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替代LED?解读激光照明车灯的普及之路

2019-12-12 13:02

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12月13日上午,一所名为“深圳市中光工业技术研究院暨中村修二激光照明实验室”正式揭牌。据悉,该实验室是深圳在建设国际科技、产业创新中心,积极规划建设十大诺贝尔奖科学家实验室和十大基础研究机构,不断提升源头创新能力过程中,诞生的第二家由诺贝尔奖得主领衔的重大创新平台。

消息称,下个月将在中国进行的路灯测试计划采用激光做为光源,这也许在世界上是第一次,这项创新行动的目标在于节省能耗以及减少布线基础设施所需的昂贵费用。

中村修二在中国设立深圳市中光工业技术研究院暨中村修二激光照明实验室

据悉,David Ho与金晶公司(Jinjing Co.)在中国福建省福州市研发出新的照明技术,本月即将在邻近的福清市进行测试。

中村修二是何许人,也许小编不需给业内人士多做介绍,虽然这位早于2014年10月因发明“高效蓝色发光二极管(LED)”斩获诺贝尔物理学奖的“蓝光之父”,是依靠LED而一夜爆红,但他却多次在公开的场合提及激光照明的优势,并表示看好激光照明未来,甚至曾经大胆作出预测,宣称未来十年的LED照明将会被激光照明所取代。而在当日的揭牌仪式上,亲临现场的中村修二又再次表明:激光技术将成为未来显示产业的一个重要发展趋势,蓝光LED代表着激光照明的未来。

该技术使用蓝光激光光束进行长距离的电力传输,毋须使用电力线。当激光光束撞击使用感应量子(quantum-induced)材料的设备时,可将激光能源转换成光,以进行照明。

据介绍,激光照明技术是世界级、颠覆性的新一代照明技术,影响和带动的产业预计将达万亿级规模。听起来俨然就是一个技术尖端、“钱景”开阔的全新领域,那么,什么是激光照明?原来激光照明分可见光激光照明,红外激光照明。

一些车厂,像是梅赛德斯 - 奔驰(Mercedes-Benz)与BMW已经在车头灯使用类似的技术了。但此次在中国的试验目的是为了开发路灯与高速公路照明应用,或是应用在一些发电厂无法供电的地方。

可见光激光照明,按原理分为以下两种:蓝光激发荧光粉实现白光照明 (如2014年宝马某车型推出的激光车大灯); 红绿蓝激光合成白色激光或真彩色光照明 (如青岛中科光谱的激光照明灯)。红外激光照明,则多应用于夜视、夜间摄像头监控照明。

一些研究员,例如UC Santa Barbara的Steven DenBaars已经在这方面研究了好几年,理论上,与LED照明相比,激光照明可实现非常高的效率,原理是激光发光二极管的蓝光灯将会贯穿前大灯单元内有荧光的荧光粉材料,将其转换成一个扩散的白光。

激光光源是基于半极性GaN激光二极管,并结合先进的荧光粉技术。由于激光集中于荧光粉上某个微小点发射光线并转换成白光,光源能够输出安全且高度准直的白光,再加上使用微小的光学透镜及反光罩,对光进行优异的控制以实现较好的照明效果。相比蓝光LED,激光器不存在的光效下降的问题,在照明上,激光照明可实现非常高的效率。这也是中村修二多次表态看好激光照明未来的重要原因。

核子科学博士David Ho提到:「激光照明在未来将会是节能减排的重要解决方案。这个梦想将会很快实现。」

事实上,LD激光与LED光从激发源上看没有太大的区别,YAG激光在于多了一个受激光辐射,LED是在半导体激发光后增加了一个荧光转换,视觉上的主要区别在于激光的单色性很好,LED的光谱则要更广一些,适合显示屏、照明等。此外,两者的亮度没法相提并论,因为激光是直线光,方向性很强,如不经过处理亮度会比LED大很多。激光作RGB视觉效果目前还不成熟,只停留在实验室状态,激光投影、激光电视目前也只是一个概念。

金晶公司实验室的激光测试

中村修二曾经将激光照明与LED照明的优劣作出比较,他认为,激光照明的发光面积更小,发光效率更高,感官上更容易聚焦且照射距离更远,可以广泛应用于汽车车头灯及其他领域。在汽车照明应用上,目前世界知名的汽车品牌如宝马(BMW)和奥迪(Audi),都正在为把这项技术应用在新产品上而作出努力。据介绍,与此同时,激光照明由于是属于“点光源”,未来还有望与光纤技术集合,相信两者可以衍生出更为巨大的应用前景。

中国的实验室测试表明,此技术可比LED照明技术节省2/3的能耗,可使用太阳能电池板为(路灯)系统供电。使用激光光束传输电力将可减少对电力线与相关支持基础设施的使用需求。

关于在未来10年激光照明会否取代LED照明这类问题,坊间的讨论意见不一,基于激光照明体积更小、结构更紧凑、投射距离远等特点,有业内人士认为,在某些领域确实可能会取代LED照明,比如车灯和显示技术领域。在普通照明领域,有人就对激光照明在十年内取代LED照明表示存疑。不过,任何一种创新技术的发展态势都值得保持关注。

实验室测试的技术不日将进行系统优化和商业化测试。预计大约在六个月后量产。

www.js77888.com,下面我们先来看看在车灯方面的应用情况。根据相关测试,激光灯的优势在于如可以通过一个镜片控制激光光束的方向,实现灵活照明,可以有指向性的照射到前方,距离是LED远光灯的两倍。在2014年1月初开幕的美国拉斯维加斯消费电子展上,奥迪就曾发布了SportLaserlightconcept概念车,这也是奥迪首款搭载激光大灯的车型,也预示着奥迪激光大灯的投入使用。

David Ho表示,此技术的早期投资者为福建与江苏省的创投公司。

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在福清的测试完成后,此路灯系统将会安装在福州罗源县。

激光大灯的优势:亮度高、照射距离远、导向灵活

此系统的设计已经取得中国专利,目前在中国与其他国家正在申请更多专利。

通常激光只能发出红、蓝、绿灯几种固定的颜色,因此有着要将它转化成一个亮度比较高的、接近自然光照明要求。据介绍,白天晴天时日光的色温是5500K,奥迪激光大灯的色温也是5500K。假如在蓝色的激光笔前面涂上一层磷之后,它的光束颜色会变成白色,而奥迪Sport quattro laserlight的激光大灯运行原理是一样的,灯组内含有一个很小的激光二极管,在激光二极管的前方有一个很小的磷化层,它可以将蓝色的光束变成白色。

David Ho表示,系统推出前必须克服的障碍,包含降低激光二极管的成本。法规标准方面,倾向遵循目前LED照明的法规,关于公共安全与环境危害性方面则遵循目前美国的ANSI Z136.1激光安全规范。

奥迪的激光大灯同时存在LED和激光模组,两者相互补充来提供照明

David Ho称,如果激光照明系统得到有效的商业化,将可在几十年内取代LED照明。

激光大灯的照射范围是LED远光灯的两倍,与LED照明系统起互补作用

他希望此技术能更广泛地应用在家庭、地下室、停车场与需要24小时照明的地方。

有研究发现,5500K是比较接近日光的颜色,肉眼看会是偏白又不至于过白,奥迪方面也认为这是最合适的色温。激光大灯在远近光都可以正常使用。激光在它主要的优势是体积更小且照射距离更远,相比LED远光灯,照射距离从250米增加到500米。至于穿透力的问题,雨、雪、雾这类天气会影响到任何车灯的穿透性,激光大灯自然也不例外。

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