一、LED的應用
LED的特點決定了它除了視覺用途外，還有很多其他的應用，即非視覺應用。目前所知的主要包括農業(yè)、醫(yī)療等領域，若把光在這些領域的應用稱作廣義的照明學科，那照明學科的內涵將獲得極大的發(fā)展。
1、LED 在農業(yè)上的應用
LED在農業(yè)上的應用主要用于植物的補光，而植物生長則依靠太陽光的光合作用。生物學統(tǒng)計表明，大部分植物為綠色植物，其中都含有葉綠素a與葉綠素b，而葉綠素a與葉綠素b對光譜是選擇性吸收的。含有葉綠素a與葉綠素b的植物，對綠光的吸收是很少的，其主要的吸收峰分別在650nm與440nm附近，且葉綠素a與葉綠素b吸收峰不同但比較接近。因此，可以認為植物的生長主要是依靠這些光譜進行光合作用。進一步的研究也表明，不同的植物對不同波長光的吸收與光合作用也不一樣，這個從不同的植物有不同的顏色(即反射太陽光部分)也可以理解。
由于LED具有很大的光譜靈活性，因此我們可以針對不同的植物選擇合適的光譜進行照射，可以想象，這樣的植物補光將具有比傳統(tǒng)光源更大的效率優(yōu)勢。在這種LED應用中，建立不同植物的光譜光合作用效率曲線是提高效率的基礎。因此，與目前的視覺科學對應，是否將產(chǎn)生植物光合作用科學?
LED在農業(yè)上的應用還包括殺蟲，抗菌等。如一些特定的光譜對某些蟲類、菌類有抑制作用，那么研究這種抑制作用一樣具有很大的意義，而這將誕生另一類照明科學研究。
此外，LED在動物養(yǎng)殖上也有很大的用途。其主要應用是為動物營造一個優(yōu)選的照明光環(huán)境問題，這也是照明科學有待研究的課題。
2、LED在醫(yī)療上的應用
LED在醫(yī)療上的應用主要包括光治療與康復、保健等。
光照療法(light therapy)的原理是：特定波長的單色光具有影響細胞生物學行為的能力，且無明顯的損傷作用。長期以來，激光作為照射光源，由于其體積大、價格昂貴，無法照射大面積的傷口等問題使得激光在醫(yī)療上的應用受到限制。
與激光相比，LED光源體積小、價格相對便宜且具有各種光譜，還可采用多個LED排成陣列應用于大面積傷口照射，同時通過選用不同波長的LED可實現(xiàn)光治療的波長優(yōu)選，加上LED的高效率，使得LED在光治療上有很大的應用潛力，LED在醫(yī)療保健與康復上的應用也基于同樣的原理。
在這些LED醫(yī)療應用中，同樣存在LED光照的優(yōu)選問題，即針對某一種治療，哪一類光譜最合適?怎樣的強度，怎樣的照射方式(脈沖方式/穩(wěn)態(tài)方式)最合適?照射周期怎樣最好?這些都是廣義的照明學科范疇，值得科學研究的。
LED在醫(yī)療上的應用與農業(yè)略有不同。在醫(yī)療應用中，由于人體內具有各種組織，那么LED光源不僅要考慮對某些組織生長的促進作用，還要考慮對其他多種組織的破壞作用。因此，LED在醫(yī)學上的研究將復雜的多。
隨著LED技術的發(fā)展，除上述之外，LED還將誕生出各種應用，而這些應用的研究，也將極大的豐富照明學科的研究內涵。
值得一提的是，LED與通信技術結合產(chǎn)生的LED可見光通信技術，將有很大的應用前景。但是，在LED通信中，LED只是一個載體。因此，盡管未來這是與照明相關的一個交叉學科，但是，嚴格的說，這個不屬于照明學科的范疇，而是通信學科的一部分。
二、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(chuàng)立;而色度學則經(jīng)歷過比較漫長的過程，從CIE1931、 CIE1964、CIE1976多次對CIE色度系統(tǒng)進行修正才完善;1974年，顯色性的評價指數(shù)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(fā)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(tài)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(fā)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(xiàn)將改變這種局面。
