復(fù)旦研發(fā)學(xué)者講述照明科研背后的故事
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2014-10-18
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紫外光LED固化系統(tǒng)：可大幅度降低室內(nèi)裝修空氣污染
隨著人們的環(huán)保意識(shí)的提升,，室內(nèi)裝修的空氣污染問題廣受詬病,。該系張善端副教授及其團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的大功率紫外LED光固化系統(tǒng)，圓滿地解決了大功率LED的散熱問題,，獲得了極強(qiáng)的紫外光,，可在5秒內(nèi)快速固化油漆。與現(xiàn)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，也就不存在揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的濃度控制問題,，從而可以大幅度降低室內(nèi)空氣的污染,。
張善端介紹，光固化需要很強(qiáng)的紫外光,，燈的功率達(dá)到成千上萬瓦,。如果使用傳統(tǒng)的氣體放電光源，輻射效率低,，燈的溫度高達(dá)幾百度,，在易燃易爆的氣氛下可能引起安全問題。由於紫外LED是冷光源,，就不存在易燃問題,，但在功率密度很高的情況下，怎麼解決散熱問題,，難度很大,。他所在的團(tuán)隊(duì)使用了很好的導(dǎo)熱絕緣材料氮化鋁，采用銅板和氮化鋁板的結(jié)構(gòu),，從而解決了大功率帶來的傳熱瓶頸,。紫外LED的輸入功率密度可達(dá)每平方厘米200瓦以上。形象地說,，我們?cè)谥讣咨w大小的面積上,，封裝了功率200瓦的LED芯片。
張善端還透露：“目前我們已經(jīng)申報(bào)了兩項(xiàng)發(fā)明專利,，更深入的研究和優(yōu)化也在進(jìn)行,。研發(fā)成果正在產(chǎn)業(yè)化，還將參加今年的工博會(huì),。”
值得一提的是,，設(shè)計(jì)，張善端團(tuán)隊(duì)的合作企業(yè)還研發(fā)出一種新型的油漆,，可以涂在紙張上面,， led亮化工程,，光固化后的膠層硬度大、韌性好,，還防潮,、防霉，即便使用硬幣在上面刮也不會(huì)留下痕跡,。
作為室內(nèi)裝修的重要材料之一的秸稈板由於表面很差,，需要經(jīng)過13道上漆工序才能達(dá)到應(yīng)用級(jí)別，復(fù)雜,、耗時(shí)又不環(huán)保,。但如果使用張善端及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的大功率LED光固化系統(tǒng)， led商業(yè)照明,，再配合他們的合作伙伴研發(fā)出的新型油漆,，只需兩道工序即可：先上一道光固化底漆，醫(yī)院led照明,，再上一道光固化面漆,，一塊爛木板就成了一塊好木板。張善端告訴筆者,，他們的目標(biāo)就是要把秸稈變成秸稈木材,，充分利用資源，保護(hù)環(huán)境,，幫助解決全國(guó)的秸稈焚燒問題,。
自然光與LED混合照明系統(tǒng)：白天零能耗享用健康照明
光明在人類的文明演進(jìn)中扮演著重要的角色，該系葛愛明副教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)向大自然借光,，在自然光與LED應(yīng)用技術(shù)方面取得了重大進(jìn)展,。該團(tuán)隊(duì)通過模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在保持室內(nèi)相同光照水平下,，使用團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的一體式自然光與LED混合照明系統(tǒng)比使用傳統(tǒng)日光燈照明平均可節(jié)省66.28%的電能,，比僅用LED替代日光燈的方案多節(jié)省41.62%以上的電能。白天光-光轉(zhuǎn)換的純自然光以零能耗的特點(diǎn)為室內(nèi)提供了健康舒適的照明,，真正實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能,。
該一體式混合照明系統(tǒng)的室內(nèi)照明器被設(shè)計(jì)為由自然光燈和四盞LED共同組合而成的“小燈”。室外自然光通過收光面板采集,，經(jīng)由導(dǎo)光管傳導(dǎo)進(jìn)入“小燈”中間部分的自然光照明燈具,，作為白天室內(nèi)主要光源；圍繞自然光照明器的四周的LED由傳感器控制,，隨時(shí)根據(jù)導(dǎo)入自然光的變化自動(dòng)減光或補(bǔ)光,。同時(shí)，醫(yī)院led照明，收光面板在白天儲(chǔ)存的太陽能還將為L(zhǎng)ED提供電能,。因此無論是在凌晨還是黃昏,，商業(yè)照明燈具，室外天氣是陰天還是晴天,，這一照明系統(tǒng)都能夠?yàn)槭覂?nèi)提供24小時(shí)全天候的舒適照明。
由復(fù)旦大學(xué)應(yīng)用光學(xué)課題團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)的自然光照明系統(tǒng)很好地克服了常見的自然光照明系統(tǒng)所存在的體積大,、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、不易安裝、造價(jià)高和無法控制亮度等問題,。單元為扇形齒狀的收光面板可以組合安裝在屋頂,、陽臺(tái)等處，將收集到的光束耦合到導(dǎo)光管并傳至室內(nèi),。導(dǎo)光管可以像網(wǎng)線一樣便捷地在室內(nèi)鋪設(shè),，在不破壞原有建筑結(jié)構(gòu)的前提下將自然光引進(jìn)室內(nèi)。
葛愛明認(rèn)為,，該照明系統(tǒng)在白天需要照明的地下商場(chǎng),、停車場(chǎng)及大型會(huì)議室等場(chǎng)所具有廣闊的應(yīng)用前景。復(fù)旦大學(xué)應(yīng)用光學(xué)課題組團(tuán)隊(duì)將對(duì)一體式自然光與LED混合照明系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,，以便實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,。
優(yōu)化版空氣凈化器：價(jià)格有望為同類產(chǎn)品一半
隨著冷空氣南下，霧霾天卷土重來,，人們又開始關(guān)注：空氣凈化器究竟哪家強(qiáng),？由該系區(qū)瓊榮副教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)發(fā)布的優(yōu)化版等離子體空氣凈化器頗為引人注目。它不僅無耗材,、零使用成本,，LED照明工程，而且維護(hù)簡(jiǎn)易甚至終生不需要維護(hù),。若技術(shù)得到推廣,，高亮度，有望使等離子體空氣凈化器的市售價(jià)格降為同類產(chǎn)品的一半,。
區(qū)瓊榮解釋,，企業(yè)資訊，當(dāng)下的空氣凈化市場(chǎng)中主要分為兩大流派,。一派是依靠過濾網(wǎng)截留空氣中的灰塵,，雖然價(jià)格相對(duì)便宜，LED球泡燈,，但是由於過濾網(wǎng)無法處理灰塵中的細(xì)菌,，節(jié)能與環(huán)保，久而久之就易導(dǎo)致二次污染,。同時(shí),，定期更換的濾網(wǎng)也增加了后期的使用成本,。
還有一派便是憑借等離子體、靜電或者負(fù)離子技術(shù)來凈化空氣,，也就是廣義上的等離子體凈化技術(shù),。使用該技術(shù)可以徹底凈化空氣，且無細(xì)菌集聚,，不易產(chǎn)生二次污染,。與前一類相比，企業(yè)資訊,，等離子體空氣凈化器在使用中不會(huì)增加耗材,，只需定期將集塵板拆卸下來清洗，理論上可在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)反復(fù)循環(huán)使用,，堪稱零使用成本,。但目前市場(chǎng)上的等離子體空氣凈化器價(jià)格普遍偏高，一般實(shí)用型的每臺(tái)都在3000元以上,，ROSH認(rèn)證,，讓消費(fèi)者望而卻步。
“我們實(shí)驗(yàn)室之前一直在為等離子體空氣凈化的企業(yè)做技術(shù)支持,，總體感覺是,，市場(chǎng)上的要價(jià)太高了，我們覺得有責(zé)任做一款價(jià)格相對(duì)親民的空氣凈化器,。”區(qū)瓊榮在采訪中告訴筆者,。
區(qū)瓊榮所在的等離子體應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室從用戶體驗(yàn)的角度出發(fā)，通過精簡(jiǎn)技術(shù)降低了空氣凈化器的成本——他們制作了一個(gè)非常簡(jiǎn)易高效的模塊取代原先復(fù)雜的模塊設(shè)計(jì),。如果需要,，該模塊甚至可以集成到空調(diào)和普通風(fēng)扇中發(fā)揮效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室還設(shè)計(jì)移除了集塵板,，用靜電沉降原理除塵,，省去了清洗集塵板的麻煩，同時(shí)也方便了在無人看管的公共場(chǎng)所使用空氣凈化器,。
針對(duì)不少朋友關(guān)於“等離子體空氣凈化器會(huì)產(chǎn)生臭氧,、造成二次污染”的擔(dān)憂，區(qū)瓊榮表示,，等離子體空氣凈化從原理上講不可避免地將產(chǎn)生臭氧,，但只要其含量不超標(biāo)就不會(huì)影響人體健康。這就和手機(jī)的輻射一個(gè)道理,，是一個(gè)量的問題,。而事實(shí)上，合格的等離子體空氣凈化器在專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的臭氧指標(biāo)檢測(cè)中往往低到“未檢出”的水平。
目前區(qū)瓊榮及其團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的這款優(yōu)化版等離子體空氣凈化器已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)品測(cè)試階段,，同時(shí)還在進(jìn)一步開發(fā)達(dá)到醫(yī)療級(jí)使用的升級(jí)產(chǎn)品,，且正在和有意向的投資人接觸。