照明光源的发展历程及未来展望

２０１９年２月第３０卷㊀第１期
照明工程学报
ＺＨＡＯＭＩＮＧＧＯＮＧＣＨＥＮＧＸＵＥＢＡＯ
Ｆｅｂ.㊀２０１９
Ｖｏｌ ３０㊀Ｎｏ １照明光源的发展历程及未来展望
陈大华
(复旦大学电光源研究所ꎬ上海㊀２００４３３)
摘㊀要:当前全球已进入半导体照明新时代ꎬＬＥＤ光源日趋成熟ꎬＯＬＥＤ和激光光源曙光初现ꎬ智能跨界照明和以人为本的健康照明理念正在不断深入人心ꎮ本文分析和探讨了照明光源的发展历程ꎬ并对照明光源的未来发展进行了展望ꎮ
关键词:火光ꎻ传统光源ꎻＬＥＤꎻＯＬＥＤꎻ激光ꎻ跨界
中图分类号:ＴＭ９２３㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀ＤＯＩ:１０ ３９６９∕ｊ ｉｓｓｎ １００４￣４４０Ｘ ２０１９ ０１ ００２
ＴｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＨｉｓｔｏｒｙａｎｄＦｕｔｕｒｅＰｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆＬｉｇｈｔＳｏｕｒｃｅｓｉｎＣｈｉｎａ
ＣＨＥＮＤａｈｕａ
(ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃＬｉｇｈｔＳｏｕｒｃｅｓꎬＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ㊀２００４３３ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｔｐｒｅｓｅｎｔꎬｔｈｅｗｏｒｌｄｈａｓｅｎｔｅｒｅｄａｎｅｗｅｒａｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌｉｇｈｔｉｎｇ.ＬＥＤｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓｈａｖｅｍａｔｕｒｅｄꎬＯＬＥＤａｎｄｌａｓｅｒｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓｈａｖｅｄａｗｎｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｒｏｓｓ￣ｂｏｒｄｅｒｌｉｇｈｔｉｎｇａｎｄｐｅｏｐｌｅ￣ｏｒｉｅｎｔｅｄｈｅａｌｔｈｙｌｉｇｈｔｉｎｇｃｏｎｃｅｐｔｓａｒｅｃｏｎｓｔａｎｔｌｙｔａｋｉｎｇｒｏｏｔ.ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙｏｆｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓｉｎＣｈｉｎａｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｆｉｒｅｌｉｇｈｔꎻｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅꎻＬＥＤꎻＯＬＥＤꎻｌａｓｅｒꎻｃｒｏｓｓ￣ｂｏｒｄｅｒ
