一、LED改變照明學科的重心
照明學科是以光度學、色度學為學科基礎的,其中光度學是由科學家朗伯(Lambert)在1760年創立;而色度學則經歷過比較漫長的過程,從CIE1931、 CIE1964、CIE1976多次對CIE色度系統進行修正才完善;1974年,顯色性的評價指數基本確定下來。在此之后的近四十年里,照明學科本身沒有大的發展。究其原因,作為照明的物質基礎的光源,包括熱輻射光源、氣體放電光源在光譜等基本形態上沒有大的變化,而以光度學、色度學為基礎的照明學科又能基本上滿足采用這些光源的照明實踐需要。
20世紀80年代,國外廠家首先發明了緊湊型熒光燈。之后近十年里各國都投身在其光效、顯色性、壽命研究中,并取得了較大進展,以至于CFL成為目前室內照明的最主要光源。而作為60年代的HID光源,一直是光源研究的熱點,并在燈具光效、顯色性、壽命等方面為此,該領域誕生了照明領域另一個重要的國際會議及其組織,即LS:XX會議及FAST-LS,并使LS會議成為照明領域除CIE之外的最重要國際會議。
一直以來,照明學科的重心是作為照明的物質基礎的光源,而不是照明本身,LED的出現將改變這種局面。
近年來,LED技術快速發展,其中最重要的指標之一—光效已從十年前的10lm/W左右提高到目前的市售產品的130lm/W,而實驗室的樣品已達到300lm/W以上,而價格也很親民。同時由于LED器件的壽命、可靠性等都有了很大的提高,使得LED在尺度空間、光譜空間、時間空間的無限靈活性正凸顯出優勢。目前LED在信號、顯示等領域已經成為主流的光源;在視覺照明領域(室內、室外等),占據著領導地位;在農業、醫療、通信等領域,近年來也在快速增長中。
在以上LED應用前景中,都是基于LED三個無限靈活性。然而,目前LED的發展未能完全實現LED的這種靈活性,特別是LED光譜的無限靈活性。一般來說,LED的光譜半寬度為20~30nm,且可通過改變LED材料的摻雜實現可見光范圍的大部分光譜,由于可實現的各個中心波長的LED光電效率不同,特別是綠光LED的效率很低,目前商業產品仍然低于20%。因此,提高綠光LED的光電效率將是實現LED真正的光譜無限靈活性的必要條件。在LED綠光的效率尚未獲得較大發展之前,研究提高綠光LED的光電效率將是照明學科的一個研究重點。
二、 LED視覺科學內容需要完善與補充
如前文所說,廣義的照明學科實際上包括視覺科學與非視覺科學部分。LED的靈活性決定了它廣泛的應用前景,并拓展了照明學科中的非視覺部分;另一方面,LED也將促使照明學科中的視覺科學部分進一步完善與修正。例如: