会理事长刘升平、工程研究中心技术委员会主任庄松林、复旦大学学术委员会副主任工学部主任王威琪院士等一众领导嘉宾和400多位代表出席了本次会议。复旦大学先进照明技术教育部工程研究中心主任刘木清(本次会议中方主席)主持会议开幕式，期间，复旦大学先进照明技术教育部工程研究中心举行了成立揭牌仪式。周太明教授，叶关荣教授，张国义教授，王钢教授，梁荣庆教授及RobinDevonshire教授等主持了随后的大会正式报告。

　　HowardCooper，法国医疗与健康国家研究院人眼中的蓝光感受器-照明需兼顾非视觉功能

　　最近，人们在视网膜的神经节细胞里又发现了一种含有新的感光色素的细胞，光敏黑色素细胞。虽然这些细胞的数量在视网膜总细胞数中的占比很小(小于百万分之三千)，但与绝大多数视网膜细胞仅负责单纯的视觉功能相比，这些细胞所参与并发挥重要作用。人体各种非视觉功能的范围是非常广的，例如根据外界环境的昼夜长短调节生理结论和睡眠觉醒周期，瞳孔收缩，节律型激素的分泌，新陈代谢，心跳速率，身体核心温度，清醒及认知功能等。当动物(或人类)完全失去锥状细胞和杆状细胞后，它们的视觉功能完全丧失，但非视觉功能依然正常;反之，如果光敏黑色素细胞缺失，那么动物依然具有正常的视觉，但非视觉功能将受到影响，睡眠及生理节律将受到影响。最近，研究发现光敏黑色素细胞对视觉也有重要影响，它可以激活视皮质，促进更高级的大脑皮质中枢的唤醒。基于上述描述不难看出，在所有的感光细胞中，光敏黑色素细胞在人体对光的反应中发挥着广泛的作用。

　　光敏黑色素细胞的感光灵敏度在480nm的蓝光附近达到最高。这类细胞对光线的反应与锥状和杆状细胞截然不同。光敏黑色素细胞需在较大光强的刺激下才会开始活动;光强不同，细胞的响应也有所不同。而且，细胞会在接受光刺激后的一个较长时段内一直处于活跃状态。因此，光敏黑色素细胞可被看作大脑对于外界辐照度的探测系统。由于光敏黑色素细胞对蓝光最敏感，所以许多研究都强调接受蓝光照射对于促进人的夜间睡眠，提高白天清醒度具有重要作用。但蓝光的照射是把双刃剑，蓝光照射究竟起到正面还是负面的作用取决于很多因素，例如被照时长，光强，光谱组成等。因此，未来的照明技术对科学界和工业界提出了新的挑战，即如何优化人工照明环境，使人们可以在视觉及非视觉功能上均获得更好的体验。

　　罗毅，清华大学半导体照明关键技术及其展望

　　在半导体照明光源系统层面，虽然近年来半导体照明市场呈现爆发性的增长，发展势头很好，但以下瓶颈问题妨碍了其进行更大规模的推广应用：配光不够多样，成本较高等。罗毅教授表示，其项目组在国内较早提出在LED芯片外面构建一个三维自由光学曲面来调控其光线行为，以在照明平面内实现所需的照度/亮度分布。首先，我们提出了基于分离变量能量映射构建三维自由光学曲面的方法，并系统研究了坐标系选择、能量映射网格产生、三维表面构型、法向矢量误差校正等关键步骤。对于具有一定尺寸的小面积LED芯片，提出了基于实际需求的反馈修正方法。此外，研究了路面亮度、照度之间的关系，通过优化三维自由光学曲面的设计实现了人眼舒适的道路照明。基于此系列技术研发的实现条状均匀照度分布的三维自由光学曲面已经实现产业化，所研发的同时具有优异照明效果和良好节能效果的半导体照明光源已经很成功应用于人民大会堂、深圳高速等国内27个省市的照明工程中。

　　罗教授还提出了三维自由光学曲面的两步设计法，首先设计一个高精度的、适于快速计算的初始三维光学曲面然后依次以控制照明区域边界、照明区域内的光分布为目标对其进行优化。仿真结果表明，该方法能同时实现高效率和高均匀度。

　　林燕丹，复旦大学常见物品的记忆色文化差异的研究—颜色质量评价体系研究进展报告

　　CIE所推荐的通用显色指数Ra在实际应用中遇到越来越多地问题，与此同时，相应的改进或替代方案也陆续被提出。其中之一具有代表性的就是记忆色指出MCRI。它的基本理念是，光源的显色质量通过在它照射下的一系列常见物品的颜色与它们在人们脑海中记忆的颜色的相似程度来评价。两者匹配度越高，光源的显色质量越好。这种相似性是通过相似性分布函数来亮化的。研究表明证明记忆色指数与主观喜好度之间具有很高的相关性，但文化差异的影响对记忆色来说并不能成为一个重要的因素。

　　记忆色指数作为CIE技术委员会TCI-91(白光颜色质量评价新方法)所采纳的众多指数之一，它对颜色质量从喜好度的维度有着很好且稳定地预测，因此被认为在超市、化妆店等注重显色质量的场合拥有广泛的应用前景。它与感知差异指数FCI、肤色偏好指数PS等一起，有助于构建一套专业、全面且能够符合业界需求的颜色质量综合评价体系。

　　RimantasVaicekauskas，立陶宛Vilnius大学固态照明的色彩还原：更好的计量及应用

　　据Rimantas介绍，固态照明技术在光效方面提高迅速，但显色质量仍然有问题。一般显色指数(CRI)由国际照明委员会(CIE)于1964年引入，衡量八个颜色测试样品的颜色还原性与参考标准光源(黑体或白光)的比较，作为照明行业的单一标准已沿用了几十年。在千禧年结束之际，随着基于直接发光和荧光粉转换LED的固态照明技术的发展，使光源的外观和光谱功率分布(SPD)有了很大的变化。对LED光源显色指数性能的评估产生了大量有争议的数据，这导致2007年CIE得出这样一个结论：“当一组光源中有白光LED时，CIE的CRI评价方法一般不适用于决定一组光源显色性能的好坏次序。”表性的就是记忆色指出MCRI。它的基本理念是，光源的显色质量通过在它照射下的一系列常见物品的颜色与它们在人们脑海中记忆的颜色的相似程度来评价。两者匹配度越高，光源的显色质量越好。这种相似性是通过相似性分布函数来亮化的。研究表明证明记忆色指数与主观喜好度之间具有很高的相关性，但文化差异的影响对记忆色来说并不能成为一个重要的因素。

　　记忆色指数作为CIE技术委员会TCI-91(白光颜色质量评价新方法)所采纳的众多指数之一，它对颜色质量从喜好度的维度有着很好且稳定地预测，因此被认为在超市、化妆店等注重显色质量的场合拥有广泛的应用前景。它与感知差异指数FCI、肤色偏好指数PS等一起，有助于构建一套专业、全面且能够符合业界需求的颜色质量综合评价体系。

　　MarcTernisien，法国等离子体与能量转换实验室柔性OLED：现有技术回顾

　　节能是当今时代的重要议题。近几年，LED光源的性能大幅提升，一些示范性的LED照明工程充分说明了其节能的优势。作为固态照明的一个分支，用于普通照明的有机发光二极管(OLED)目前还处于实验室研究阶段。目前市场上所能见到的用于照明或显示的有机电子器件数量很少，且性能(效率和寿命)还远未达到普通照明的要求。尽管如此，这些器件在普通照明还是展现出了一些吸引人的特质。比如，OLED是一种面光源，可实现大面积照明，它的眩光小，厚度小(连同基板只有几毫米厚)，灵活可弯折(易与现有设备整合)，均匀度好。

　　当前市面上销售的OLED产品均是基于玻璃基板，用于普通照明的可弯折OLED还少之又少。用于普通照明的可弯折OLED是不是永远都是一个梦，还是这个梦已经实现了呢?Marc在报告中回顾了柔性OLED的最近进展，并探讨了现有技术遇到的问题以及未来如何通过研究来解决这些问题。

　　江风益，南昌大学硅衬底薄膜型GaN基LED进展与应用

　　江风益教授提出了厚膜LED和薄膜LED的概念，提出厚膜LED白光“各向异谱”和薄膜LED白光“各向同谱”性质。江教授指出硅基LED在制备薄膜LED的优势，并提出了独特的制备硅基LED外延薄膜的方法，利用在基片上分割单元，片区生长，减少薄膜中所受到的内应力，避免薄膜的断裂，生长出高质量的薄膜，并用于制备LED。此外，LED外延芯片还面临一个重要问题，即芯片电流注入不均匀性，导致在电极下方电流拥挤，发光最强，但发出的光容易被电极阻挡，造成LED整体发光效率变低。为解决此类问题，江教授提出在电极下方利用独特技术制备高阻层，避免电极下方电流拥挤，改善芯片的发光均匀性，提高LED的效率。此外，江教授还回顾了硅基LED的发展史，指出未来硅基LED的发展趋势，并展望我国硅基LED的优势，为开辟我国具有自主知识产权的LED核心技术提供方向。

