刘木清
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。
说完了照明学科， 再回头来说照明产业，这个是相对产业界的问题。我可以从技术的发展角度说一下看法。
1.LED将成为主流光源这点毋庸置疑。因为，LED已经显现出许多优势，目前除了技术指标上的优势外，更重要的是LED的无限灵活性。这点为LED无限的应用空间造就了基础。但是目前LED的价格还较高，这点会延缓而不是阻碍LED的应用。因为， 价格问题迟早会解决，近年来价格的快速下降也证明了这一点。
延缓LED应用的推广的因素除价格外，还有一个很重要的是对LED的应用评价。由于视明的评价体系完全是基于传统光源建立起来的，完全有可能不适合某些情况的LED视明应用，而非视明的应用总体上来说研究滞后。典型的例子是LED造成的目前采用Ra显色指数进行光源显色性评价的有效性争论。但是这一点不会阻碍LED应用的推广，只会延缓。而这，再一次的得益于LED的无限灵活性。
2.LED的非视明应用是一个巨大的应用空间。目前非视明应用基本上处于研究与少量的应用阶段，主要包括农业照明、医疗照明等。近来很热的LED可见光通信，是LED的一个非常特殊的应用，它以LED发出的光为载体进行信号无线传输，严格的说这个通信的目的不是照明，但是由于它与照明使用同一个发光体，一次，或许可以叫做通信照明吧。
3.LED白光的技术路线
目前LED的白光技术路线主要有三种，即RGB方式、紫色LED加红绿蓝三色荧光粉、但是，在目前绿光LED光电效率总体很低的情况下，目前LED产生白光的主流方法是兰光LED加黄光荧光粉。这种方法的理论上所能达到的最大光效（辐射光效）约为280lm/W，且光谱的灵活性大大减弱。而采用红色、蓝色、绿色LED的所谓RGB方式，所能获得的最大理论光效可达到360lm/W以上，且由于光谱是由RGB三色或者更多的单色LED组成，因而具有很大的灵活性。且采用RGB方式实现白光LED，配合LED的控制技术，很容易实现对LED的调光与调色等应用。因此，绿光LED光效的大幅提高，将成就LED在光谱方面真正的、实用的无限灵活性，作为这种无限灵活性的一个特例，就是未来白光LED技术转向RGB方式。
4.绿光光谱光效的大幅提升造就的LED光谱无限灵活性，也将附带的开启很多学术的研究机会。这个对产业界的影响是评价体系。由于光谱无限灵活性的可实现，在LED的各种应用中，将出现哪个光谱最优的理论问题。在这些理论问题中，与光谱相关的显色指数的学术问题将再次成为研究与争论的热点。即，在一定的应用中，显色性（Ra、CQS等）的评价是否合理？多高的数值是合适的？而这将对产业界有一定的影响。
5.LED的Droop效应及其对产业的影响。LED的Droop效应指芯片电流密度增加时，LED的光效快速下降。Droop效应决定了单个LED所能工作的最大电流，因而要实现大光通量被迫采用多颗LED或多芯片，或者通过采用增加芯片的面积的方式而减少电流密度的方法，也将大幅增加LED器件的价格。因此， 实际上Droop效应是增加了LED器件的价格。幸运的是，目前在LED灯具中，LED器件的成本已经快速下降到大多数灯具中总成本的10% 左右，按照目前的灯具模式，LED器件成本的下降对灯具总成本的下降贡献越来越低。因此，Droop效应的突破，在使LED器件价格下降到灯具中总成本的很低的情况下，技术研发将转向降低LED之外其它部件的成本，而这，这将开启另外一扇大门，就是灯具形式的创新。因为，LED在器件尺度、光谱与时间上的无线灵活性，已经为这种创新准备好了条件。
6.以传感器技术、自动控制技术为核心的智能照明系统将具有很大的应用前景。但这会带来一个值得研究的问题，就是LED与智能控制系统如何结合？是两个分离的器件/子系统，还是一个完整的器件？
7.而在产品的评价上将更加注重产品的光度、色度等综合性能而非仅仅追求高光效，同时能效将是重要的评价指标。
中国之光网：您对照明基础有哪些较深入的研究？您为何认为LED“小体积、窄光谱、易控制”这三个是本质特点？
刘木清：第一次完整的提出这个思路的是在2010年7月Eindhoven的第12届国际光源科技研讨会上。这是我当时的报告内容的一部分。在此之前，一般认为LED有很多优点，如寿命长、高光效、环保、低电压等等。但是，经过认真思考，我认为这些优点是确实的，但是，这些不构成对传统光源的本质优势，比如，效率高，其实到现在也高的不多，寿命长也就跟无极荧光灯等差不多。但是，“小体积、窄光谱、开关时间短”，这三点，造就了LED在尺度空间、光谱空间、时间空间这三个空间，LED就像“原子”一样，可以去构成各种各样的灯具。就是LED在这三个空间的无限灵活性，造成了LED的无线应用可能，这才是传统光源没有的。
中国之光网：您认为照明行业对LED是否有些理解偏颇？LED现阶段的应用是否存在弊端？企业将面临哪些问题和挑战？
刘木清：这个问题，部分已经在上面谈及。
LED的未来应用前景非常广泛，“LED非视觉照明领域”这一用词是您提出来的，它与“超照明”这一概念有何不同？具体有哪些领域？企业如何抓住这一领域未来的机遇商机？
作为国家863重大项目“半导体照明”专家组成员，我有幸参与了半导体照明十二五指南编写，我执笔了其中的应用领域的主要项目。由于2006年开始有幸被邀请成为国际电光源委员会十几个执行委员之一，有机会与国际上照明领域的大牌科学家、权威人士在一起讨论问题，断断续续接触到LED在视觉照明之外的应用，并认识到这些应用的巨大前景。因此我建议了LED在农业照明上的应用、LED在医疗上的应用、LED在白光通信上的应用等多个视觉应用之外的项目。但是，科技部出于管理的要求，要求把这三个项目压缩为一个项目。冥思苦想，得到“LED非视觉应用”这个词。实际上，在此之前，Philips公司一直在采用more than illumination 这个词，且用到如今，国内的有些报告或媒体就直接翻译为“超越照明”。但查阅欧洲、美国等的有关文献，与我们不谋而合的都采用“non-visual application”。客观的说，非视觉应用不像专有名词，非视觉照明名词太长，而超越照明感觉过多的商业味道，因此，建议“非视明”可能更合适。这就是前文提及的“照明、视明、非视明”概念。
中国之光网：您作为电光源领域的专家，对现阶段企业如何定位竞争策略是否有所建议？针对技术趋势，您认为企业应准备怎样的产品组合？
刘木清：LED的无限灵活性，让LED的各种应用会问这样的问题----哪样最好？确实，对视觉照明中追求艺术效果的同行，LED是他们的福音，因为可以随意挥洒，发挥的空间太大了。但是，对功能性照明（视明与非视明），我们主要关心效率等功能性指标、以及产品的规范性等。在产品方面，中小功率的LED灯具，由于更多的是被用于室内照明，采用整体式灯具形式可能是更合适的。而作为用于道路、隧道及类似的厂矿灯等大功率LED灯具，模组式灯具是更合适的形式。因此，从2008年开始，我在国内的十余次会议上有过“大功率LED灯具的模组化趋势”报告，如今，我们看到了大功率模组化的LED灯具已经成为产业的趋势。