近年來，LED技術快速發(fā)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(chǎn)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(yōu)勢。目前LED在信號、顯示等領域已經(jīng)成為主流的光源;在視覺照明領域(室內、室外等)，占據(jù)著領導地位;在農業(yè)、醫(yī)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(fā)展未能完全實現(xiàn)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(xiàn)可見光范圍的大部分光譜，由于可實現(xiàn)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(yè)產(chǎn)品仍然低于20%。因此，提高綠光LED的光電效率將是實現(xiàn)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(fā)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。
三、 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：
1、脈沖光的視覺照明學科問題
光度學、色度學都是建立在傳統(tǒng)光源基礎上，由于傳統(tǒng)光源包括光度學建立時的蠟燭等非電光源及色度學建立時的熱輻射光源與氣體放電光源等，都是基本穩(wěn)定的，我們姑且稱之為穩(wěn)態(tài)光源。而LED由于開關時間短，且在調光使用時采用PWM的調光方式，開關非常方便，相當于LED在非穩(wěn)態(tài)的情況下工作。那么，直接的問題是，建立在穩(wěn)態(tài)光條件下的照明科學(視覺科學)是否適合于非穩(wěn)態(tài)下的照明?目前對此尚無定論。如果最后研究發(fā)現(xiàn)脈沖光下相關視覺照明具有不一樣的現(xiàn)象，那么至少應該誕生“脈沖光度學”，“脈沖色度學”。
2、光源顯色性的評價方法
對光源的顯色性被普遍接受的評價方式是顯色指數(shù)。按照顯色指數(shù)的物理意義：光源照射下產(chǎn)生物體本來顏色的能力，所謂的物體本來顏色即指太陽光照射下或者標準黑體照射下的顏色。在進行定量計算時，用14塊標準色板，計算標準光源與被測光源分別照射下的顏色差異以獲得顯色指數(shù)。
在LED之前，主要的電光源有白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈、金鹵燈等。盡管可以通過改變燈內填充成分適當?shù)馗淖児庾V，但是總體上光譜形式是有限的。因此，計算顯色指數(shù)的經(jīng)驗公式符合這幾種光源就行。然而，LED的出現(xiàn)，將使這種近似表征出現(xiàn)問題。由于LED光譜的靈活性，可通過多個LED器件組裝出任何光譜，與此同時光源的流明光效也一定程度降低。如果人類有一天可以接受適當?shù)慕档托?，那么，建立一個“類標準燈指數(shù)”或者“類太陽光譜指數(shù)”可能是最好的表征顯色性的方法。
3、視覺照明應用中評價指標的再審視
照明學科的發(fā)展是基于其物質基礎光源的，而可獲得的光源的特性決定了照明評價的標準。例如，高壓鈉燈的顯色指數(shù)是20左右，在傳統(tǒng)光源的光效中較為不錯，而道路等室外照明要求相對較低，因此，我們自然接受了道路照明顯色指數(shù)很低的事實。同時LED在尺度空間、光譜空間、時間空間的無限靈活性，可以說“一切皆有可能”，那么，未來我們是否能接受顯色指數(shù)低的道路照明標準?
目前，得益于白光LED主流的蘭光+黃光熒光粉的技術路線，使得LED顯色指數(shù)達到70以上，未來道路照明的顯色指數(shù)達到70以上是遲早的事。但是，隨著綠光LED效率的大幅度提高，RGB白光方式(可進一步引申為多光譜混色)理論上將成就LED的更大效率及調光譜、調色的無限可能，因而未來的白光技術路線將轉向RGB方式。屆時，顯色指數(shù)與效率這一對矛盾的折中將在道路照明的顯色性指標上形成爭論，即多高的顯色指數(shù)是合適的?相信不會是20，也不會是70。
由于LED的高度靈活性， 因而在未來的很多視覺照明評價指標上，需要照明學科的新的研究與探索。
LED的特點決定了它除了視覺用途外，還有很多其他的應用，即非視覺應用。目前所知的主要包括農業(yè)、醫(yī)療等領域，若把光在這些領域的應用稱作廣義的照明學科，那照明學科的內涵將獲得極大的發(fā)展。
1、LED 在農業(yè)上的應用
LED在農業(yè)上的應用主要用于植物的補光，而植物生長則依靠太陽光的光合作用。生物學統(tǒng)計表明，大部分植物為綠色植物，其中都含有葉綠素a與葉綠素b，而葉綠素a與葉綠素b對光譜是選擇性吸收的。含有葉綠素a與葉綠素b的植物，對綠光的吸收是很少的，其主要的吸收峰分別在650nm與440nm附近，且葉綠素a與葉綠素b吸收峰不同但比較接近。因此，可以認為植物的生長主要是依靠這些光譜進行光合作用。進一步的研究也表明，不同的植物對不同波長光的吸收與光合作用也不一樣，這個從不同的植物有不同的顏色(即反射太陽光部分)也可以理解。
由于LED具有很大的光譜靈活性，因此我們可以針對不同的植物選擇合適的光譜進行照射，可以想象，這樣的植物補光將具有比傳統(tǒng)光源更大的效率優(yōu)勢。在這種LED應用中，建立不同植物的光譜光合作用效率曲線是提高效率的基礎。因此，與目前的視覺科學對應，是否將產(chǎn)生植物光合作用科學?
LED在農業(yè)上的應用還包括殺蟲，抗菌等。如一些特定的光譜對某些蟲類、菌類有抑制作用，那么研究這種抑制作用一樣具有很大的意義，而這將誕生另一類照明科學研究。
此外，LED在動物養(yǎng)殖上也有很大的用途。其主要應用是為動物營造一個優(yōu)選的照明光環(huán)境問題，這也是照明科學有待研究的課題。
2、LED在醫(yī)療上的應用
LED在醫(yī)療上的應用主要包括光治療與康復、保健等。
光照療法(light therapy)的原理是：特定波長的單色光具有影響細胞生物學行為的能力，且無明顯的損傷作用。長期以來，激光作為照射光源，由于其體積大、價格昂貴，無法照射大面積的傷口等問題使得激光在醫(yī)療上的應用受到限制。
與激光相比，LED光源體積小、價格相對便宜且具有各種光譜，還可采用多個LED排成陣列應用于大面積傷口照射，同時通過選用不同波長的LED可實現(xiàn)光治療的波長優(yōu)選，加上LED的高效率，使得LED在光治療上有很大的應用潛力，LED在醫(yī)療保健與康復上的應用也基于同樣的原理。
在這些LED醫(yī)療應用中，同樣存在LED光照的優(yōu)選問題，即針對某一種治療，哪一類光譜最合適?怎樣的強度，怎樣的照射方式(脈沖方式/穩(wěn)態(tài)方式)最合適?照射周期怎樣最好?這些都是廣義的照明學科范疇，值得科學研究的。
LED在醫(yī)療上的應用與農業(yè)略有不同。在醫(yī)療應用中，由于人體內具有各種組織，那么LED光源不僅要考慮對某些組織生長的促進作用，還要考慮對其他多種組織的破壞作用。因此，LED在醫(yī)學上的研究將復雜的多。
隨著LED技術的發(fā)展，除上述之外，LED還將誕生出各種應用，而這些應用的研究，也將極大的豐富照明學科的研究內涵。
值得一提的是，LED與通信技術結合產(chǎn)生的LED可見光通信技術，將有很大的應用前景。但是，在LED通信中，LED只是一個載體。因此，盡管未來這是與照明相關的一個交叉學科，但是，嚴格的說，這個不屬于照明學科的范疇，而是通信學科的一部分。
二、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(chuàng)立;而色度學則經(jīng)歷過比較漫長的過程，從CIE1931、 CIE1964、CIE1976多次對CIE色度系統(tǒng)進行修正才完善;1974年，顯色性的評價指數(shù)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(fā)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(tài)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(fā)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(xiàn)將改變這種局面。