　　王新强，北京大学面向下一代发光器件的衬底研究

　　王新强教授在报告中表示，近十年来，以GaN基LED为核心的半导体照明产业迅猛发展，产值巨大。当今的半导体照明往绿色高效照明和超越照明进一步发展，要求GaN基LEDs具有更高效率和更低成本。利用GaN实现同质外延，不仅可以解决氮化物外延材料缺陷密度高的问题，且可以发展垂直结构的发光器件，是实现大功率、高效率和高速LEDs的优选方案。

　　王教授研究了GaN基自支撑衬底的HVPE外延生长及其剥离技术。考虑边缘效应和弯曲情况，建立三维应力模型，研究了GaN不同晶面在不同应变条件下的表面释放能，推导了GaN厚膜自分离发生的条件。建立自分离断裂模型，提高了自分离率，实现了具有高分离率的GaN自支撑衬底。

　　蒋寻涯，复旦大学基于新型光子学材料的LED和激光仿真设计

　　严格全波仿真设计在现代LED/激光等光源设计中处于极其重要的地位，随着近二十年光子学的发展，以光子晶体、特异介质为代表的新光学材料越来越广泛地应用到LED/激光的创新设计中，所以，新的仿真工具不但要能够仿真增益材料，还要面对新型的光子学材料的挑战。这些明显超出了很多传统的仿真方法的能力。而时域有限差分方法(FDTD)在近二十年也取得了长足的进步，我们通过发展此算法，几乎可仿真所有的光电材料，包括增益、非线性、旋光、光子晶体、特异介质等，其核心就是就是建立正确的物质与光相互作用的模型。基于此算法，蒋教授表示，通过仿真设计，研究了“利用光子晶体提高LED宽频出光效率”、“蓝宝石层厚度和金字塔结构对出光效率的影响”等课题。

　　张雄，东南大学用于制备紫外LED的AlGaN基III族氮化物材料的MOCVD外延生长和表征研究

　　张教授的报告介绍了采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在C面蓝宝石衬底上生长AlN和AlXGa1-XN(X=0~0.73)外延层。利用X射线衍射谱(XRD)、光致发光光谱(PL)、角度分辨X射线光电子能谱以及扩展X射线吸收精细结构光谱(EXAFS)，定量地和系统地分析了AlXGa1-XN外延层的结构和表面特质。实现结果表明，由于Al相对O较高的化学亲和势，暴露在空气中的AlXGa1-XN外延层容易氧化，表面覆盖薄的铝氧化层。EXAFS分析结果表明，Ga-N和Ga-Al的键长与Al组分无关，而Ga-Ga的键长与Al组分之间存在某种函数关系。本研究有助于了解和控制用于制备高效率紫外LED所必要的AlGaN材料的表面特性。

　　张善端，复旦大学高功率密度紫外LED封装及其在光固化方面的应用

　　作为一项节能环保技术，紫外光固化已在很多工业领域中得到了应用，如印刷、包装、光合成、家具等。紫外LED具有高效率、长寿命、快速开关、设计灵活的特点，在波长365nm以上的紫外应用中占有重要的地位。但热性能特别是从LED芯片到热沉的热传导是200W以上高功率LED灯具的应用瓶颈。最近，氮化铝(AlN)由于优越的导热率和绝缘性而受到关注。在报告中张教授介绍了一种用于高功率密度LED模组的包含铜板和AlN板的三文治封装结构，其中铜板取代印刷电路板的铜箔作为导电极。采用输入功率密度150W/cm2的模组，设计制造了系统功率10-30KW的紫外LED光固化设备，并成功用于木地板行业。

　　GiedreSamuoliene，立陶宛农业与森林研究中心发光二极管在光生理学上的应用

　　光是影响植物重要生长过程的最关键因素之一。植物的色素系统会吸收特定波长的光并对其他光照指数，如光周期和光强，发生生理反应。因而，光合作用、形态建成以及其它光生理过程均取决于植物的内生机制与外界因素的持续相互作用。这些重要因素可以控制前面提及的生理过程，包括自主调节(例如基因型、顶端分生组织的尺寸，植物的发育水平，物种)、外部调节(例如光照周期，春化，脱春化)以及新陈代谢的影响(例如糖和/或抗氧化剂的组成和比例)。基因研究表明，植物对光线的响应不是通过简单的线性信号传导回路完成的;这一过程是由各种类型的光感受器所产生的各种交互式信号成分通过复杂的网络整合而成的。在本次报告中，我们将主要探讨LED照明在植物培养，生长，发育，新陈代谢改变，植物化学成分改变，抗氧化响应等方面的应用。

　　杨其长，中国农业科学院LED在设施园艺应用现状及前景

　　设施园艺是一个能耗相对较高的产业，其中人工光能耗占有相当的比重，减少人工光能耗是实施设施园艺节能的重要课题。LED不仅具有体积小、寿命长、耗能低、波长固定与低发热等优点，而且还能根据植物需要进行发光光谱的精确配置，实现传统光源无法替代的节能、环保和空间高效利用等功能。本次演讲通过对LED在设施园艺领域研究现状的阐述，重点介绍了园艺作物的光合特征及其对人工光源的需求，LED光源特性及其在设施栽培、组织培养、植物工厂和太空农业等方面的应用进展，同时对LED在人工补光、植物工厂、生命保障系统以及新能源结合等方面的应用前景进行了分析和展望。

　　曾宇，中国电信股份有限公司北京研究院基于移动终端的可见光成像通信技术

　　中国电信在2013年开始基于移动终端的可见光通讯系统研究，并积极参与行业、国内、国际的标准组织。可见光作为传输载体具有经济、便捷、快速、不受传统通信信号质量限制等优点，可方便应用于相对封闭的空间内。在行业应用领域，大型商场、银行等可以利用商场内的LED灯作为小型传输“热点”，发布各种商品的广告与促销信息、电子会员卡、商场APP客户端等。对于旅游行业，利用可见光通讯技术可实现景区的信息化管理和相关统计信息分析。基于可见光的通信技术，是未来近距离通讯技术的发展趋势。借助整个产业链以及移动运营商在移动网络商用部署、网管研究中获得的良好技术、知识和人才积累，可以更好地促进见光通信关键技术的开发、研究和验证。

　　孙庆成，台湾国立中央大学高效荧光转化白光LED的光学和颜色性能

　　在本次讲座中，孙教授从荧光粉转换成白光LED封装效率谈起，探讨了一种采用优化封装结构的荧光粉转换白光LED的光效极限。这些LED采用同种封装但具有不同色彩还原性能(CRI)。为了了解LED发出的光通量入射到目标物体的情况，引入了系数的概念。结合照明对人的影响，着重讨论了几个典型的案例。发现低光效的光源可以比高光效的光源“显得”更明亮，即低光效的光源具有更高的照明光效(ILE)。因此，照明中我们采用ILE来代替普通的光效指标。

　　刘木清，复旦大学LED光谱组装及其应用

　　LED的体积小，光谱窄及开关时间短的特点使得LED实际应用时可以通过多个LED进行光谱的组装，以产生各种应用所需要的光谱。该特性使得LED非视觉领域具有很大的应用前景，并使视觉领域的应用具有很大的灵活性。报告中刘教授研究了LED在视觉应用领域基于效率、色温与显色指数的最优解，也探讨了在颜色显示中扩大色域的途径，最后基于这些可能的应用提出了对LED本身发展的建议。

　　ClaudeGronfier，法国医疗与健康国家研究院光生物效应：对人体健康的影响

　　2002年的最新发现表明，视网膜中含有视黑蛋白的神经节细胞会对大量的非视觉功能造成影响，包括生物节律和睡眠周期的调节、警觉性、记忆力、认知力、心情和心率，以及大脑神经递质的分泌。最新研究者认为这些细胞在相对较强的光照条件下才会活动。这些特殊的感光细胞对波长480nm的蓝光非常敏感，表现出双稳态能够抵抗“漂白”过程，它们被认为是光影响人体健康的关键。事实上，流行病学研究和实验室研究已经表明，许多临床疾病与不恰当的环境照明有关，包括光强、光谱和光照时间等。在日常环境下，如果照明条件光强不足或蓝光含量低，就可能会出现睡眠质量低、警觉性差、情绪变化和认知功能衰退等现象。此外，长时间的日夜周期不稳定如换班、夜班等会造成情绪失常、代谢问题和心脏疾病，甚至癌症。即便是电脑、手机和平板等电子设备的LED显示屏，其光照也会导致延迟生理节律、缩短睡眠时间，并且降低晨间警觉性和认知力。

　　因此，Claude表示，必须要明白光是一种复杂的刺激因素，即会影响视觉功能，也会影响非视觉功能。光是维持生命和机体生物功能正常运作的必需品，但假如光强、光谱、光照时间不合适，它也会对人体产生不可忽视的副作用。我们已承认食品安全很重要，如今是时候认识到光安全对于健康也同样重要了。