１㊀人造光源的演变过程
光在人类的发展史中作用非凡ꎬ它与空气和水一起ꎬ成为人类生存的最基本的三要素ꎮ人工照明的最初形式是用火发光ꎬ这个阶段一直延伸了几千年ꎮ西方国家这个阶段的人工照明主要是应用燃烧浸润在动物脂肪中纤维制成蜡烛ꎬ而我国则采用的是植物油脂代替动物脂肪制成了油灯ꎮ在漫长的人类照明发展史中ꎬ光源就是蜡烛和油灯ꎮ１９世纪初人们有了煤气灯ꎬ但直到１８７９年爱迪生成功发明和推广应用了白炽灯ꎬ人类才开创了电光源照明的新时代ꎮ１９５９年ꎬ研究人员根据卤钨循环原理制成卤钨灯ꎬ由于其显色性好㊁光色宜人㊁体积小和寿命长等优点ꎬ受到人们的青睐和广泛使用ꎮ气体放电灯最早灯内充氖气ꎬ发出桔红色光ꎻ充氩气ꎬ发出蓝紫色光ꎻ充二氧化碳ꎬ发出白色光ꎮ１９１１年ꎬ美国发明家ＰｅｔｅｒＣｏｏｐｅｒＨｅｗｉｔｔ申请了低压汞灯的专利ꎬ该灯是荧光灯的雏形ꎮ之后ꎬ美国通用电气
(ＧＥ)的ＧｅｏｒｇｅＩｎｍａｎ改进了设计ꎬ制成第一个实用的荧光灯ꎬ并于１９３９年在纽约和旧金山世界博览会上展出ꎮ荧光灯的光效和显色指数的优势ꎬ让它一度占据了室内照明光源应用８０％的市场ꎮ１９２３年ꎬ康普顿和范沃希斯点燃了第一只低压钠灯ꎬ光效达每瓦２００多流明ꎬ但直到１９３２年以后ꎬ低压钠灯才真正进入市场ꎮ１９２７年ꎬ德国科学家ＥｄｍｕｎｄＧｅｒｍｅｒ申请了高压汞灯的专利发明ꎮ１９３２年ꎬ第一支高压汞灯的进入市场销售ꎬ标志着高强度气体放电灯(ＨＩＤ)时代正式开始ꎮ１９６１年ꎬＧＥ的ＧｉｌｂｅｒｔＲｅｉｌｉｎｇ申请了第一个金属卤化物灯的专利ꎬ并在１９６４年的世界博览会上展出ꎮ１９６５年ꎬＧＥ公司发明的高压钠灯问世ꎮ目前高压钠灯和金卤灯仍然是照明市场所需的产品ꎮ
基于半导体材料的发光二极管(ＬＥＤ)在百年
第３０卷第１期陈大华:照明光源的发展历程及未来展望１１㊀
前已引起人们的关注[１－７]ꎬ但直到１９６２年ＧＥ先进半导体实验室才发明了第一个ＧａＡｓＰ(磷砷化镓)的红光ＬＥＤ光源ꎬ在驱动电流为２０ｍＡ时ꎬ光通量只有０ ００５ｌｍꎬ光效约０ １ｌｍ/Ｗꎮ２０世纪７０年代初期到中期ꎬＬＥＤ光效提高到１ｌｍ/Ｗꎬ而且光色丰富不少ꎮ到了２０世纪８０年代ꎬ出现了ＧａＡｌＡｓ(砷化镓铝)ＬＥＤ光源ꎬ光效达到１０ｌｍ/Ｗꎮ２０世纪９０年代初ꎬ开发出了发红光㊁黄光的ＧａＡｌＩｎＰ(磷化镓铝)ＬＥＤ和发绿光㊁蓝光的ＧａＩｎＮ(氮化镓铟)ＬＥＤꎬ相应的光效又得到大幅度的提高ꎮ与此同时ꎬ单颗ＬＥＤ光源的功率和光通量也在迅速增加ꎮ起先ＬＥＤ的驱动电流仅为２０ｍＡꎬ到了２０世纪９０年代ꎬ一种代号为 食人鱼 (Ｐｉｒａｎｈａ)的ＬＥＤ的驱动电流增加到了５０~７０ｍＡꎬ而代号为 梭子鱼 (Ｂａｒｒａｃｕｄａ)的ＬＥＤ光源驱动电流达到３００~５００ｍＡꎬ目前已有驱动电流为安培量级的大功率ＬＥＤ光源ꎮ２０世纪９０年代ꎬ第一只蓝光ＬＥＤ诞生ꎬ１９９７年研究人员成功开发生产出了由蓝光激发荧光粉而产生白光的ＬＥＤ照明芯片ꎮ２１世纪初以来ꎬＬＥＤ光效不断提高ꎮ白光ＬＥＤ照明的出现ꎬ使人类真正进入了ＬＥＤ照明时代ꎮ从人类使用火炬到应用传统光源以及ＬＥＤ光源ꎬ这正是照明光源的发展历程ꎮ而研发与制造高光效㊁长寿命㊁少污染㊁光色好㊁价格低的电光源ꎬ则是电光源发展的方向与趋势ꎮ
