教育照明領(lǐng)域亟需加強(qiáng)研究——訪中國(guó)照明學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)華樹明先生
http://m.mattsalter.com2021年07月22日 16:30教育裝備網(wǎng)
采訪者(以下簡(jiǎn)稱“問(wèn)”):您是照明行業(yè)的資深專家,請(qǐng)介紹一下您的科研經(jīng)歷。
華樹明(以下簡(jiǎn)稱“答”):我參加工作以來(lái)一直從事照明行業(yè)的相關(guān)工作,起初是從事發(fā)光材料的研究、光學(xué)設(shè)備的研制和開發(fā)。20世紀(jì)80年代,為提高三基色節(jié)能燈質(zhì)量,我研發(fā)了光譜法測(cè)試節(jié)能燈光通量系統(tǒng)。1986年1月,我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的燈用稀土三基色熒光粉配粉系統(tǒng)獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。20世紀(jì)90年代,我們?cè)趪?guó)內(nèi)首創(chuàng)了紫外光源全光通量測(cè)試系統(tǒng),填補(bǔ)了我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)缺少對(duì)用途廣泛的紫外光源進(jìn)行客觀物理評(píng)價(jià)的手段的空白。隨后我們研制的LAS-I自動(dòng)光譜輻射儀,是我國(guó)照明行業(yè)第一臺(tái)向發(fā)達(dá)國(guó)家出口的光學(xué)儀器。20世紀(jì)90年代,我們開發(fā)的光學(xué)儀器和照明技術(shù)設(shè)備出口到日本、美國(guó)和歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家。到本世紀(jì),我們的照明儀器技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室能力獲得了國(guó)際先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)同,在全世界為多個(gè)國(guó)家提供實(shí)驗(yàn)室技術(shù)服務(wù),并幫助瑞典建立了國(guó)家照明實(shí)驗(yàn)室。
隨著國(guó)家對(duì)照明節(jié)能技術(shù)越來(lái)越重視,我主要在照明節(jié)能方面開展研究工作,主持了一系列國(guó)家高效照明節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)方法、技術(shù)規(guī)范和產(chǎn)業(yè)政策的制定工作。LED照明技術(shù)發(fā)展以來(lái),我首次提出對(duì)LED照明燈泡按照光通量來(lái)進(jìn)行規(guī)格分類,起草制定的《普通照明用非定向自鎮(zhèn)流LED燈規(guī)格分類》標(biāo)準(zhǔn)被國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)采納。隨著我國(guó)節(jié)能照明領(lǐng)域工作的突出成果獲得聯(lián)合國(guó)的關(guān)注與肯定,我們團(tuán)隊(duì)獲得了國(guó)際照明領(lǐng)域的關(guān)注和好評(píng),2007年獲得澳大利亞政府頒發(fā)的節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)。我們與歐美多個(gè)國(guó)家建立了合作關(guān)系,提供節(jié)能照明技術(shù)服務(wù),并在聯(lián)合國(guó)環(huán)境署的有關(guān)項(xiàng)目中作為唯一的第三方專家提供照明技術(shù)支持。2012年,我們與聯(lián)合國(guó)環(huán)境署合作,在北京創(chuàng)建了全球高效照明技術(shù)合作中心,面向全球開展照明技術(shù)研究和提供技術(shù)服務(wù)。