2008-09-09

环保之灯

它只是玻璃下的一根金属细线，但一旦电流穿过，它就会变热发光。在托马斯·阿尔瓦·爱迪生于1878年发明出第一个白炽灯泡后，我们的生活就彻底改变了。人们不再依赖于太阳的光照来决定明暗。生产力提高，街道行走更为安全，家庭生活更加舒适：白炽灯泡是人类社会发展史上的一座里程碑。

白炽灯泡的不足之处

然而，曾经象征进步的白炽灯泡如今已成为一个世界性的难题。不论是街灯、办公用灯、工业用灯、家庭用灯，还是灯光设计，使用白炽灯泡都是非常不节能的。其所消耗的能量中，只有3%到5%转化为可见光，而其余的则转换成为热散发。也就是说，其发光效率仅为12到15流明/瓦。其带来的后果是高电耗以及高二氧化碳排放量。“如今，人工照明耗电量占全世界总量的19%。”在伍珀塔尔气候、环境和能源研究所，未来能源和人口流动结构研究小组的项目负责人Claus Barthel 如是说。

因此，要保护气候必须舍弃白炽灯泡。近来，加利福尼亚州的做法即是明证。2007年10月，把家庭及办公室中的非必需照明关掉1小时。到3月底，“美国熄灯”组织希望在美国最大的11座城市来推广其熄灯计划。在欧洲，熄灯行动也在进行中。去年，伦敦发起了一场“熄灯运动”，而巴黎埃菲尔铁塔也一度熄灯。但是，节约能源并不是非得陷入“黑暗”。德国环境部发言人Michael Schroeren称：“就其自身而言，熄灯并非解决问题的根本之道。”他还指出，相反我们需要的解决方法是在保证生活质量的同时，永久地减少耗电量及二氧化碳排放量。

双倍优势

长久以来，爱迪生发明的白炽灯泡都有各种替代品，而且越来越好。欧司朗（OSRAM）总裁Martin Goetzeler 说：“节能灯亮度和以前一样，甚至更亮。用电量却大大减少。”荧光灯被归类为节能光源，他们比白炽灯泡寿命长，光输出更多。质优的节能灯价格约为5到10欧元。对于每天用灯超过半小时的地方来说，使用起来十分合算。这两种灯的能耗差距是巨大的：1个20瓦的节能灯和1个100瓦的白炽灯泡亮度相同，而前者耗电量却少了80%（如左下图）。节能灯平均寿命可达1.5万小时，是传统白炽灯泡的15倍。用节能灯替换白炽灯泡，可在其整个使用过程中节约1200度电——即共123欧元。若是大规模应用，节能效果更明显。一艘配有3.5万盏灯的现代油轮可节省多达 20万美元的电费。Goetzeler 说：“若全世界有30%的传统灯泡替换为节能灯，那么耗电量可减少约4600亿千瓦时，这一数字相当于加拿大和印度一年的耗电量。”全球二氧化碳排放量会因此每年减少2.7亿吨。

发光二极管(LED)：未来之星

电光源依旧在不停地发展进化。目前最先进的是LED技术，其全称是发光二极管——将电能转化为光的小型电子零件。LED中不含铅和汞，因此对环境无害。它发出的光既无红外成分，也没有紫外射线。使用寿命约是卤素灯的10倍、白炽灯泡的50倍，大大减少了维护费用。平均寿命为10万小时——可持续使用10 年以上。

至今，人们对LED的了解，主要是电视上的待机指示灯，或用于其他电子装置的指示设备。敷在蓝色LED芯片上的特殊荧光涂层将蓝光转变成白光。LED用于照亮手机屏幕，最新设计的手电筒或汽车上的方向指示灯。LED用于刹车灯时的另一优势：它的反应时间比传统光源快150毫秒。这短短的150毫秒对紧跟后面的驾驶员来说可能会生死攸关。

因为前不久LED灯依然价格昂贵且不太亮，所以被认为不适于日常照明用。如今，这一情况已有所转变。LED的光效得到了显著的提高，现代化的LED灯中二极管尺寸极小，而用电量却很少。目前其中的佼佼者是西门子旗下欧司朗制造的OSTAR。它的光通量超过1000流明——比一个50瓦的卤素灯还亮。其70流明每瓦的光输出远远超出了传统白炽灯泡（15lm/W）。OSTAR由6个LED高性能芯片组成，每片仅占1平方毫米。前所未有的高光效来自于全新的高性能芯片生产方法，最适宜的封装平台设计和与弗朗恩霍夫应用光学和微机械学研究所合作研制的特殊光学设计。“使用ThinFilm技术可以使几乎所有光线向上方向发出，因此比以前的LED更亮。”欧司朗研究员兼LED专家Martin Zachau 如是说。该公司的研究小组凭此项技术于今年获得德国未来奖提名。

LED已踏上成功之旅。现在LED灯泡完全适用于标准的螺口灯头底座，所以可以畅通无阻地向室内照明进军。LED也正在应用于公共场合——比如交通灯。加利福尼亚大都市圣何塞已有900个交通灯换上了LED。这样一来，其每年的能源费用降低了近170万美元。在布达佩斯，有3.3万个交通灯配有LED；地铁、安全出口、人行道：设计者和工程人员不断地为LED开辟新空间。由于其模块设计灵活，LED正逐渐征服建筑界和艺术界。伍珀塔尔气候、环境和能源研究所的Clause Brathel说：“在不久的将来，LED灯将会把卤素灯抛于身后。”另外，LED不仅发光，还能用于交流信息的屏幕，“互动墙”的概念从而成为一个热门话题。正在塑造未来的除了LED外其他的装置还包括有机发光显示器(OLED)，它是一种发光的有机半导体材料。同LED不同，OLED是一个表面光源。其薄、平、透明且灵活。其形状和大小可根据需要调整。除此之外，OLED还能放于玻璃板或弯曲膜上，从而有了一系列令人兴奋的新用途，诸如自发光海报陈列和方向指示标志。

宏伟目标

澳大利亚是世界上首个宣布禁止使用传统白炽灯泡而改用节能灯的国家。该措施本身预计到2012年减少温室气体二氧化碳排放量400万吨。欧洲各国也在想着向节能灯转换。欧洲灯具企业联合会(ELC)计划到2015年处理掉所有的家用非节能灯。这样，照明产生的年均二氧化碳排放量会减少60%也就是会减少23兆吨二氧化碳，630亿度电电量和70亿欧元电费。

这些数字清楚地表明：白炽灯泡时代即将结束。伍珀塔尔研究所的Claus Barthel说：“通过使用节能灯，LED和OLED，每个人都能为气候保护做出自己的贡献。”

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布达佩斯交通灯更亮了

将来布达佩斯的人们会发现交通灯特别亮。原因是交通灯中安装的是 LED 而非平常的白炽灯泡。到 2008 年，西门子同匈牙利交通技术专家合作，将把其首都的所有交通灯都换上 LED。

因为 LED 寿命长达 10万个小时，因此它们仅需约每 10 年换一次。这意味着不再需要频繁的定时换灯工作。另外，它们用电量减少了 80%。过去需定时撤换的220 伏的白炽灯泡对布达佩斯来说代价昂贵。除此之外，灯光照在信号灯上时，有时难以看清。而LED灯光亮极强。这就意味着即使在最强的日光照射下，依然清晰可见。项目到此总共已安装了 3.3万个交通信号灯和 250 个控制器。