２　我国照明电光源的发展历程
我国电光源工业起源于１９世纪８０年代ꎮ清光绪五年四月初八(１８７９年５月２８日)ꎬ公共租界工部局电气工程师毕晓浦ꎬ在上海虹口乍浦路一座仓库里ꎬ成功试验了碳极弧光灯ꎬ宣告中国第一盏电灯问世ꎮ清光绪八年(１８８２年)二月ꎬ英国人开办上海电气公司ꎬ并沿上海外滩到虹口招商局码头一带架设６ ４ｋｍ长的线路ꎬ串接着每盏亮度为２０００支烛光(２０３８ｃｄ)的１５盏弧光灯ꎮ同年６月１２日下午７时ꎬ电厂开始供电ꎬ夜幕下１５盏灯齐放光明ꎬ这引起不小的轰动ꎮ清光绪十六年(１８９０年)闰二月ꎬ上海开始用白炽灯供家庭照明ꎮ美国奇异电器公司(又称通用电气公司)ꎬ于１９１７年在上海投资１００万两白银开设子公司ꎬ用钨钼材料生产奇异牌白炽灯泡ꎬ年产量为５万只ꎮ１９２１年ꎬ我国民族工商业者胡西园等成功试制了第一只国产白炽灯ꎬ并于１９２３年买下甘肃路德商奥本公司电器厂ꎬ聘任奥本为工程师ꎬ开设中国亚浦耳电器厂ꎻ１９２９年ꎬ甘镜秋等民族工商业者又创办了华德电光股份有限公司ꎬ生产真空长丝灯泡ꎮ第一次世界大战期间ꎬ欧美各国忙于应对战争ꎬ我们照明企业得到了发展机遇ꎬ除亚浦耳㊁华德电光两家规模较大外ꎬ相继开办了２０余家中小型光源工厂ꎮ第一次世界大战结束后ꎬ国外资本卷土重来ꎮ１９３２年ꎬ美国奇异
(ＧＥ)㊁德国亚司令(ＯＳＲＡＭ)㊁荷兰飞利浦(Ｐｈｉｌｉｐｓ)㊁匈牙利太斯令(ＴＵＮＧＲＡＭ)４家外企组成电光源工业托拉斯中和灯泡公司ꎬ年产灯泡５００万~６００万只ꎬ抢占了中国市场ꎮ民族电光源工业虽遭到了严重打击ꎬ但在浙江大学㊁齐鲁大学㊁中山大学等单位和市民的支持下ꎬ民族电光源工业还是得以维持ꎬ并得到了发展ꎮ１９４７年前后ꎬ华德灯泡厂㊁中国亚浦耳电器厂㊁中国荧光灯厂开始试制生产荧光灯ꎮ新中国成立后ꎬ亚浦耳灯泡厂于１９５９年更名为上海亚明灯泡厂ꎮ作为中国电光源生产的开拓者和先驱的胡西园先生和甘镜秋先生等人的丰功伟绩应该永载史册ꎬ让我们永不忘怀ꎮ
更为重要和值得我们记载的是我国近代光源的发展历程ꎮ１９６０年初ꎬ复旦大学物理系蔡祖泉教授与他率领的研制小组ꎬ依托复旦大学多年从事真空物理科学的基础ꎬ开始从事我国现代光源的研制工作ꎮ经过艰辛的起步和努力的工作ꎬ在２０世纪６０年代初ꎬ成功开发了国产的碘钨灯和高压汞灯ꎬ并很快在工厂实现批量生产ꎬ随后他们又继续成功开发了长弧氙灯㊁短弧氙灯㊁氪灯㊁氢弧灯㊁超高压短弧汞灯㊁光谱空芯阴极灯㊁氘灯㊁高压钠灯和金属卤化物灯等一系列新光源ꎬ并于１９６５年起在复旦大学连续三年成功举办了元宵节新光源展示会ꎮ１９７８年ꎬ复旦大学电光源研究所正式成立ꎬ同时在举办了多届约１万多企业科技人员参加的短训班以后ꎬ１９８４年经国家教委批准创办了复旦大学光源与照明工程系ꎬ多年来已为国家培养了２千余名该领域的博士㊁硕士和本科生ꎮ２００７年ꎬＬＳ１１国际电光源科技研讨会在复旦大学成功举办ꎬ５００多名照明科技人员参会ꎬ其中有３００余人是外籍科技人员ꎮ这奠定了改革开放以来我国电光源科技在国际照明领域的影响力和地位ꎮ
