白炽灯节能灯和LED灯毒性对比

　　为了履行《美国能源独立和安全法案》和《欧盟生态化设计指令》，人工照明系统从白炽灯过渡到节能灯(CFL)和LED，这是为了节省能源和减少温室气体排放。同传统的白炽灯泡相比，节能灯(CFL)与发光二极管(LED)等新型灯泡可节省70~85%的能源消耗，使用寿命也大大增加，因而被认为是一种具有巨大节能潜力的技术，然而，这些新型灯泡比传统灯泡的设计要复杂得多，具有潜在的环境不利影响，甚至与消费类电子设备相当。CFL和LED组件中含更多的金属。这些组件有不确定性的潜在环境影响，当到达其工作寿命需要废弃时，是否需要作出特别的规定呢?Seong-RinLim等在本月出版的“环境科学与技术”(Environ.Sci.Technol.)上发表了一篇文章“LED的潜在环境影响：是金属资源，还是有毒的危险废弃物”。

　　他们综合三种类型灯泡(普通白炽灯、LED和节能灯)在许多方面的情况进行了环境与资源方面的评价。节能灯要消耗更多的锑、铜(主要是用于线圈和印刷线路板)、铁、铅(印刷线路板和焊料)、汞(螺旋式节能灯)、磷、钇(荧光)和锌(防护性涂层钢)。LED灯泡需要更多的铝(散热片)、锑(LED芯片)、钡、铬(不锈钢)、铜(线圈)、镓(LED芯片)、金(LED线)、铁、铅(印刷线路板)、磷、银(反光涂层)和锌(保护层)。白炽灯泡只有钨(灯丝)和镍。因此，回收利用节能灯和LED灯中的金属是非常有必要的。对节能灯和LED灯泡的废弃物管理政策应包括制造商对废弃灯泡的回收系统或“抵押返还”(deposit-refund)制度。此外，在产品上标示其潜在的危险性，让其放入正确的垃圾分类和回收系统中，避免将其丢到常规的生活垃圾中。环境设计项目(DesignfortheEnvironmentProgram，DfE)是美国环保署1992年开发的一个项目，致力于防止污染以及给人类和环境带来的污染风险。DfE要求在设计过程中考虑产品生命周期内的环境质量问题，从材料管理一直贯穿到回收和再利用减少对环境的影响。废弃物毒性特性溶出程序(TCLP)是美国环保局的一种测试方法，旨在模拟垃圾填埋场中通过水溶出而进入地下水的过程。经过上述测试发现，由于LED灯泡需要金、银、锑、铜，所以在资源消耗上比白炽灯高2个数量级，比节能灯高2-5倍高。

　　对节能灯来说，在资源消耗上有重要影响的物质是铜。银和金是稀贵金属，在欧盟锑也列为存在资源危机的材料。虽然在美国铜还没有达到危机的程度，但在节能灯和LED中，铜的用量非常高，是其他金属材料的1-6个数量级，发展下去也令人担忧。LED灯泡中金属含量最多的是铝、钡、铬、镓，它们并会不明显导致总资源的消耗。这里需要注意的是，在考虑供应风险上，虽然镓在全球的储量估计相当大，但仍被认为是一种可能面临危机的材料，因为镓只是作为处理铝土矿和锌矿石的副产品而获取。相反，钇、钆和铈虽然也属于稀土元素，但不太会成为危机材，因为钇、铈在全球还算储量丰富，钆的用量非常少。如果LED和节能灯以目前的速度持续地取代白炽灯泡，就会产生相当大的资源消耗，因为金、银、锑、铜的资源供应是不足的。由于金具有低电热阻抗，主要用于连接LED芯片中电极的导线。银作为LED中优良的反光涂层材料。锑是LED芯片的核心材料。铜是用于LED和节能灯中的线圈为和印刷电路板。因此，在DfE中，这些辅助的组件(非发光技术本身)是有希望进行改造和革新的，以减少其金属含量，正如在信息和通信产业，光纤电缆取代铜电缆一样。