作為中心創(chuàng)始人,我主持了一系列聯(lián)合國(guó)主導(dǎo)的國(guó)際項(xiàng)目,例如為瑞典能源局設(shè)計(jì)、建立瑞典國(guó)家照明實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目,全球節(jié)能照明質(zhì)量抽查項(xiàng)目,全球照明實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證項(xiàng)目,東南亞地區(qū)照明技術(shù)能力建設(shè)項(xiàng)目,為埃及電力部提供高效照明設(shè)計(jì)培訓(xùn)項(xiàng)目,為沙特阿拉伯提供路燈改造合同能源管理模式咨詢項(xiàng)目,為越南政府提供高效照明市場(chǎng)轉(zhuǎn)型技術(shù)支持項(xiàng)目等。這些工作不僅把我國(guó)的先進(jìn)照明技術(shù)推廣到全世界,而且把我國(guó)的節(jié)能理念帶給世界各國(guó)。
問(wèn):請(qǐng)您介紹一下照明技術(shù)發(fā)展的歷史脈絡(luò)。
答:說(shuō)到照明技術(shù),我個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該分兩個(gè)方向來(lái)講,一個(gè)是光的產(chǎn)生(照明產(chǎn)品制造),另一個(gè)是光的應(yīng)用(主要是照明設(shè)計(jì)和應(yīng)用)。
光的產(chǎn)生,或者說(shuō)人工照明的發(fā)展,起源可以追溯到100多年前愛(ài)迪生發(fā)明的鎢絲燈。后來(lái)有了熒光燈,采用的是氣體放電技術(shù),這個(gè)時(shí)期開始有了節(jié)能的概念。到本世紀(jì)LED發(fā)光技術(shù)開始應(yīng)用于照明領(lǐng)域,這一技術(shù)的出現(xiàn)和使用讓照明領(lǐng)域變得更為節(jié)能;仡櫘a(chǎn)生光的技術(shù)發(fā)展歷程,可以說(shuō),近幾十年從熱輻射光源(鎢絲燈)、氣體放電光源(熒光燈)到半導(dǎo)體光源(LED燈),發(fā)展速度是相當(dāng)快的。
與光產(chǎn)生技術(shù)(照明產(chǎn)品)的快速發(fā)展不同,光的應(yīng)用技術(shù)必須依賴照明產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)步。光的應(yīng)用的基礎(chǔ)研究成果,例如光度學(xué)、色度學(xué)等全部來(lái)源于20世紀(jì)30年代。
工業(yè)化之前,人類想要在夜晚點(diǎn)亮生活,主要方式是點(diǎn)燃薪柴發(fā)光,那個(gè)年代實(shí)現(xiàn)夜晚照明所需的代價(jià)遠(yuǎn)高于我們的想象。諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者威廉·諾德豪斯(William D. Nordhaus)做過(guò)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在古代,如果用薪柴作為光照的能源,所需要的綜合成本可以占到一個(gè)人當(dāng)時(shí)每日經(jīng)濟(jì)成本的1/3左右。到了愛(ài)迪生時(shí)代,照明的成本有了大幅度下降,但和如今相比,成本還是很高,F(xiàn)在,隨著產(chǎn)生光技術(shù)的進(jìn)步,照明所需成本在生活成本中的占比已經(jīng)非常低了。所以,過(guò)去照明的重點(diǎn)是“識(shí)別”,強(qiáng)調(diào)在盡量低成本的情況下,在夜晚可以分辨清楚物體,避免危險(xiǎn);到了現(xiàn)在,照明除了滿足最基本的視覺(jué)需求以外,應(yīng)該更進(jìn)一步,強(qiáng)調(diào)照明的“健康”已是時(shí)代所需。
問(wèn):請(qǐng)您談一下我國(guó)照明行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。您認(rèn)為照明行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是什么?
答:從光的產(chǎn)生方面講,我國(guó)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,但還未到國(guó)際頂尖水平,例如LED芯片的制造,最尖端的技術(shù)還在歐美國(guó)家手中。從產(chǎn)量、品種覆蓋面和品質(zhì)來(lái)說(shuō),我國(guó)是有很大優(yōu)勢(shì)的,不足之處主要體現(xiàn)在尖端科研水平上。
光的應(yīng)用技術(shù)方面,20世紀(jì)30年代的基礎(chǔ)研究成果全部來(lái)自歐美國(guó)家,我國(guó)幾乎沒(méi)有參與。后期我國(guó)對(duì)光的應(yīng)用技術(shù)的研究也比較少,主要集中在照明效果方面。
談到照明行業(yè)未來(lái)的發(fā)展,我認(rèn)為,盡管LED照明技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展成熟,但未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)一定在光的應(yīng)用技術(shù)上面,或者更具體地說(shuō),在照明設(shè)計(jì)或者照明健康領(lǐng)域。
以光對(duì)人類健康的利弊這一問(wèn)題為例,我們的研究還很不夠,例如對(duì)“藍(lán)光危害”問(wèn)題的認(rèn)知就存在很大的偏差和誤區(qū)。前段時(shí)間,教室照明的“藍(lán)光危害”問(wèn)題一度上了熱搜,大家提到藍(lán)光即想到危害。但我們知道,太陽(yáng)光里就有大量的藍(lán)光,卻從來(lái)沒(méi)有人提過(guò)太陽(yáng)光的“藍(lán)光危害”。因此,“藍(lán)光危害”不是“0”和“1”的問(wèn)題,而是度的問(wèn)題。如果藍(lán)光是絕對(duì)有害的,很簡(jiǎn)單,我們禁止使用就好了,但我們并沒(méi)有這樣做。那么,如何解決藍(lán)光使用度的問(wèn)題?教室中會(huì)產(chǎn)生藍(lán)光的有兩個(gè)裝備——照明燈具和電子白板。照明燈具發(fā)出的光線經(jīng)反射后進(jìn)入人眼,人眼不會(huì)長(zhǎng)期直視燈具,其曝光劑量遠(yuǎn)未達(dá)到對(duì)視網(wǎng)膜產(chǎn)生危害的程度,“藍(lán)光危害”問(wèn)題在這里并不突出。而另一個(gè)裝備電子白板所帶來(lái)的“藍(lán)光危害”卻被忽視了。一天內(nèi)使用電子白板多長(zhǎng)時(shí)間,其藍(lán)光曝光量對(duì)學(xué)生會(huì)產(chǎn)生危害?多長(zhǎng)時(shí)間是安全的?在什么時(shí)間段曝光會(huì)加劇藍(lán)光的影響?對(duì)不同年齡段的孩子影響是一樣的嗎?這些問(wèn)題目前沒(méi)有定論。我們正在聯(lián)合一些業(yè)內(nèi)專家,研究教室內(nèi)LED屏幕的每日用量與學(xué)生健康的關(guān)系。
問(wèn):我國(guó)兒童青少年的視力健康形勢(shì)嚴(yán)峻,國(guó)家對(duì)兒童青少年的近視防控非常重視,尤其是2018年8月教育部等八部門聯(lián)合發(fā)布了《綜合防控兒童青少年近視實(shí)施方案》。請(qǐng)問(wèn)相關(guān)國(guó)家政策的出臺(tái),對(duì)照明企業(yè)尤其是涉足教育照明領(lǐng)域的企業(yè)來(lái)說(shuō)有何影響。
答:八部門文件出臺(tái)后,對(duì)于照明行業(yè)的影響是巨大的,大家都立刻行動(dòng)起來(lái)開展相關(guān)工作。我個(gè)人認(rèn)為這個(gè)文件會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)引導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展。健康照明目前還處在起步階段,LED照明技術(shù)也才發(fā)展了十多年,還有繼續(xù)發(fā)展的空間,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有到達(dá)技術(shù)的成熟穩(wěn)定期。目前看來(lái),教育照明是健康照明的重點(diǎn)領(lǐng)域,至少在五到十年內(nèi),有大量的工作可做,例如通過(guò)設(shè)立相關(guān)課題開展基礎(chǔ)研究、研制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、推廣領(lǐng)先技術(shù)、建立試點(diǎn)示范項(xiàng)目等等。