２０世纪８０年代中后期ꎬ复旦大学电光源研究
１２㊀照明工程学报２０１９年２月
所研发出我国第一支节能灯ꎬ通过引进我国台湾地区㊁韩国㊁日本和欧洲的节能灯生产线ꎬ很快在上海灯泡三厂㊁上海特灯二厂等实现了节能灯的产业化ꎬ同时我国科技人员也开始研发自己的节能灯自动化生产设备ꎮ１９９０年ꎬ由东南大学㊁复旦大学共同开发研制了节能灯的自动化生产线ꎬ经过几年艰苦努力终于取得了成功ꎬ从而为国产节能灯行业提供了价廉质优的设备ꎬ使我国节能灯的产量占到全球总产量的８０％以上ꎬ并大量销售到世界各国ꎬ受到大家普遍的好评和欢迎ꎮ
进入２１世纪ꎬ中国照明产业获得空前发展ꎬ主要集中在广东㊁福建㊁浙江㊁江苏和上海等地区ꎬ即珠江三角洲和长江三角洲ꎬ目前已出现向我国中部和西部延伸发展的趋势ꎮ当前我国已成为包括
ＬＥＤ光源在内的电光源生产和销售的大国ꎬ但在自主知识产权上仍亟待我们继续努力和奋斗ꎬ我们绝不能有丝毫的松懈和自满ꎬ只有不忘初心㊁砥砺前行ꎬ才能实现照明强国的目标ꎮ
在这里ꎬ笔者情不自禁要引用蔡祖泉教授生前好友周勤之院士对我国光源发展的看法: 我不是电光源专家ꎬ但是光源对我的影响不禁让我想起了往事ꎮ我１９２７年生于上海ꎬ到四岁那年父母双亡ꎬ家中只我和祖母二人ꎬ这时发生了一 二八事变ꎬ祖母将我送往浙江上虞沥海所外婆家避难ꎮ沥海所在杭州湾口ꎬ是戚继光屯兵抗倭寇驻地ꎬ在那里也只外婆与我二人ꎬ乡下用煤油灯ꎬ此外人们昏暗不明ꎮ八岁时返上海ꎬ初到上海见到电灯ꎮ当时在南市ꎬ路灯是十支烛光ꎬ昏昏沉沉的ꎬ但比之乡下则觉光亮的多ꎬ第二年庆祝英皇加冕ꎬ南京东路外滩所有大厦都用灯泡按建筑轮廓排好灯泡ꎬ估计用了几十万个灯泡ꎬ晩上开灯ꎬ金碧辉煌ꎬ当时是奇观ꎮ到读四年级时发生了八 一三事变ꎬ我在南市的住房给日本人烧了ꎬ于是逃难到租界里来ꎬ当时年幼无知只感到租界里比南市亮多了ꎬ抗日战争胜利后也就住在租界不回去了ꎮ之后出现了日光灯ꎬ比电灯亮得多也舒服得多ꎮ以后出现了节能灯ꎬ家中多换上了节能灯ꎬ问题是寿命不长ꎬ当时灯泡的钨丝是进口的ꎮ上海灯泡厂首先拉出了钨丝ꎬ该厂的总工程师郑良永因此评上了劳模ꎬ我第一次用ＬＥＤ是在光栅读Ｍｏｏｒｅ条纹时作光源用ꎬ感觉很好ꎬ但是很难买到ꎮ以后ＬＥＤ发展起来了ꎬ外滩大厦的照明都用了泛光灯ꎬ不但颜色鲜艳而且几万只灯泡的轮廓也消失了ꎮ有一次我去浙江ꎬ晚上坐船看到浦江两岸灯火辉煌ꎬ对比一下ꎬ国外也不过如此ꎮ我国的照明不限于此ꎬ还在不断发展ꎬ说明改革开放的威力以及我国科学家的不断创新ꎮ回想在沥海所的昏暗油灯下的日子ꎬ恍如隔世ꎬ在此我衷心向我国科学家致敬ꎬ祖国靠你们的努力不断强大起来!
