第十三屆國(guó)際照明科技研討會(huì)介紹

劉木清 劉 洋 周小麗

(復(fù)旦大學(xué)電光源研究所，先進(jìn)照明技術(shù)教育部工程研究中心，上海 200433)

1 LS會(huì)議的歷史沿革

國(guó)際電光源科技研討會(huì)，英文全稱“International Symposium on the Science and Technology of Light Sources”，簡(jiǎn)稱LS系列會(huì)議。該會(huì)議開(kāi)始于1975年英國(guó)的Loughborough，會(huì)議主要探討光源的科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題。前三屆都是每四年一屆。1983年之后，鑒于當(dāng)時(shí)緊湊型熒光燈、HID等光源技術(shù)的快速發(fā)展，第四屆之后改為每三年一屆。LS系列會(huì)議一直獲得Philips、OSRAM、GE等行業(yè)巨頭的支持，這些公司一直派遣公司的技術(shù)負(fù)責(zé)人或首席科學(xué)家擔(dān)任LS會(huì)議的國(guó)際委員會(huì)成員。正是由于這些公司的鼎力支持，使得LS系列會(huì)議成為電光源領(lǐng)域的國(guó)際上最重要的會(huì)議，成為電光源領(lǐng)域發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。中國(guó)的復(fù)旦大學(xué)電光源研究所曾于2007年成功的舉辦第十一屆國(guó)際電光源科技研討會(huì)(LS:11)。之后的第十二屆在 philips的總部Eindhoven召開(kāi)。今年在美國(guó)Troy召開(kāi)的是第十三屆。實(shí)際上，經(jīng)過(guò)近四十年的沉淀，LS系列會(huì)議已經(jīng)形成自己的傳統(tǒng)，每屆會(huì)議都是在周日下午有2個(gè)主題報(bào)告，這也是會(huì)議最重要的兩個(gè)報(bào)告。一般都邀請(qǐng)本領(lǐng)域有重大影響的個(gè)人或單位做該報(bào)告。之后是周一到周五的正式會(huì)議，中間安排多個(gè)social activities.會(huì)議還有兩個(gè)特點(diǎn)，其一是會(huì)議沒(méi)有分場(chǎng)報(bào)告，自始至終都是大會(huì)報(bào)告，以維護(hù)會(huì)議的嚴(yán)肅性;另一個(gè)特點(diǎn)是，會(huì)議poster很受重視，是其重要的組成部分，會(huì)議在2～4個(gè)大會(huì)報(bào)告之后，穿插與會(huì)議報(bào)告幾乎相同時(shí)間的poster的交流。這為同行的交流提供很好的平臺(tái)。

2 LS:13的特點(diǎn)

2010年在Eindhoven召開(kāi)的LS:12上，經(jīng)過(guò)全體FAST-LS委員的投票，決定LS:13于2012年在美國(guó)的Charlotte召開(kāi)，但之后由于主要組織者工作進(jìn)展不力，F(xiàn)AST-LS決定將會(huì)議改為在國(guó)際上享有很高聲譽(yù)的美國(guó)Rensselaer理工大學(xué)內(nèi)的照明技術(shù)研究所 (LRC)主辦，具體地點(diǎn)在紐約州的Troy，時(shí)間為6月24～29日。由于會(huì)議的更改，也使本次會(huì)議的組織受到一定的影響。規(guī)模比上兩屆要略小。共有238人參與，來(lái)自22個(gè)國(guó)家和地區(qū)，圖1為參會(huì)代表主要國(guó)家和地區(qū)分布。會(huì)議共收錄論文146篇。

圖1 LS:13會(huì)議參會(huì)代表分布

本次會(huì)議依然有多個(gè)特點(diǎn)，與讀者分享如下:

2.1 會(huì)議的名字

前文所述，LS系列會(huì)議全文為“International Symposium on the Science and Technology of Light Sources”，即國(guó)際光源科技研討會(huì)。但是，鑒于目前光源領(lǐng)域LED技術(shù)的快速發(fā)展，在LS:12之后，F(xiàn)AST-LS經(jīng)過(guò)多次討論，決定對(duì)LS會(huì)議進(jìn)行改革。其一是將LS系列會(huì)議的時(shí)間更改為每?jī)赡暌粚?，并探討進(jìn)行一定形式的中期會(huì)議，其二也是會(huì)議的最大改變，會(huì)議名稱變?yōu)椤癐nternational Symposium on the Science and Technology of Lighting”，仍然是LS系列會(huì)議。筆者參與了其中的討論，主要是FAST-LS認(rèn)為，LED在照明上的應(yīng)用帶來(lái)了許多照明科學(xué)與技術(shù)的問(wèn)題有待研究，同時(shí)也讓照明與光源的技術(shù)結(jié)合更加緊密。這個(gè)改變，也預(yù)示著LS系列會(huì)議的內(nèi)容的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，區(qū)別于國(guó)際照明委員會(huì)CIE，會(huì)議名稱中用了lighting而非illuminating，也說(shuō)明了LS會(huì)議的內(nèi)容關(guān)注的內(nèi)容不僅是光的視覺(jué)功能，后文還將講到這一點(diǎn)。

2.2 會(huì)議的內(nèi)容

本次會(huì)議2個(gè)開(kāi)篇報(bào)告，33個(gè)邀請(qǐng)報(bào)告，27個(gè)口頭報(bào)告，張貼報(bào)告為84篇。

應(yīng)該說(shuō)，LED是會(huì)議的主角，這從會(huì)議的整個(gè)情況可以看出。

注冊(cè)日當(dāng)天傍晚的開(kāi)篇報(bào)告是“Updating a legacy:trading up the Edison's light bulb and electrical infrastructure”，這個(gè)報(bào)告是承辦方LRC科研負(fù)責(zé)人Narendran教授做的，報(bào)告開(kāi)篇講述Edison發(fā)明了燈泡，但是他堅(jiān)持直流電比交流電好的觀點(diǎn)被證明是錯(cuò)誤的。但是，LED可能會(huì)對(duì)這個(gè)定論進(jìn)行一定程度的變革。LED將可能改變未來(lái)建筑內(nèi)部的供電結(jié)構(gòu):即是否在墻壁等地方，已經(jīng)布置好低壓供電網(wǎng)絡(luò)，而LED照明將向一個(gè)建筑裝飾磚塊一樣，成為通過(guò)這些低壓供電網(wǎng)絡(luò)供電，實(shí)現(xiàn)墻體裝飾與照明的結(jié)合?第二個(gè)開(kāi)篇報(bào)告是“The impact of the culture and climate on lighting system”。主要講述照明的價(jià)值觀，不同的文化背景與環(huán)境對(duì)照明評(píng)判的影響。兩個(gè)報(bào)告，前一個(gè)是LED直接帶來(lái)的觀察，后一個(gè)盡管沒(méi)指名是LED照明，但是，從演講者內(nèi)容看，正是由于LED的靈活性帶來(lái)了照明的價(jià)值評(píng)判的新觀察，而這個(gè)與人文相關(guān)。應(yīng)該說(shuō)，這兩個(gè)報(bào)告都有一定的高度。

之后的5天會(huì)議進(jìn)行邀請(qǐng)報(bào)告、口頭報(bào)告與張貼論文交流。三部分報(bào)告的分析如圖2所示。

為了便于統(tǒng)計(jì)，按照LED、OLED、HID/FL及其他進(jìn)行分類，分別對(duì)應(yīng)LED、OLED、HID、FL(高強(qiáng)度放電燈，含熒光燈)，其他包括測(cè)試、法規(guī)、照明的非視覺(jué)應(yīng)用等。實(shí)際上部分文章與報(bào)告是有分類重疊的，在照明效果中就有相當(dāng)部分的文章主要與LED相關(guān)。

