复旦发布多项先进照明科研成果 未来十年影响人类

第一篇：复旦发布多项先进照明科研成果 未来十年影响人类

“黑夜给了我黑色的眼睛，我却用它来寻找光明”，为庆祝建系30周年，近日复旦大学光源与照明工程系集中发布了一系列最新的科研成果。这些成果不仅能关乎照明的各个方面，更是环保新技术，将在未来的十年内影响人类的生活方式。紫外光led固化系统：可大幅度降低室内装修空气污染 随着人们的环保意识的提升，室内装修的空气污染问题广受诟病。该系张善端副教授及其团队所研发的大功率紫外led光固化系统，圆满地解决了大功率led的散热问题，获得了极强的紫外光，可在5秒内快速固化油漆。与现有的油性油墨、油漆和涂料不同的是，紫外光固化使用的是水性材料，也就不存在挥发性有机化合物（voc）的浓度控制问题，从而可以大幅度降低室内空气的污染。张善端介绍，光固化需要很强的紫外光，灯的功率达到成千上万瓦。如果使用传统的气体放电光源，辐射效率低，灯的温度高达几百度，在易燃易爆的气氛下可能引起安全问题。由于紫外led是冷光源，就不存在易燃问题，但在功率密度很高的情况下，怎么解决散热问题，难度很大。他所在的团队使用了很好的导热绝缘材料氮化铝，采用铜板和氮化铝板的结构，从而解决了大功率带来的传热瓶颈。紫外led的输入功率密度可达每平方厘米200瓦以上。形象地说，我们在指甲盖大小的面积上，封装了功率200瓦的led芯片。张善端还透露：“目前我们已经申报了两项发明专利，更深入的研究和优化也在进行。研发成果正在产业化，还将参加今年的工博会。” 值得一提的是，张善端团队的合作企业还研发出一种新型的油漆，可以涂在纸张上面，光固化后的胶层硬度大、韧性好，还防潮、防霉，即便使用硬币在上面刮也不会留下痕迹。作为室内装修的重要材料之一的秸秆板由于表面很差，需要经过13道上漆工序才能达到应用级别，复杂、耗时又不环保。但如果使用张善端及其团队研发的大功率led光固化系统，再配合他们的合作伙伴研发出的新型油漆，只需两道工序即可：先上一道光固化底漆，再上一道光固化面漆，一块烂木板就成了一块好木板。张善端告诉记者，他们的目标就是要把秸秆变成秸秆木材，充分利用资源，保护环境，帮助解决全国的秸秆焚烧问题。自然光与led混合照明系统：白天零能耗享用健康照明 光明在人类的文明演进中扮演着重要的角色，该系葛爱明副教授领衔的团队向大自然借光，在自然光与led应用技术方面取得了重大进展。该团队通过模拟实验证实，在保持室内相同光照水平下，使用团队首创的一体式自然光与led混合照明系统比使用传统日光灯照明平均可节省66.28%的电能，比仅用led替代日光灯的方案多节省41.62%以上的电能。白天光-光转换的纯自然光以零能耗的特点为室内提供了健康舒适的照明，真正实现高效节能。该一体式混合照明系统的室内照明器被设计为由自然光灯和四盏led共同组合而成的“小灯”。室外自然光通过收光面板采集，经由导光管传导进入“小灯”中间部分的自然光照明灯具，作为白天室内主要光源；围绕自然光照明器的四周的led由传感器控制，随时根据导入自然光的变化自动减光或补光。同时，收光面板在白天储存的太阳能还将为led提供电能。因此无论是在凌晨还是黄昏，室外天气是阴天还是晴天，这一照明系统都能够为室内提供24小时全天候的舒适照明。由复旦大学应用光学课题团队独创的自然光照明系统很好地克服了常见的自然光照明系统所存在的体积大、结构复杂、不易安装、造价高和无法控制亮度等问题。单元为扇形齿状的收光面板可以组合安装在屋顶、阳台等处，将收集到的光束耦合到导光管并传至室内。导光管可以像网线一样便捷地在室内铺设，在不破坏原有建筑结构的前提下将自然光引进室内。葛爱明认为，该照明系统在白天需要照明的地下商场、停车场及大型会议室等场所具有广阔的应用前景。复旦大学应用光学课题组团队将对一体式自然光与led混合照明系统进行优化，以便实现产业化。优化版空气净化器：价格有望为同类产品一半 随着冷空气南下，雾霾天卷土重来，人们又开始关注：空气净化器究竟哪家强？由该系区琼荣副教授领衔的团队发布的优化版等离子体空气净化器颇为引人注目。它不仅无耗材、零使用成本，而且维护简易甚至终生不需要维护。若技术得到推广，有望使等离子体空气净化器的市售价格降为同类产品的一半。区琼荣解释，当下的空气净化市场中主要分为两大流派。一派是依靠过滤网截留空气中的灰尘，虽然价格相对便宜，但是由于过滤网无法处理灰尘中的细菌，久而久之就易导致二次污染。同时，定期更换的滤网也增加了后期的使用成本。还有一派便是凭借等离子体、静电或者负离子技术来净化空气，也就是广义上的等离子体净化技术。使用该技术可以彻底净化空气，且无细菌集聚，不易产生二次污染。与前一类相比，等离子体空气净化器在使用中不会增加耗材，只需定期将集尘板拆卸下来清洗，理论上可在很长时间内反复循环使用，堪称零使用成本。但目前市场上的等离子体空气净化器价格普遍偏高，一般实用型的每台都在3000元以上，让消费者望而却步。“我们实验室之前一直在为等离子体空气净化的企业做技术支持，总体感觉是，市场上的要价太高了，我们觉得有责任做一款价格相对亲民的空气净化器。”区琼荣在采访中告诉记者。区琼荣所在的等离子体应用实验室从用户体验的角度出发，通过精简技术降低了空气净化器的成本——他们制作了一个非常简易高效的模块取代原先复杂的模块设计。如果需要，该模块甚至可以集成到空调和普通风扇中发挥效应。实验室还设计移除了集尘板，用静电沉降原理除尘，省去了清洗集尘板的麻烦，同时也方便了在无人看管的公共场所使用空气净化器。针对不少朋友关于“等离子体空气净化器会产生臭氧、造成二次污染”的担忧，区琼荣表示，等离子体空气净化从原理上讲不可避免地将产生臭氧，但只要其含量不超标就不会影响人体健康。这就和手机的辐射一个道理，是一个量的问题。而事实上，合格的等离子体空气净化器在专业检测机构的臭氧指标检测中往往低到“未检出”的水平。目前区琼荣及其团队所研发的这款优化版等离子体空气净化器已经进入产品测试阶段，同时还在进一步开发达到医疗级使用的升级产品，且正在和有意向的投资人接触。本次发布的科研成果还包括先进固态脉冲电源，脉冲等离子体放电用于废水、废气治理应用，低功耗大功率led汽车灯，led不舒适眩光评价模型及其应用，分布式光伏供电与智慧照明技术，led在农业、医疗方面的应用，隧道照明，oled材料基础研究以及量子点led研究。据悉，复旦大学的电光源研究工作始于1960年。当时由蔡祖泉教授带领的电光源研究小组,克服科研设备简陋、技术资料缺乏等困难，制成我国第一只高压汞灯。自1973年起，复旦大学开始培养电光源专业的学生。随着我国电光源产业对人才的迫切需求，1984年经国家教育部批准，复旦大学建立了“光源与照明工程系”，充分发挥高校的综合优势，形成教学、研究、开发、推广一体化的研究机制，在国内外学术界和产业界享有盛誉，堪称国内照明界的“黄埔军校”。