３　传统光源的生产和应用情况
１)白炽灯的淘汰已成为历史的必然ꎮ白炽灯是人们熟悉和喜爱的产品ꎬ但科技进步淘汰旧产品是不以人们的意志而转移的ꎮ目前白炽灯正处于被淘汰的进程之中ꎬ２００７年３月上旬举行的欧盟理事会首脑会议上ꎬ欧盟各成员国政府达成了到２０２０年二氧化碳排放量比１９９０年降低２０％的协议ꎬ并一致同意将节约能源㊁减排废气㊁保护气候作为未来欧盟社会进步与经济发展的重要战略指标之一ꎬ决定两年内在欧盟停止普通照明用白炽灯的生产ꎮ我国全面淘汰白炽灯的规划也已启动ꎮ逐步淘汰白炽灯的活动目前已遍布五大洲ꎬ民用普通白炽灯的市场将逐步萎缩ꎬ但白炽灯柔和温暖舒适的光谱特性使其在某些特殊场合㊁特殊应用㊁特殊造型或对光照质量要求很高的场合还有存在的价值ꎮ此外人们怀旧的情怀也会让白炽灯的应用延续相当长的历史时期ꎮ
２)荧光灯产品逐步退出照明领域ꎮ荧光灯自２０世纪３０年代末发明至今ꎬ始终在不断完善和改进之中ꎬ其产品琳琅满目ꎬ如２０世纪８０年代初开发的紧凑型荧光灯(ＣＦＬ)㊁２０世纪８０年代后期出现的高频荧光灯㊁２０世纪９０年代推出的Ｔ５(直径为１６ｍｍ)细管径荧光灯ꎬ以及细管径及超细管径荧光灯㊁无极荧光灯㊁陶瓷电极荧光灯(ＣＰＦＬ)㊁平板荧光灯和低汞及无汞荧光灯等等ꎬ并且都取得了可喜的进展和成功ꎬ但其灯内含汞ꎬ会对环境产生污染和危害ꎬ因此也正处于逐步地被性能更优异的ＬＥＤ光源替代的阶段ꎮ
３)高强度气体放电灯的现状ꎮ高强度气体放电灯(ＨＩＤ)的主要品种是高压钠灯及金属卤化物灯ꎬ它们常见的功率从７０Ｗ到１５００Ｗꎮ其中陶瓷金卤灯是ＨＩＤ光源发展中引人注目的成果之一ꎮ陶瓷金卤灯采用半透明氧化铝陶瓷为电弧管管壳ꎬ使灯运转温度比石英电弧管的高２００~３００Ｋ(约１５００Ｋ)ꎬ从
第３０卷第１期陈大华:照明光源的发展历程及未来展望１３㊀
而使得卤化物蒸发充分ꎬ光效更高(约１００ｌｍ/Ｗ)ꎮ小功率陶瓷金属卤化物灯的规格有５０Ｗ㊁７０Ｗ㊁
１００Ｗ㊁１５０Ｗꎮ超小功率金属卤化物灯有１０Ｗ㊁１５Ｗ㊁２０Ｗ㊁２５Ｗ㊁３０Ｗ㊁３５Ｗ等规格ꎬ分别用于室内外㊁汽车㊁国防等一般照明与特殊用途照明ꎮ目前虽然ＨＩＤ受到ＬＥＤ光源的冲击和替代ꎬ但它的生产和应用仍有一定的市场ꎮ
４　现代光源的发展情况与趋势