圖2 邀請(qǐng)報(bào)告、口頭報(bào)告、張貼論文、全部論文的數(shù)量

統(tǒng)計(jì)中可以看出，邀請(qǐng)報(bào)告與口頭報(bào)告中LED分別占42%與56%。而HID/FL(但主要是HID)分別占12%與30%，OLED也分別占15%與4%，其他占30%與11%。這說(shuō)明，F(xiàn)AST-LS在選擇報(bào)告時(shí)，已經(jīng)極大的偏向于LED，如果固態(tài)照明包括LED與OLED做一個(gè)分類，占據(jù)的比例更大。但是，在從全部投稿論文中，HID/FL仍然占據(jù)很大的篇幅，比LED大但比全部固態(tài)照明小。這樣與LS會(huì)議是一個(gè)從傳統(tǒng)照明走過(guò)來(lái)的會(huì)議相吻合。

2.3 會(huì)議的一個(gè)亮點(diǎn)

本屆會(huì)議的組織者在形式上略有創(chuàng)新。最引人的是增加CTO session。在大會(huì)的第一天，第一個(gè)報(bào)告是一個(gè)綜合報(bào)告，即邀請(qǐng)Philips、OSRAM、GE、CREE、Panasonic及Toshiba公司的技術(shù)副總或研發(fā)部門(mén)負(fù)責(zé)人，介紹他們對(duì)照明技術(shù)的認(rèn)識(shí)與未來(lái)的預(yù)測(cè)。其中Philips介紹了一個(gè)數(shù)字照明的概念，即LED等照明技術(shù)將朝數(shù)字化方向發(fā)展，OSRAM強(qiáng)調(diào)光引擎的概念，CREE強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，多家公司提及未來(lái)的照明系統(tǒng)，不僅僅是光源，而強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的重要性，注重照明的整體價(jià)值。

3 會(huì)議的啟示

會(huì)議在名字改為“國(guó)際照明科技研討會(huì)”后，與往屆相比主要內(nèi)容也略有變化。從以上內(nèi)容分析中可見(jiàn)，本屆會(huì)議的內(nèi)容大概是LED、HID分別約占1/3左右。剩下的部分包括標(biāo)準(zhǔn)、政策、照明的非視覺(jué)應(yīng)用等。分析如下:

3.1 固態(tài)照明

這部分包括LED與OLED?？傮w上大部分是LED，但在會(huì)議的邀請(qǐng)報(bào)告中有較大篇幅的OLED，說(shuō)明FAST-LS對(duì)OLED的重視。但無(wú)論從投稿論文或口頭報(bào)告，LED都是主要部分。而且本次會(huì)議，論文及口頭報(bào)告都包括了LED的不同產(chǎn)業(yè)鏈，但仍然是以LED應(yīng)用為主。在LED的論文中，很少著重有關(guān)效率的，多篇是有關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，也有多篇是涉及系統(tǒng)的可靠性。特別是Philips旗下的Lumileds公司做的一個(gè)“LED performance and cost approaches inflection point for consumer lighting”，敘述LED進(jìn)入普通照明市場(chǎng)是一個(gè)性價(jià)比的問(wèn)題，目前已經(jīng)達(dá)到這個(gè)拐點(diǎn)。而在效率方面，Nakamura課題組報(bào)告了采用新型半極性InGaN LED在Droop效應(yīng)方面的成果，其中藍(lán)光芯片在100A/cm2電流密度下，達(dá)到50%的外量子效率。

本屆會(huì)議有關(guān)LED的應(yīng)用報(bào)告非常多，超過(guò)了LED報(bào)告的一半。應(yīng)用報(bào)告除關(guān)注LED系統(tǒng)相關(guān)的光學(xué)、散熱、驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)外，有多篇文章報(bào)導(dǎo)了LED在多個(gè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用。本屆會(huì)以在LED應(yīng)用方面的另一個(gè)亮點(diǎn)是，LRC、OSRAM等報(bào)導(dǎo)了LED的非視覺(jué)應(yīng)用，包括LED用于植物的光合作用、醫(yī)療的應(yīng)用等。并有多個(gè)報(bào)告報(bào)導(dǎo)光的非視覺(jué)應(yīng)用，盡管沒(méi)有指明是LED，但實(shí)際上主要是LED光源。

