新一代节能灯源技术将得到大范围应用

　　当爱迪生1879年发明白炽灯泡时，也许他没有意识到他的这一发明目前依然在人类生活中被广泛使用。然而，随着全球气候变暖的日益加剧，各国对环保技术的重视程度也随之不断提高。人类迫切需要使用节能型灯泡，而紧凑型荧光灯（简称CFLs），尤其 是LED灯（发光二极管光源）将能够满足人们的这种选择。

　　白炽灯泡的能源效率很低，它只能将所收到电力的5%转换成光。由于白炽灯泡的能源浪费十分严重，目前西方发达国家政府开始对白炽灯泡展开了一场“围剿行动”。

　　美国加州走在全世界的最前列，它第一个采取相关法律行动。2007年1月31日，加州公布了《修改灯泡法》。该法案一旦获得通过，从2012年起加州将禁用白炽灯泡。2月，澳大利亚宣布计划采取同样的做法。3月，英国政府也承诺，将在2011年逐步淘汰白炽灯泡。

　　就现有技术而言，紧凑型荧光灯和LED灯将是可供人类选择的替代技术，而随着技术的不断完善，LED灯将是最终的最佳选择。

　　据统计，全美目前使用的白炽灯泡大约有40亿只。荷兰飞利浦公司4月份在美国华盛顿特区发起一项运动——到2016年将淘汰北美地区的所有非节能灯泡。该公司指出，如果将全美的所有白炽灯泡更换为节能灯泡，每年将节省电费开支180亿美元，相当于减少1.58亿吨二氧化碳排放量。欧洲使用的白炽灯泡为39亿只，更换后可节约的能源将于美国相当。欧盟如果将每一只白炽灯泡更换为节能灯泡，每年节约的电量可供1000万个家庭使用。据悉，欧盟5月份采取立法行动以逐步淘汰白炽灯泡。

　　紧凑型荧光灯（简称CFLs）具有光效高（是普通白炽灯泡的5倍）、节能效果明显、寿命长（是普通白炽灯泡的8倍）、体积小、使用方便等优点。LED节能灯则是用高亮度白色发光二极管作为发光源，光效高、耗电少、寿命长、易控制、免维护、安全环保，是新一代固体冷光源，比节能灯省电，亮度高，投光远，投光性能好，使用电压范围宽。光源通过微电脑内置控制器，可实现LED七种色彩变化，光色柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗，绿色环保。

　　紧凑型荧光灯内部含有气体，在电流通过时可以产生紫外线。当紫外线遇到灯管内层的磷涂层时，就可以产生可见光。直到现在，紧凑型荧光灯的价格依然偏高，设计也不是很美观。这种节能灯配置了内置转换器以适应大多数普通灯泡插座。美国电灯协会指出，全美大约有85%%的紧凑型荧光灯是可替代的。因此，2006年11月，超市业巨人沃尔玛发起了一项运动，计划到2007年底销售1亿只紧凑型荧光灯。

　　专家认为，随着紧凑型荧光灯价格不断降低及可靠程度不断提高，家用照明方式的最重大变化将会到来。

　　尽管紧凑型荧光灯的电能利用效率高于白炽灯泡，但它也只能将15%的电能转换成光，这一比例最高只能达到30%。相比较而言，目前LED灯泡的电能利用效率已经达到30%，从理论上讲最高可以达到70%。LED灯研制的权威人士、剑桥大学的科林?哈姆费瑞斯指出：“最初将是利用紧凑型荧光灯替代白炽灯泡，但最终LED灯泡将会成为未来的主角。”

　　LED是一种半导体设备，当电流通过时能够发射出光线。可以适用于家庭、商场、宾馆及其他各种公共场所长时间照明。与白炽灯管或低压荧光灯管相比，LED的稳定性和长寿命是明显优势：白炽灯的连续工作时间很少可以超过1000小时，采用电子驱动器的荧光灯管的连续工作时间可超过8000小时，但LED能够无故障工作50000小时以上。由于LED具有节能、环保、寿命长、体积小等优点，专家们称其为人类照明史上继白炽灯和荧光灯之后的又一次飞跃。

　　每一种LED都是一种典型的层式结构，它有5层非常薄的铟—镓—氮化物混合半导体材料构成，层与层之间由镓—氮化物分开，其面积仅为1平方毫米。通过调整半导体材料中铟的比例，研究人员能够改变LED所产生的颜色。例如铟含量为10％时，可发出蓝光，20％时可发出绿光。为了生产出白光，需要将蓝色LED的内层涂上磷，这样磷产生的黄色光和蓝光可以合成为比较刺目的白光。

　　2006年，飞利浦公司发布了一种被称为“鲜活色彩”的球状灯，它以4个LED为基础制成，其中两个红色、一个蓝色，另一个为绿色。研究人员认为，通过改变LED的强度有可能产生出多达1600万种的不同颜色柔和光线。“鲜活色彩”是由一种简单的遥控装置控制。飞利浦公司强调，要真正研制出以LED为基础的“灯泡”，使人们可以很便利地利用现有插座，依然要走很长的路。但关键是已经迈出了第一步。

　　专家认为，最先能够实现的目标是光线较强的家用白色LED灯具，例如台灯等。3月初，德国西门子公司下属的子公司、全球最大的照明设备制造商之一欧司朗公司展示了一种被称为“Ostar”的聚光灯，这种灯可以从2米的高度照亮书桌。

　　研制出能够替代白炽灯泡的LED灯，目前的最大挑战在于研制出一种能够发出较暖白光的设备。科林?哈姆费瑞斯的研究小组和世界其他研究小组正在攻克这一技术难关。他们将单个的LED内层涂上红磷、蓝磷和绿磷。从原则上讲，能够产生类似于太阳光的光线。尽管目前没有做到这一点，但正在向这一目标逼近。

　　另外一个必须跨越的障碍，其价格应该越来越便宜，能够为大众所接受。目前，一只单一的LED灯价格超过60美元，其原因在于培育铟—镓—氮化物混合半导体材料所必需的兰宝石晶体价格昂贵。哈姆费瑞斯认为，可以利用硅晶体培育这种半导体材料。这样，将能够大大降低其成本，每5平方厘米蓝宝石基层的价格为40美元，而同样面积的硅基层仅为5美元。哈姆费瑞斯的研究小组已经在实验室中，利用5平方厘米的硅晶片培育出蓝色LED。

　　专家认为，无论LED何时能够真正替代白炽灯泡，耗能高的白炽灯泡最终将退出历史舞台。

编辑：中国照明网 卢朗嘉