随着２１世纪时光的流逝ꎬＬＥＤ光源进展神速ꎬ它具有体积小㊁抗震动㊁亮度高㊁可调光㊁维修和更换简便ꎬ以及寿命超过５万ｈ的诸多优点ꎬ可以说它几乎能满足人类对人造光源的所有期望和要求ꎮ目前其产品已囊括ＬＥＤ球泡灯㊁灯丝球泡灯㊁日光灯㊁投光灯㊁道路灯㊁隧道灯㊁洗墙灯㊁吸顶灯㊁装饰灯㊁工矿灯和农业灯等各种用途和规格的产品ꎬ而且打破了以前光源和灯具分开的局面ꎬ出现了照明器件的新电子产品ꎮ如今ＬＥＤ光源正逐步取代传统光源ꎬ在城市景观照明中ＬＥＤ光源应用率已超过９０％ꎮ目前ꎬＬＥＤ引领智能照明时代的到来已成为业界人士的共识ꎬ它在当今智能照明㊁智慧城市㊁健康照明和农业照明中将起到举足轻重的作用ꎮ我国现已成为全球ＬＥＤ光源最主要的生产大国之一ꎬ并出现了收购和兼并国际上著名照明企业的成功案例ꎬ这是令人可喜的ꎮ但ＬＥＤ发展也面临固态光源中ＯＬＥＤ(ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ)近期进展的挑战ꎮ国外著名的光源公司都在积极开展ＯＬＥＤ的研发ꎮ国外企业的这种策略应引起我们的重视㊁思考和借鉴ꎮ我们在发展ＬＥＤ的同时ꎬ不能疏忽对更先进光源科技的关注和投入ꎮ
在谈论ＬＥＤ㊁ＯＬＥＤ光源时ꎬ我们还应认识激光光源的异军突起ꎮＯＬＥＤ和激光光源的发展正紧逼ＬＥＤ光源ꎬ我们应提高对它们发展的认识ꎮＯＬＥＤ是有机电致发光器件ꎬ其发光原理与ＬＥＤ基本类似ꎮ根据制造所用材料和工艺ꎬ它的种类有将δ￣羟基喹啉铝材料以真空热蒸发工艺涂覆制成的小分子ＯＬＥＤꎬ以及将高分子聚合物共轭化合物聚乙炔㊁聚苯胺等材料以旋转涂布或喷墨工艺制成的高分子ＯＬＥＤ(也称之为ＰＬＥＤ)两大类ꎮＯＬＥＤ具有重量轻㊁厚度薄㊁体积小㊁发热低㊁光色柔和无眩光㊁材质柔软可任意弯曲(甚至在其上任意打洞或裁切也无损它的正常发光)㊁在工作时无需特殊的散热措施㊁制造工艺相对简便㊁无需价格昂贵的金属有机化学气相沉淀(ＭＯＣＶＤ)设备㊁制造原材料可用地球上丰富而又廉价的材料等诸多优点ꎬ尤其适用于大面积面光源和调光速度特快的应用场合ꎮ目前ＯＬＥＤ产品已广泛进入手机㊁ＭＰ３㊁ＭＰ４㊁游戏机㊁数码相机㊁汽车仪表和电视机等各种显示设备ꎬ正逐步进入照明应用市场ꎮ但目前ＯＬＥＤ的亮度㊁使用寿命㊁发光效率和价格问题还需进一步解决ꎬ此后它才能引领照明技术的变革和创新ꎬ真正成为照明领域耀眼的明珠ꎮ可以预计ꎬ在今后２０~３０年的时间里ꎬＯＬＥＤ会成为照明光源的主导力量ꎮ激光光源(ＬａｓｅｒＬｉｇｈｔＳｏｕｒｃｅｓ)是一种利用激发态粒子在受激辐射作用下发光的相干光源ꎮ其输出波长范围从短波紫外到远红外ꎮ激光光源可按其工作物质(也称激活物质)分为固体激光源(晶体和钕玻璃)㊁气体激光源(包括原子㊁离子㊁分子㊁准分子)㊁液体激光源(包括有机染料㊁无机液体㊁螯合物)和半导体激光源４种类型ꎮ它是由工作物质㊁泵浦激励源和谐振腔３部分组成ꎮ工作物质中的粒子(分子㊁原子或离子)在泵浦激励源的作用下ꎬ被激励到高能级的激发态ꎬ造成高能级激发态上的粒子数多于低能级