與LED相對(duì)應(yīng)，多個(gè)OLED的報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注效率問(wèn)題，如日本kanazawa理工大學(xué)研究小組采用surface plasmon技術(shù)提高OLED的出光效率，達(dá)到最高140lm/W。從這里可以看出LED與OLED目前所處的不同階段，前者已經(jīng)獲得較高的效率，因?yàn)檎撐亩嗍巧婕叭绾螌ED用的更好，如可靠性等，而后者目前的發(fā)展還處于努力提高光效的階段，以獲得市場(chǎng)的應(yīng)用。

3.2 陶瓷金鹵燈等光源

在本屆LS大會(huì)上，關(guān)于HID的論文許多都與陶瓷金鹵燈有關(guān)，而與高壓汞燈、高壓鈉燈等HID光源相關(guān)的論文數(shù)量則較少。這無(wú)疑也從另一個(gè)側(cè)面反映出業(yè)界的趨勢(shì)和態(tài)度。從研究的內(nèi)容上看，針對(duì)陶瓷金鹵燈各方面的研究工作都有報(bào)道。歐司朗公司Stockwald等人利用高頻調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)陶瓷金鹵燈，成功的消除了燈豎點(diǎn)時(shí)的電弧分層現(xiàn)象，這一改進(jìn)使陶瓷金鹵燈的光效最高可以達(dá)到150lm/W，而同時(shí)顯色指數(shù)在80以上。Kroesen等人建立了陶瓷金鹵燈中的放電的能量平衡模型，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。來(lái)自Ruhr大學(xué)的Hobing等人研究了金鹵燈熱啟動(dòng)電壓的情況，發(fā)現(xiàn)通過(guò)在燈外設(shè)置輔助電極來(lái)縮短陰極和陽(yáng)極之間的有效距離，可以降低熱啟動(dòng)所需的電壓。GE公司的Maros等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)和等離子體流體模型研究了填充Ar-Hg的陶瓷金鹵燈的啟動(dòng)特性，發(fā)現(xiàn)在燈內(nèi)填充適量的汞可以顯著降低啟動(dòng)電壓，這源于Ar-Hg之間的潘寧效應(yīng)。而汞充量如果過(guò)量，則會(huì)影響燈的啟動(dòng)性能。

除了陶瓷金鹵燈，本次大會(huì)HID相關(guān)報(bào)告中提到最多的就是無(wú)電極微波誘導(dǎo)HID光源 (有時(shí)也稱LEP，Light emitting plasmas)。在以往的LS大會(huì)上，也有關(guān)于類似光源的報(bào)告，但其描述的HID功率大都較高，在幾百瓦到一千瓦之間，而本次大會(huì)報(bào)道的LEP光源的功率較小。小功率的微波光源性能可以比肩陶瓷金鹵燈，因此可以用在室內(nèi)許多場(chǎng)合;而功率較大一些的則可用于室外一些場(chǎng)合的照明。目前從事LEP相關(guān)研發(fā)的公司和機(jī)構(gòu)主要有德國(guó)卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院、美國(guó)Topanga公司、Luxim公司以及英國(guó)的Ceravision公司等。盡管目前光效不高，達(dá)到42lm/W左右，但有較大的上升空間。

會(huì)議期間，全體FAST-LS成員開(kāi)會(huì)討論了下屆會(huì)議即LS:14的舉辦地點(diǎn)。會(huì)上兩個(gè)地方的申辦代表即德國(guó)的Greifswald及意大利米蘭附近的Como分別做了申辦陳述。最近經(jīng)過(guò)全體委員的投票表決，選定下一屆的會(huì)議在Como召開(kāi)，時(shí)間是2014年夏季。

［1］George Zissis.Proceedings ofthe 10thInternational Symposium on the Scienceand Technology ofLight Sources.July，2004.

［2］Muqing Liu，Robin Devonshire.Proceedings of the 11thInternational Symposium on the Science and Technology of Light Sources.May，2007.

［3］Marco Haverlag， Gerrit..Proceedings of the 12thInternational Symposium on the Science and Technology of Light Sources.July，2010.

［4］Robin Devonshire，Georges Zissis.Proceedings of the 13thInternational Symposium on the Science and Technology of Lighting.June，2012.