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激光照明能否顛覆LED的未來？
發(fā)布時間：
2018-11-28
激光照明能否顛覆LED的未來？
導讀： LED的未來在于智能化、物聯(lián)化，對光源本身的發(fā)展而言已到了一個瓶頸。藍光LED的發(fā)明者中村修二已將研究重點轉(zhuǎn)向了半導體激光芯片的研究，在深圳建立了一個激光照明的實驗室。中村認為，未來激光照明將成為照明領(lǐng)域的新寵。
1993年，基于GaN的藍色LED芯片的發(fā)明，為人類開啟了白光照明的新時代。LED照明節(jié)能環(huán)保，大幅提高人類的照明效率，而白光之源——藍光LED的發(fā)明者中村修二、赤崎勇、天野浩和，也于2014年獲得了諾貝爾物理學獎。在白光LED問世后，LED在照明領(lǐng)域快速發(fā)展起來，如今已成為照明領(lǐng)域不可或缺的元素。隨著LED的快速發(fā)展，不少人認為，未來的照明市場將是LED的天下，但藍光LED的發(fā)明者中村修二似乎看得更遠。
LED現(xiàn)狀及發(fā)展
在11月13日舉辦的“OFweek（第十五屆）中國LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”上，深圳大學余建華教授為大家介紹了智能化LED照明技術(shù)的發(fā)展。他認為，LED照明技術(shù)已經(jīng)過了常規(guī)照明時代，正處于智能燈具時代并向物聯(lián)照明的時代邁進，未來將實現(xiàn)AI照明。所謂智能照明，就是基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，以LED光源、無線通信和智能傳感為核心的高效節(jié)能、健康環(huán)保和人性化的照明系統(tǒng)。
目前，智能LED照明的技術(shù)和產(chǎn)品朝著智能照明燈具和智能照明系統(tǒng)兩個方向發(fā)展。智能照明燈具由LED光源模塊、傳感器模塊、控制與通信模塊等組成，主要產(chǎn)品包括調(diào)光／調(diào)色燈具、高品質(zhì)光源燈具、多功能燈具。智能照明系統(tǒng)實際是一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組建LED智能照明燈聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的解決方案，包括智能燈具、無線網(wǎng)絡、智能接入及云平臺的結(jié)合。
智能照明技術(shù)提升將促進智慧城市產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時也將撬動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并推動LED自身的產(chǎn)業(yè)升級。例如，未來智能燈桿將結(jié)合傳感器、視頻監(jiān)控、顯示屏、無線通信基站、充電樁等設備，建設多功能路燈（桿）系統(tǒng)，并在智能城市建設中發(fā)揮更大作用。此外，智能家居系統(tǒng)發(fā)展也將成為智能照明新的突破點。智能照明可與安防系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)（音箱，電視等）進行語音互動，加上AI技術(shù)，讓整套系統(tǒng)更加智能，可以讓人、照明，家居設備（家電）之間有無縫的互動，讓人的生活更加便利，更加豐富，更加安全。
LED照明技術(shù)的4個發(fā)展階段
當物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感技術(shù)、智能接入技術(shù)與LED燈具無縫銜接之后，LED照明將進入物聯(lián)照明的新時代。
何為激光照明
LED的未來在于智能化、物聯(lián)化，對光源本身的發(fā)展而言已到了一個瓶頸。藍光LED的發(fā)明者中村修二已將研究重點轉(zhuǎn)向了半導體激光芯片的研究，在深圳建立了一個激光照明的實驗室。中村認為，未來激光照明將成為照明領(lǐng)域的新寵。
激光照明和LED照明的激發(fā)機理相近，都是利用藍光光源（激光也可用紫外光源）激發(fā)熒光粉發(fā)出黃光，再將藍光與黃光混合來實現(xiàn)白光輸出。與LED照明相比，激光照明的效率更高，亮度更高，可調(diào)制性也比LED更好。
由于激光的發(fā)散角很小，利用激光來激發(fā)熒光粉，其光點比LED的光點要小，更易實現(xiàn)聚束。在早期的投影應用中，選用的是氣體燈、汞燈等光源，這些光十分分散，需要多個復雜光學系統(tǒng)進行聚束才能輸出投影，經(jīng)過多個光學系統(tǒng)之后會帶來很大的損耗，因此這種光源效率僅有3％左右?，F(xiàn)有的LED能夠?qū)⑿兽D(zhuǎn)換到30－40％，而如果用激光來做光源，能把效率提高到60％以上。
而在亮度方面，單個LED芯片最大工作電流為350毫安，繼續(xù)加大電流也無法提高亮度，只能把多個LED芯片拼在一起來實現(xiàn)更大流明的輸出。而激光的亮度與電流成正比，可以通過加大輸入功率來提高亮度。此外，激光可根據(jù)需要進行波長與亮度的調(diào)制，在應用上比LED芯片更為靈活，色彩效果也更好。
激光照明的局限性
當然，激光照明無法取代LED照明。余教授認為，激光更適合于聚束投射型照明，例如：投影燈，舞臺燈、探照燈、景觀燈等特種照明。如果把激光做成發(fā)散型的光源，則無法發(fā)揮其效率優(yōu)勢。同時，激光芯片與LED芯片同屬于半導體芯片，但激光芯片的研制要求更高，準入門檻也更高，因此整體的成本要高于LED芯片。在這樣的背景之下，激光照明的產(chǎn)業(yè)化還有待時日。
目前，激光芯片替代LED芯片的照明應用主要在投影方面。激光投影在亮度、色彩飽和度等方面均優(yōu)于LED投影，但其價格較高，未能成為投影市場主流。在大多數(shù)對亮度要求不高的民用場景，3000流明以下的LED投影在性價比上極具優(yōu)勢。而到了5000流明，LED投影價格驟升，相比之下，激光投影則更具競爭力。對現(xiàn)階段的LED技術(shù)而言，無法實現(xiàn)10000流明的投影輸出，因而在10000流明以上的高端專業(yè)投影市場，激光照明可謂一騎絕塵。
總結(jié)
激光照明在亮度、效率、色彩效果等方面具有極大優(yōu)勢，隨著技術(shù)成熟成本降低，未來將在照明市場占有重要地位。但激光的特性決定了他無法完全取代LED，在更多發(fā)散型光源的應用上，LED將持續(xù)占據(jù)主導地位。隨著物聯(lián)照明和AI照明的時代即將到來，LED和激光技術(shù)都將找到更廣闊的舞臺。
總而言之，激光照明的發(fā)展會很好地補充LED照明的一些不足，但無法完全取代LED的應用。
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