科學(xué)發(fā)展才有可為

　　——關(guān)于“十城萬(wàn)盞”工程實(shí)施的N個(gè)相關(guān)問(wèn)題

　　半導體照明技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展比人們預期快得多，LED光源的某些特性是以往任何人造光源所無(wú)法比擬的，如色彩豐富、色飽和度高、光束集中、固態(tài)發(fā)光、響應速度快、亮度和顏色均可數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化控制與調節等等。這些新特性的廣泛應用將改變人們傳統照明的經(jīng)驗和習慣，引發(fā)照明理念和光文化的變革，推動(dòng)照明產(chǎn)品向以人為本和更人性化的方向發(fā)展，科技部啟動(dòng)“十城萬(wàn)盞”半導體照明示范工程將把LED推向更廣闊的市場(chǎng)，促進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)做大做強。

　　照明是涉及多種學(xué)科和多種技術(shù)領(lǐng)域的綜合性工程技術(shù)，人的視覺(jué)特性和視覺(jué)認知決定了對照明的量和質(zhì)的需求，不但要考慮半導體技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的集成創(chuàng )新，還要考慮和關(guān)注美學(xué)、藝術(shù)、哲學(xué)、人體工效學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)性問(wèn)題，綜合集成來(lái)滿(mǎn)足人們對日益增長(cháng)的對生活質(zhì)量的追求。目前的狀況是沒(méi)有一個(gè)權威、一所大學(xué)、一個(gè)科研機構或一個(gè)企業(yè)能全面了解照明科技的內涵，因此，照明是一個(gè)更應以人為本、貫徹科學(xué)發(fā)展觀(guān)、集成技術(shù)創(chuàng )新的科技領(lǐng)域，從科學(xué)發(fā)展的視角，我們僅列出一些有爭議、概念模糊和需要研究探討的問(wèn)題，供大家研討。

　　城市道路照明是“十城萬(wàn)盞”的主要應用方向嗎？

　　高壓鈉燈在城市道路照明三十多年的發(fā)展歷程中已是成熟的高效光源，改進(jìn)的有高顯色性高壓鈉燈，新光源除LED外還有PHILIPS低色溫陶瓷金鹵燈和無(wú)極燈等。大部分專(zhuān)業(yè)人士觀(guān)點(diǎn)和試驗表明：LED在發(fā)光效率、穩定性、可靠性、耐熱性、色溫、配光、可維護性、性?xún)r(jià)比等方面不如以上光源，目前LED路燈的整體水平達不到主干道照明的“城市道路照明設計標準”。用LED路燈改造主干道或支路的主要問(wèn)題有：一是穩定性差，維修和更換頻率高；二是總光通量不足，達不到“城市道路照明設計標準”要求；三是市民反映多，特別是郊區或農民反映大，他們說(shuō)城里的路燈換了一茬又一茬，從亮的又換成不亮的，我們什么時(shí)候能裝上路燈就好了。

　　根據目前LED路燈的技術(shù)水平，主要用于8米以下的支路、輔道、步行道、居民區道路，用于農村城鎮化、城市郊區新建道路，用太陽(yáng)能光伏或風(fēng)光互補發(fā)電和LED組合的路燈照明系統，這樣用納稅人的錢(qián)辦社會(huì )和諧的事，又能節能降耗。

　　LED道路照明用照度指標評價(jià)還是用亮度指標評價(jià)？

　　現在每年有關(guān)LED道路照明的論文或演講數以千計，會(huì )議頻繁，應接不暇，其中不乏大腕專(zhuān)家或大企業(yè)總工程師，他們對駕駛員的視覺(jué)作業(yè)特點(diǎn)，人的視覺(jué)功能和視覺(jué)信息的了解甚少，大部分的論文或演講都用路面照度、路面平均照度、照度均勻度等指標評價(jià)LED路燈或LED道路照明設計，而發(fā)達國家自80年代以來(lái)就開(kāi)始采用“亮度標準”，中國建筑科學(xué)研究院李鐵楠研究員在他的著(zhù)作《城市道路照明設計》和多次演講中都強調“根據視覺(jué)作業(yè)來(lái)選擇照明標準”；“道路照明的評價(jià)指標（包括視覺(jué)功能性和舒適性?xún)蓚€(gè)方面）：路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度、失能眩光（閾值增量）、環(huán)境比、誘導性等”，這些指標已列入：“城市道路照明設計標準CJJ45-2006”中，其目的是照明要提供盡可能明亮的路面，在相對明亮的背景下，看得見(jiàn)物體的剪影或來(lái)自高反射物體的反射光，只有在某些特殊情況下，無(wú)法用亮度指標來(lái)評價(jià)道路照明時(shí)采用照度指標。同濟大學(xué)建筑與城市規劃院鄒吉平、李麗等，在《重視道路和隧道照明中亮度與照度的關(guān)系》（照明工程學(xué)報08，2009）文中，對國內外隧道燈測試比對，照度相同，而進(jìn)口隧道燈的亮度比國產(chǎn)燈高80%。我們有些搞“十城萬(wàn)盞”的專(zhuān)家分不清發(fā)光強度、亮度、照度、光通量的概念中哪些是是客觀(guān)量，哪些是與人眼有關(guān)的主觀(guān)量；90%的專(zhuān)業(yè)書(shū)刊將發(fā)光強度定義為：“光源在給定方向上單位立體角內發(fā)射的光通量”；把亮度與照度簡(jiǎn)單的用比例關(guān)系換算，甚至把亮度誤認為照度，在標準中也采用路面照度均勻度來(lái)表征LED路燈的發(fā)光強度。這些不科學(xué)的問(wèn)題也是導致我們的LED路燈不成熟的原因之一，科學(xué)發(fā)展LED路燈任重道遠，有很長(cháng)的路要走，不能急功近利。

　　道路照明要用中問(wèn)視覺(jué)光譜光視效率函數修正嗎？

　　由于人眼椎體細胞和桿體細胞對不同亮度和光譜的敏感度不同，平均人眼在亮度大于3cd/時(shí)，椎體細胞起作用，稱(chēng)為明視覺(jué)，人眼的椎體細胞對555nm波長(cháng)的光視效率可達683lm/w。在亮度小于0.001cd/時(shí)桿體細胞起作用，稱(chēng)為暗視覺(jué)，人眼桿體細胞對507nm波長(cháng)最敏感，其光視效率可達1725lm/w，而亮度范圍在0.001—3 cd/之間稱(chēng)為中間視覺(jué)。我國城市道路照明設計標準中規定機動(dòng)車(chē)路面平均亮度在0.5 cd/-2 cd/之間。處于中間視覺(jué)范圍，因此有許多人提出LED偏藍光成分多，人眼敏感度提高，Led路燈的光效要乘1.6倍，而鈉光燈發(fā)黃光，人眼不敏感，鈉光燈光效要乘0.64，這樣計算效修正LED的光效就比鈉光燈高了，實(shí)測結果是我國大部分城市機動(dòng)車(chē)主干道的照明都超過(guò)國家標準，都在明視覺(jué)范圍，再加上車(chē)燈的亮度疊加，都大于3cd/，即使是0.1cd/，相當于無(wú)路燈照明的月光下，與3cd/只差一個(gè)數量級，光譜光視覺(jué)效率函數曲線(xiàn)移動(dòng)很少，因此即使國際上每年有許多討論中間視覺(jué)的論文，也沒(méi)有結論要用中間視覺(jué)光譜光視效率函數修正道路照明光源的發(fā)光效率，即使是較暗的照明條件下，提高了光源的顯色性，人的主觀(guān)感覺(jué)輝度也僅能提高20%—30%，不可能成倍的提高。

　　LED路燈能帶動(dòng)當地LED產(chǎn)業(yè)能做大做強嗎？

　　現在各地政府都以高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)；轉變增長(cháng)方式、調整產(chǎn)業(yè)結構的方向；節能減排、環(huán)保減碳等名義，大上LED路燈，企業(yè)忽悠政府，政府又忽悠企業(yè)，認為給幾條路做LED示范工程就能扶持一個(gè)產(chǎn)業(yè)起來(lái)。

　　正如廈門(mén)2005年大搞LED夜景工程一樣，從2005到2007年先后有24家企業(yè)參加廈門(mén)夜景工程建設，后來(lái)又推廣到全省，廈門(mén)的主要骨干企業(yè)也參加了，當時(shí)除了美化城市、繁榮經(jīng)濟外，主要是通過(guò)夜景工程扶持本地產(chǎn)業(yè)，做大做強，經(jīng)過(guò)近5年的發(fā)展，至今還剩少數幾家企業(yè)做LED景觀(guān)燈，沒(méi)有一家企業(yè)產(chǎn)值過(guò)億元，以此為鑒，許多城市想給幾條路燈做LED工程就能扶持一個(gè)產(chǎn)業(yè)起來(lái)是太理想化了，LED路燈已被炒作為過(guò)度投資過(guò)度競爭的高風(fēng)險行業(yè)，現在做LED路燈的企業(yè)大部分都很可能成為先烈。

　　當前和未來(lái)相當一段時(shí)間，LED背光源仍是LED應用的主要領(lǐng)域，充分利用和發(fā)揮LED的特點(diǎn)，根據目前的技術(shù)水平，LED在商業(yè)照明、辦公照明、特種照明、車(chē)庫、冷庫、潔凈室、連鎖店、珠寶店等領(lǐng)域和場(chǎng)所多元化的應用有廣闊的前景，我們認為正確引導LED的應用方向、科學(xué)發(fā)展，才有可為。

　　LED技術(shù)在飛速發(fā)展，存在問(wèn)題是必然的，而LED引發(fā)照明的生理光學(xué)和心里光學(xué)效應是當代認知科學(xué)的前沿，我們應該正視這些問(wèn)題，廣泛研討這些問(wèn)題，提出創(chuàng )新的解決方案，以推動(dòng)我國半導體照明產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。中國是照明電器第一大生產(chǎn)國和使用國，LED正在引發(fā)CIE和IEC等國際標準委員會(huì )新一輪標準的修訂，科學(xué)的發(fā)展半導體照明應用，我們和各國處在同一起跑線(xiàn)上，照明是涉及多種學(xué)科群組，我們希望針對“十城萬(wàn)盞”半導體照明示范工程中的一些爭議或待研究探討的問(wèn)題，在科技報刊上開(kāi)辟專(zhuān)欄研討，百花齊放，百家爭鳴，從不同的技術(shù)領(lǐng)域和不同的視角發(fā)表不同的觀(guān)點(diǎn)，集思廣益，促進(jìn)我國在照明領(lǐng)域科學(xué)發(fā)展，從有所作為到大有可為。