近年來，LED技術快速發(fā)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(chǎn)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(yōu)勢。目前LED在信號、顯示等領域已經(jīng)成為主流的光源;在視覺照明領域(室內、室外等)，占據(jù)著領導地位;在農業(yè)、醫(yī)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(fā)展未能完全實現(xiàn)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(xiàn)可見光范圍的大部分光譜，由于可實現(xiàn)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(yè)產(chǎn)品仍然低于20%。因此，提高綠光LED的光電效率將是實現(xiàn)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(fā)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。
三、 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：
1、脈沖光的視覺照明學科問題
光度學、色度學都是建立在傳統(tǒng)光源基礎上，由于傳統(tǒng)光源包括光度學建立時的蠟燭等非電光源及色度學建立時的熱輻射光源與氣體放電光源等，都是基本穩(wěn)定的，我們姑且稱之為穩(wěn)態(tài)光源。而LED由于開關時間短，且在調光使用時采用PWM的調光方式，開關非常方便，相當于LED在非穩(wěn)態(tài)的情況下工作。那么，直接的問題是，建立在穩(wěn)態(tài)光條件下的照明科學(視覺科學)是否適合于非穩(wěn)態(tài)下的照明?目前對此尚無定論。如果最后研究發(fā)現(xiàn)脈沖光下相關視覺照明具有不一樣的現(xiàn)象，那么至少應該誕生“脈沖光度學”，“脈沖色度學”。
2、光源顯色性的評價方法
對光源的顯色性被普遍接受的評價方式是顯色指數(shù)。按照顯色指數(shù)的物理意義：光源照射下產(chǎn)生物體本來顏色的能力，所謂的物體本來顏色即指太陽光照射下或者標準黑體照射下的顏色。在進行定量計算時，用14塊標準色板，計算標準光源與被測光源分別照射下的顏色差異以獲得顯色指數(shù)。
在LED之前，主要的電光源有白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈、金鹵燈等。盡管可以通過改變燈內填充成分適當?shù)馗淖児庾V，但是總體上光譜形式是有限的。因此，計算顯色指數(shù)的經(jīng)驗公式符合這幾種光源就行。然而，LED的出現(xiàn)，將使這種近似表征出現(xiàn)問題。由于LED光譜的靈活性，可通過多個LED器件組裝出任何光譜，與此同時光源的流明光效也一定程度降低。如果人類有一天可以接受適當?shù)慕档托?，那么，建立一個“類標準燈指數(shù)”或者“類太陽光譜指數(shù)”可能是最好的表征顯色性的方法。
3、視覺照明應用中評價指標的再審視
照明學科的發(fā)展是基于其物質基礎光源的，而可獲得的光源的特性決定了照明評價的標準。例如，高壓鈉燈的顯色指數(shù)是20左右，在傳統(tǒng)光源的光效中較為不錯，而道路等室外照明要求相對較低，因此，我們自然接受了道路照明顯色指數(shù)很低的事實。同時LED在尺度空間、光譜空間、時間空間的無限靈活性，可以說“一切皆有可能”，那么，未來我們是否能接受顯色指數(shù)低的道路照明標準?
目前，得益于白光LED主流的蘭光+黃光熒光粉的技術路線，使得LED顯色指數(shù)達到70以上，未來道路照明的顯色指數(shù)達到70以上是遲早的事。但是，隨著綠光LED效率的大幅度提高，RGB白光方式(可進一步引申為多光譜混色)理論上將成就LED的更大效率及調光譜、調色的無限可能，因而未來的白光技術路線將轉向RGB方式。屆時，顯色指數(shù)與效率這一對矛盾的折中將在道路照明的顯色性指標上形成爭論，即多高的顯色指數(shù)是合適的?相信不會是20，也不會是70。
由于LED的高度靈活性， 因而在未來的很多視覺照明評價指標上，需要照明學科的新的研究與探索。
