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探索照明科学与系统的发展

2020-05-07 Yoelit Hiebert 阅读:
探索照明科学与系统的发展
2020年美国能源部(DOE)能源效率和可再生能源办公室(EERE)照明研发研讨会在圣地亚哥举行。研讨会以往都集中于LED采用的芯片和封装技术的讨论,特别是功效的提高,但今年的研讨会还涵盖了照明科学和照明系统的发展。

2020年美国能源部(DOE)能源效率和可再生能源办公室(EERE)照明研发研讨会在圣地亚哥举行。与往年相比,今年的研讨会有很大的变化,尤其是讨论范围扩大了。研讨会以往都集中于LED采用的芯片和封装技术的讨论,特别是功效的提高,但今年的研讨会还涵盖了照明科学和照明系统的发展。议题包括LED照明的采用及能源节约、动植物照明、改善人类健康的照明,以及如何将照明和控制集成到新的结构中。SXiednc

会议一开始重申了企业和家庭转向LED照明的主要原因:降低能源成本。据美国能源部(DOE)估计,到2035年,LED照明将成为84%的照明装置的主导技术,累计可节省能源62夸特。SXiednc

犹他州立大学植物、土壤与气候系一直与NASA合作开发在火星上种植粮食的方法,他们在研讨会上带来了一场令人印象深刻的演讲。粮食需要种植在地下,人工照明因此成为粮食生产系统的关键组成部分。LED照明功率较低,还可以针对生长的不同植物类型,精确调节到最佳光谱,因此成为植物人工照明的不二选择。美国犹他州及全国其他许多机构目前正在为每种植物的每个生长阶段制定最佳“照明方案”,这无疑将对地球上的室内种植产生影响,因为气候的变化使我们不能在室外可靠地种植粮食。SXiednc

另一场引人入胜的演讲来自斯坦福大学精神病学和行为科学系,重点介绍了LED照明在调节人类昼夜节律反应时存在的局限。演讲指出,这项研究的目的是为了确定一项帮助青少年获得更多睡眠的光疗方案是否有效。他们将研究对象暴露于不同的光照方案中,评估其昼夜节律的变化。最后,研究人员发现,尽管不同的光照会产生预期的生理影响,昼夜节律确实发生了变化,但参与试验的青少年并没有获得更多的睡眠。SXiednc

尽管这些青少年更加疲倦,却不愿意提前上床睡觉,这毫不奇怪,因为他们的朋友还没睡。研究得出的结论是,仅仅调节昼夜节律不足以产生所需的结果,即获得更多睡眠。随着以人为本的照明越来越多地进入我们的工作和家庭环境中,必须记住,我们的目的是改变行为,越早改变,工作效率就越高,病假就越减少,仅仅依靠改变照明并不能得到预期的结果。SXiednc

至于LED技术,据DOE的估计,目前最新的LED照明技术在性能上仅达到其最终性能的一半(图1)。SXiednc

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图1:白光和彩色光LED产品的功效和效率随时间变化的曲线。(图片来源:美国能源部能源效率和可再生能源办公室)SXiednc

本次研讨会的其他演讲主题还包括目前的各种固态照明技术,例如半导体材料、量子点和OLED。业界对量子点技术的兴趣一直有增无减,他们致力于将量子点用于普通照明的LED产品中,以增强红光发射。其中一个演讲探讨了在实现该方案时所面临的材料与构造上的挑战。还有演讲概述了量子点在显示器中的应用。关于OLED技术领域,与会者还探讨了是否可能在OLED器件的有机化合物中掺杂铁氟龙(Teflon)这样的绝缘材料,以此减少半导体材料的用量却不会降低电传输性能。SXiednc

毫无疑问,今年研讨会的一个重点是照明,因为它与建筑结构、控制和连网建筑系统相关,这也反映了EERE重心的转移。业界似乎已达成共识,由LED照明转换带来的能效提高可能已达到顶峰,因此会议范围的扩大并不令人意外。但EERE认为器件功效还有显著改善的空间,LED照明到底会如何发展,让我们拭目以待。SXiednc

(原文刊登于ASPENCORE旗下EDN英文网站,参考链接:DOE lighting workshop explores lighting science and systems。)SXiednc

本文为《电子技术设计》2020年05月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里SXiednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Yoelit Hiebert
Yoelit Hiebert过去十年一直从事LED照明领域的工作,在行业制造和最终用户方面拥有丰富的经验。 她与照明工程协会一起,积极参与固态照明和控制标准的开发。Yoelit拥有密苏里科技大学的电子工程学士学位和硕士学位。她是注册专业工程师,通过认证的能源经理,并获得了国家照明行业资格认证委员会的照明认证。
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