“工程师眼中的世博”征文

用灯光书写的科技艺术——徐晨洁

关键词：世博，LED技术，照明

         2010年上海世博会在一场辉煌浩大的灯光烟火表演中拉开了序幕，开始了为期半年的科技，城市和人类生活的展示。从浦江之畔的灯火璀璨到建筑照明的色彩斑斓；从功能照明到景观照明；从传统光源到半导体光源；从单线控制技术到数字化集成控制系统，10.3亿颗LED半导体光源将新科技和灯光艺术结合地完美无缺。作为半导体照明行业的从业者，在参观世博园期间，对世博园区的夜景照明，对建筑照明的实现方式，对LED半导体的照明应用尤为感兴趣，联想到今后城市生活照明的新需求和新挑战，感受到半导体照明的蓬勃发展，尤为兴奋。每次遇到世博会园区照明总规划郝洛西老师，她总会兴奋和骄傲地介绍世博照明规划之旅，如今，我身临其境，同样为之震撼。

        整个5.28平方公里的世博园区采用了绿色照明的理念与手段。先进的半导体照明技术，更加节能与环保，在充分呈现色彩的丰富性的同时，还通过与数字技术的结合运用，令灯光更加富有动感并呈现多种图案的自由变化。技术上的革新与科技手段的运用，使得更多的创意得以实现。

        说起世博会照明规划和实施，却有着与GE悠久的历史渊源。回溯到1915年巴拿马世博会，GE就参与了照明设计和规划。如今2010年，我作为一个普通的市民，GE照明业务集团的员工，对照明有着深厚情感的从业者，来到世博园，寻觅令世人惊叹的灯光效果的奥秘。所谓“外行看热闹，内行看门道”，每天数十万的参观者惊叹于夜景照明的异常璀璨，可是该如何去欣赏这些高新技术集成下的照明效果和应用手法呢？

        作个浅显的比喻，夜景照明就像彩妆师，所谓明暗错落有致，层次分明，吸引了眼球却不留浓厚的妆感。园区按亮度共分为5个等级，其中，庆典广场世博轴、中心场馆等人流密集的地区为最亮的一级照明区；高架步道为二级照明区；城市最佳实践区为三级照明区，而停车场、世博园区外的主干道以及园区内的支路等亮度设置较低。因为接近居民区的外围区域，若使用彩色动态光，不仅会影响居民夜间的正常休息，同时也会造成光污染。在不同的区域，设定不同的亮度，配合使用不同的灯具种类，在光影世界里实现“明暗疏密总相宜”的理想效果。

        我们知道，在照明中，见光不见灯，有影才有光是最佳的效果，无论是在对于景观照明还是生活照明上。为此，突破了结合建筑结构隐藏照明灯具的传统方法，在建筑外立面材料使用上也创新性地引入了配合光影效果的新材料：如世博文化中心巨大的数字媒体艺术屏幕，一组是玫瑰花绽放的图案，一组是代表中国传统艺术的彩墨图案，在这两面采用LED技术制作的创意墙面上，可以看到渐变的，富有视觉冲击力的大型光电艺术屏。LED墙面制作使用的原材料创新型地使用的刷黑漆的马口铁，即镀锌铁，为可持续使用的考虑，具有美观，耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性。使我驻足良久的英国馆建筑外部6万多个向各个方向伸展的亚克力触须，每一个亚克力都包含着一个1瓦的LED，形成可变幻的光泽和色彩，营造夜晚璀璨迷人的光影盛宴。而意大利馆的透光混凝土更是一绝，同样将建筑本身和导光的效果发挥极致，白天自然光会照射进来,减少场馆对灯光的需求。晚上馆内的灯光又可以外透到场馆外, 影影绰绰折射出正在涌入场馆的游客的身影。世博轴因其特别的外形为大家所熟悉，阳光谷所使用的张拉膜同样可以导入自然光，夜间通过阳光谷的表面反射材料，将世博轴的道路照射得色彩斑斓，却找不到灯具的所在。瑞士馆的外层光电板甚至能扑捉到游人闪光灯的光能。日本，德国，台湾馆都用了巨大的LED数字媒体界面和互动技术，实在值得一览。如此种种，无论是使用新一代的节能型光源LED，还是通过材料技术引入自然光照明，都将这一届世博会的节能环保，生态型照明演绎的淋漓尽致。大面积运用的LED技术替代了传统照明工具，由此大大降低了照明能耗，同时丰富多样的色彩变化和数字化的控制技术突破了传统光源的照明局限，带来了一场饕餮的视觉盛宴。

        中国馆向来以其大气，庄重的“中国红”成为世博园区必看的亮点，如何把“中国红”最美丽的一面从她白天自然光的呈现效果延续到夜晚人造光的演绎效果呢？其中包含着照明光源光谱，色温和颜色坐标的科学选择。LED光谱和色温的控制相较于传统光源更丰富，实现起来更灵活，我相信对于照明专家组最后选定黄色光底色温的照明一定是对于“中国红”有最好的显色性能，使中国馆在夜间更加烘托和呈现出“中国红”的视觉效果，更具艺术表现力和感染力。

        经过20多年的发展，LED在显示领域已取得了完全成功,并已成为无与论比, 不可替代的显示器件。在装饰照明方面也充分显示其特色, 取得半壁江山，2008奥运会开幕式上LED的出色表现更震撼世界。现在的LED发光效率已经达到160lm/W, 从LED的发光机理可以估算其理论光效, 通过提高内量子效率和外量子效率，LED的理论发光值可以到200-300lm/W，对节能减排将会是非常可观的贡献。同时，LED赋予了照明新的生命和概念性的突破，照明所提供的将不仅仅是一般意义的光，随着人们生活水平的提高和物质精神生活的追求，LED在照明从业者的手里焕发出新的力量：优秀的色彩饱和度，不同于传统光源的单色光谱和白光合成光谱能使LED在照明，医学美容，农业，渔业和生物光环境有着巨大的开发潜力。也许将来的某一天，我们可以通过LED生物医学光照，调节褪黑色素，不再有失眠的困扰；我们每天得益于人造光照射下生长的营养丰富的水产品和农产品，农民们不再看天吃饭；新材料的引进和创新的技术投入将引领LED开创一片新的蓝海，照明业务焕发全新面貌。

背景资料

LED照明
        LED是一种可以将电能转化为光能的电子零件，并同时具备二极体的特性，也就是具备一正极一负极，LED最特别的地方在于只有从正极通电才是会发光，故一般给予直流电时，LED会稳定地发光，但如果接上交流电，LED会呈现闪烁的型态，闪亮的频率依据输入交流电的频率而定。LED的发光原理是外加电压，让电子与电洞在半导体内结合后，将能量以光的形式释放。目前全球产业所发展出的不同种类LED能够发出从红外线到蓝之间不同波长的光线，而业界也有紫色～紫外线的LED，近年来LED最吸引人的发展是在蓝光LED上涂上萤光粉，将蓝光转化成白光的白光LED产品。
        LED之所以被称为世纪新光源，原因在于LED具备点光源与固态光源的特性。普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间100000小时以上），几乎无需维护。有资料显示，LED光源比白炽灯节电87%，比荧光灯节电50%，而寿命比白炽灯长20-30倍，比荧光灯长10倍。目前，德国Hella公司利用白光LED开发了飞机阅读灯；澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明；我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来，白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地替代现有照明器件。