激发态上的粒子数ꎬ即形成粒子数反转ꎻ粒子从高能级跃迁到低能级时ꎬ就产生了光子ꎬ如果光子在谐振腔反射镜的作用下ꎬ返回到工作物质而诱发出同样性质的跃迁ꎬ则产生同频率㊁同方向㊁同相位的辐射ꎮ如此靠谐振腔的反馈放大循环和往返振荡ꎬ辐射不断增强ꎬ最终形成强大的激光束输出ꎮ该种光源具有以下特点:①单色性好ꎬ比普通光源的高１０倍以上ꎬ是一种优良的相干光源ꎮ②方向性强ꎬ激光束的发散立体角很小ꎬ为毫弧度量级ꎬ比普通光或微波的发散角小２~３数量级ꎮ③光亮度高ꎬ激光焦点处的辐射亮度比普通光高１０~１００倍ꎮ它在国民经济的诸多领域中已得到了广泛应用ꎬ例如激光加工㊁核聚变㊁同位素分离㊁医疗仪器(手术刀㊁凝固器)㊁检测器㊁光纤通信光源㊁全息摄影光源㊁舞台美术光源㊁电影放映㊁景观照明㊁激光视频唱片㊁激光传真㊁激光排版印刷㊁光学计算机㊁激光武器等ꎮ激光光源在照明领域正崭露头角㊁绽放异彩ꎬ预计它在２１世纪的下半叶可能取代ＬＥＤ光源ꎬ成为照明应用领域中人造光源的主角ꎮ
１４㊀照明工程学报２０１９年２月
５　结束语
当前ꎬ人们已开始不断熟悉ＬＥＤ光源ꎬ但还缺乏对ＯＬＥＤ和激光光源优势的充分认识ꎮ照明科技正在迅猛发展ꎬ我们应该清醒地看到:在今后３０年左右ꎬＬＥＤ可能会遭遇节能灯同样的命运ꎬ逐步被
ＯＬＥＤ取代ꎻ同样地ꎬＯＬＥＤ又会在那之后几十年可能被优势更为明显的激光光源所取代ꎮ尤其在智能照明和以人为本的健康照明理念深入人心的新时代ꎬ我们一定要认真剖析现代光源科技成果对我国照明产业的影响ꎬ及时调整发展策略ꎬ做到生产一代㊁开发一代㊁研制一代㊁应用与推广一代ꎮ我们相信ꎬ这对我国从光源大国转向光源强国ꎬ开创固态光源新时代ꎬ有着特别重要的意义ꎮ
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[３７]ＺＨＡＯＹꎬＷＡＮＧＣꎬＷＡＮＧＦꎬｅｔａｌ.１ ７２５Ｇｂ/ｓｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎａ
ｓｉｌｉｃｏｎｓｕｂｓｔｒａｔｅｇｒｅｅｎＬＥＤａｎｄｅｑｕａｌｇａｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ
ｒｅｃｅｉｖｅｒ[Ｃ]//ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ
ｏｎＶｉｓｉｂｌｅＬｉｇｈｔＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ(ＩＣＥＶＬＣ)ꎬＴｏｋｙｏꎬ
Ｍａｒｃｈ.２０１８。