兒童青少年近視的問(wèn)題,本質(zhì)上是最近幾十年人類的生活方式發(fā)生巨大變化所導(dǎo)致的。人眼的生理結(jié)構(gòu)、特性與功能是幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)年進(jìn)化來(lái)的,無(wú)法適應(yīng)近幾十年生活、工作環(huán)境的快速轉(zhuǎn)變,F(xiàn)代社會(huì)中不論是學(xué)生還是成人,主要的生活環(huán)境都從以前的室外陽(yáng)光下轉(zhuǎn)移到了室內(nèi)。學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和30年前相比增長(zhǎng)了很多,戶外活動(dòng)的時(shí)間減少了很多,F(xiàn)代建筑室內(nèi)照明環(huán)境的設(shè)計(jì)更多是從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的角度來(lái)考慮,其設(shè)計(jì)要求遠(yuǎn)低于視覺(jué)滿意度的需求,更沒(méi)有考慮光對(duì)人的生物效應(yīng)和情緒的影響。我們將室內(nèi)外的光照強(qiáng)度對(duì)比一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)差別是巨大的:室外陽(yáng)光充足的情況下,照度是100 000lux左右,即使是陰天,照度也在3000lux以上。而目前我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)學(xué)生課桌桌面的照度標(biāo)準(zhǔn)要求僅為300—500lux,與戶外光照度相比,光環(huán)境的差別是巨大的。在這么大的差距下怎樣保證學(xué)生的健康,是教育照明領(lǐng)域下一步需要研究的重點(diǎn)。國(guó)產(chǎn)的品牌照明產(chǎn)品肯定能實(shí)現(xiàn)更高的標(biāo)準(zhǔn)要求,比如說(shuō)讓教室桌面照度達(dá)到1000Lux,但是從經(jīng)濟(jì)成本的角度考慮,學(xué)校依然會(huì)選擇滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求即可。因此,標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題的研究也是一個(gè)重點(diǎn)方向。目前300—500Lux這個(gè)照明標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)健康成年人設(shè)計(jì)的,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有針對(duì)兒童青少年的照明標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)成年人的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是否適合孩子,就需要重點(diǎn)研究,需要搞清楚什么樣的照度、什么樣的光色更適合兒童青少年的健康。同時(shí),從綜合經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度考慮,如果將優(yōu)質(zhì)照明光環(huán)境對(duì)提升孩子的注意力、減少抑郁情緒、提升學(xué)習(xí)興趣、提高成績(jī)等方面所帶來(lái)的效果考慮進(jìn)去,這些用于提升照明質(zhì)量的成本就顯得微不足道了。
問(wèn):光技術(shù)有很多照明之外的應(yīng)用,例如由于新冠肺炎疫情而被重視的紫外線消殺等,這些應(yīng)用在教育領(lǐng)域的發(fā)展前景如何?
答:紫外線輻射屬于非視覺(jué)照明應(yīng)用。對(duì)于紫外燈殺菌在學(xué)校等場(chǎng)所的使用,我個(gè)人的觀點(diǎn)是有變化的。一開始我對(duì)紫外殺菌應(yīng)用在學(xué)校持懷疑態(tài)度。紫外燈的第一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是我起草的,我很清楚紫外燈使用不當(dāng)是很危險(xiǎn)的,如果操作不當(dāng)很容易對(duì)孩子造成傷害。后來(lái)我想到,孩子們周圍其實(shí)是充滿各種危險(xiǎn)的,通過(guò)教育和制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)避危險(xiǎn),是我們應(yīng)該做的,不能因噎廢食。因此,中國(guó)照明學(xué)會(huì)去年發(fā)布了《教室用紫外線殺菌(消毒)裝置》標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制造商提出了新的要求,要求在產(chǎn)品制造、安裝過(guò)程中增加防護(hù)措施,保證使用者的安全,即使在使用中發(fā)生了意外情況,也不能對(duì)學(xué)生造成傷害。此外,產(chǎn)品的“傻瓜化”使用是產(chǎn)品制造企業(yè)需要努力的方向。
除了紫外線的殺菌作用,適量的紫外輻射對(duì)健康也是很重要的。我們都知道,曬太陽(yáng)對(duì)人的健康是有益處的,太陽(yáng)輻射中就含有紫外線。有統(tǒng)計(jì)表明,缺乏光照容易引發(fā)人的負(fù)面情緒,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致抑郁。光照條件好的地區(qū)的人,性格明顯比光照條件不好的地區(qū)的人開朗一些。因此,創(chuàng)造健康的教室照明條件,在校園心理健康領(lǐng)域會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。
來(lái)源:秘書處
責(zé)任編輯:董曉娟
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