新型照明技术或将替代传统白炽灯 固态照明

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我国的照明用电占到电能消耗的12%，有极大的节约潜力。如今，一种高效绿色的全固态发光器件将有望取代沿用百年的传统白炽灯——新型照明灯可点50年。

　　自爱迪生于1879年发明白炽灯以来，除了灯丝材料从最初的毛竹纤维改为钨丝以外，基本形态沿用至今。荧光灯虽然效率更高，但仍离不开电极和灯管。如今，一种全固态发光器件——半导体发光二极管(LED)和有机物发光二极管(OLED)已率先在特殊照明领域大显身手，在进一步提高电光转换效率、降低成本后，将成为通用照明领域节能的有效技术途径。

　　近几年，世界三大照明工业巨头——通用电气、飞利浦、奥斯拉姆都已组建半导体照明公司，日、美、欧盟、韩国等也相继推出半导体照明计划。去年6月，我国科技部等6部门联合成立国家半导体照明工程协调领导小组并启动该工程。今年3月，中国工程院陈良惠等14位院士建议将固态照明列入国家中长期科技发展规划。一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战，已经在全球打响。

　　固态照明神在何处。采用全固态发光器件作为光源的照明技术，其实并不是新事物。半导体发光二极管(LED)在仪器仪表的显示、手机和数码相机的背光照明、全色显示(如广场显示屏)中的应用早已为人们所熟悉，并在特殊照明上得到应用。比如除了交通灯、信号灯、标志灯、汽车灯已经商品化以外，随着人民生活水平的提高，室内的夜间长明灯、公共绿地和别墅花园的草坪灯、楼宇景观灯也备受青睐。

　　这种灯的神奇之处在于：低压供电、使用寿命长，既可以有选择地发出红、绿、蓝光，也可以发出白光，而且十分节电。与沿用百年的白炽灯比较，在同样亮度下，它的耗电仅为十分之一，寿命则长达100倍，是荧光灯的10倍。以一天点6小时计算，一支半导体灯可用50年，一个人一辈子也用不了两支灯。它的光电转换效率已超过白炽灯，尚不及荧光灯，预计10年后将达到荧光灯的1.5倍。

　　早在40年前，研究人员就在实验中发现，给封装在透明环氧树脂中的半导体晶体通电时，电流驱使负电子进入带正电的空穴并释放能量，生成光子，发出红光或绿光，但发光十分微弱，只能用于电子钟或是计算器上;直到磷化铝镓铟半导体出现后才发出比较明亮的红光来。如今随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、白光发光二极管的问世，大大推动了半导体照明产业的形成，并向全色、高亮度的方向发展。专家预测，半导体技术继引发微电子产业革命之后，又将孕育一场新的产业革命——照明革命，其标志就是半导体灯将逐步替代白炽灯和荧光灯。

　　固态照明市场诱人。陈良惠院士算过一笔账：2003年，全国发电量为1.91万亿千瓦时(度)，其中照明用电占12%，即2292亿度。按照每年增长5%计算，到2010年，照明用电达3225亿度。按照同样亮度下固态照明用电仅为白炽灯的十分之一、并取代三分之一的白炽灯计算，届时可节约照明用电约1000亿度。三峡工程总工期17年，全部建成需20年，静态、动态投资合计为3000亿元，建成后年均发电量846.8亿度。而用15年时间，投资50亿至100亿元发展固态照明产业，相当于仅用三峡工程5%的投入再造一个“绿色三峡工程”。

　　在美国能源部设立的半导体照明国家研究项目中，给固态照明描绘了美好的前景：2010年有55%的白炽灯、荧光灯被取代，2025年使美国照明用电(现为6000亿度)减少一半;从2000年到2020年，使用固态照明可累计减排2.58亿吨碳污染物，少建133座100万千瓦的电站，节约开支1150亿美元，形成每年500亿美元的光源产业，还带来数以百万计的高质量工作机会。日本计划2006年用半导体灯大规模取代白炽灯，节电相当于一两座核电站的发电量，每年可以节省10公斤以上的原铀消耗。

　　虽然固态照明要真正进入通用照明市场，在技术和成本上还要有重大的突破，这需要大量投资和长期努力。但它的预期市场魅力无法抗拒，难怪各国纷纷启动国家项目给予引导和支持。

　　固态照明发展强劲。中国科学院早在上世纪60年代就开展发光科学的研究，80年代走向生产，直到本世纪初才形成规模。2002年我国发光二极管(LED)生产企业数达420家，员工3万余人，产量150多亿支，产值80多亿元;去年产量达200亿只，产值100多亿元，增速超过30%，其中超高亮度发光二极管产量几十亿只，增速超过50%。我国早期只是引进管芯进行封装，属劳动密集型产业;上世纪末，从引进外延片进行加工，发展为技术含量较高的外延片的研发和小批量生产。目前，固态照明在我国还需要强力支持。

　　　固态照明离民用照明的使用还有两方面的障碍，一是光电转化效率较低，目前是25流明(光通量的单位)/千瓦，虽高于白炽灯，但是低于日光灯的85流明/千瓦，要达到民用照明的经济性要求，需提高到160流明至200流明/千瓦;二是价格较高，是白炽灯的十几至几十倍，日、美、欧盟等启动的半导体照明计划，主攻方向之一就是降低造价。

　　随着固态照明技术的不断完善，白炽灯最终将被代替的趋势已经不可避免。节能、长寿命、免维护、易控制、环保，半导体灯有着这么多的优点，我们还有什么理由拒绝它的到来呢?



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