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新一代节能灯源技术将大范围应用

时间:2007-11-09 16:13:17 作者:佚名 来源:未知

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。2007131,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,200611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4LED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。

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