對(duì)比傳統(tǒng)分析：固態(tài)照明技術(shù)的諸多優(yōu)勢

近日，最新一期出版的英國知名財(cái)經(jīng)雜志《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》刊登文章稱，與老式燈泡相比，基于發(fā)光二極管(LED)的固態(tài)照明(solid-statelighting)技術(shù)有著諸多產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，如其燈光可以長久不熄滅，而只是多年之后發(fā)光量有所減弱。

文章全文：

筆者注意到，在我住房對(duì)面的街燈出了問題后，我所居住山坡上的所有其他街燈也都已經(jīng)熄滅。我將這個(gè)問題向相關(guān)部門匯報(bào)了兩次，但都沒有得到回應(yīng)。后來，在街燈熄滅長達(dá)兩個(gè)月之后，一些工作人員開來了一輛升降卡車，然后將這批出問題的低壓鈉蒸氣街燈都更換為固態(tài)發(fā)光二極管(LED)燈泡。這些新燈泡點(diǎn)亮后，又使夜晚一下子變成了白天。

其實(shí)老式鈉燈泡也沒有什么大問題。這種燈泡在發(fā)光過程中，其波長接近人眼的最高感覺度，理論發(fā)光效能為每瓦特200流明，但在實(shí)際生活當(dāng)中，其性能為該理論值的三分之二左右。而家用緊湊型熒光燈(CFL)發(fā)光效能為每瓦特60流明，傳統(tǒng)白熾燈泡發(fā)光效能僅為每瓦特15流明左右。從節(jié)能角度看，LED燈泡只能說是強(qiáng)有力競爭者，而尚坐不到冠軍位置。然而LED燈泡卻有著其他優(yōu)勢。其中一條就是使用壽命很長：這種燈泡不會(huì)自己燒斷，而是多年之后其亮度逐步減弱。

在衡量LED燈泡經(jīng)濟(jì)壽命事宜上，通常使用的標(biāo)準(zhǔn)為“L70等級(jí)”：即LED燈泡亮度降至其初始亮度70%所用時(shí)間。市政機(jī)構(gòu)和商用用戶在使用LED燈泡過程中，可等上10年或更多時(shí)間才能看到亮度降至這一等級(jí)。與此相反，低壓鈉燈通常在使用3、4年之后，其能耗就開始增加。不僅如此，更換LED街燈的成本約為60美元，而鈉燈的的相應(yīng)成本超過200美元，僅這種低維修成本，就足以使這種燈型更換很有價(jià)值。LED還有性能上的優(yōu)勢。與鈉燈需要數(shù)分鐘預(yù)熱不同，LED燈能夠立即點(diǎn)亮。LED燈展現(xiàn)出不同色彩的能力也更強(qiáng)。最近發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告顯示，與黃橙色的鈉燈光相比，白色燈光能夠提供更好的視線效果。這是源于人眼中的不同感光神經(jīng)末梢，即名為桿體層和錐體層，來分別執(zhí)行各自不同任務(wù)。

在日光下，人的視線主要由聚集在視網(wǎng)膜中心的視錐細(xì)胞來負(fù)責(zé)處理。除處理顏色視覺外，視錐細(xì)胞還協(xié)助眼睛查覺事物的細(xì)節(jié)以及周圍環(huán)境快速改變的各種情況。與此相反，在黑暗環(huán)境中，人的視線則幾乎都是由光敏感度較高的視桿細(xì)胞來負(fù)責(zé)處理。視桿細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜的周邊部分。然而對(duì)于夜間駕駛汽車的人而言，由于人工照明的存在，光照環(huán)境既不是漆黑一片，也非十分明亮，因此意味著人眼在處理視線問題時(shí)，也并不是完全使用視桿細(xì)胞。

更為重要的是，在汽車穿過較亮和較暗交替的光照環(huán)境時(shí)，就同時(shí)需要視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞來負(fù)責(zé)處理視線任務(wù)，而這種任務(wù)一直處于變化當(dāng)中。在光照環(huán)境較亮?xí)r，則人眼對(duì)于綠黃色光線更為敏感。而光照環(huán)境較暗時(shí)，則人眼對(duì)于光譜中的綠藍(lán)部分最為敏感。與鈉燈相比，白色LED燈泡更能滿足上述處于變化當(dāng)中的視線處理要求，且LED燈泡在此過程中所需要的功率電平也更低。也就是說，將街燈設(shè)備由鈉燈更換成LED燈，則會(huì)起到節(jié)能的效果。

照明能耗約占美國用電總量的17%。而減少浪費(fèi)——通過引入可將更多電能轉(zhuǎn)化成光能的固態(tài)技術(shù)——無疑將有利于降低這一比率。LED燈泡能夠?qū)⑺牡?5%電能轉(zhuǎn)化成光能，而白熾燈的相應(yīng)轉(zhuǎn)化率尚不足5%，而其余部分都被轉(zhuǎn)化成熱能。于2007年通過的一項(xiàng)美國法規(guī)規(guī)定，到2012年時(shí)，100瓦或以上的燈泡要求必須節(jié)能27%。到2014年時(shí)，40瓦以上的燈泡也必須達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。

雖然一些新型白熾燈甚至能夠超過上述所設(shè)定節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，但傳統(tǒng)鎢絲燈泡達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的希望卻非常渺茫。與此同時(shí)，緊湊型熒光燈(CFL)已開始招來罵名。雖然很多CFL產(chǎn)品聲稱能夠使用更長時(shí)間，但在實(shí)際使用過程中，卻達(dá)不到廠家所聲稱的時(shí)間值。尤其是CFL燈被頻繁開燈、關(guān)燈，或被用作天花板吊頂燈時(shí)(在這種條件下所聚集熱量可能燒毀燈的電路)就更是如此。就LED燈泡的整體擁有成本而言，雖然比鈉燈及其他形式工業(yè)照明技術(shù)要低得多，且LED燈泡在市政和商業(yè)領(lǐng)域也證實(shí)了其使用價(jià)值，但對(duì)于普通家庭用戶來說，LED燈泡尚無法呈現(xiàn)出等同價(jià)值。

考慮到一只等同于100瓦白熾燈光通量的LED燈泡前期成本在25~60美元之間(排除電力供應(yīng)商可能提供的補(bǔ)貼)，因此上述情況其實(shí)并不令人感到奇怪。筆者計(jì)劃將自家室內(nèi)外原總功率為4.2千瓦的照明設(shè)備全部升級(jí)為通光量相同的LED燈泡，在現(xiàn)有燈泡(多為緊湊型熒光燈)壞掉后，每壞掉一個(gè)就更換一個(gè)。替換掉所有100瓦的泛光燈，通常每只要花費(fèi)40美元左右。然而熱銷的60瓦對(duì)應(yīng)燈泡目前僅需14美元就能買到。

更便宜及更智能

然而并不是所有LED燈泡都以相同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)出來。一些售價(jià)便宜的LED產(chǎn)品，所發(fā)出的為冷色藍(lán)光。鎢絲燈光涵蓋了可見光譜中較廣的波長范圍，而目前尚沒有任何一種LED燈泡擁有費(fèi)電鎢絲燈如此完備的色彩。通常情況下，我們使用顯色指數(shù)(CRI)指標(biāo)來衡量光源所具備真實(shí)還原色彩的能力。為了方便比較，我們將白熾燈的CRI定為100。低價(jià)LED燈的顯色指數(shù)只有50或更低。性能優(yōu)秀的LED燈，如售價(jià)50美元的飛利浦LED燈泡，其顯色指數(shù)高達(dá)93。這種燈泡超過了美國能源部所制定60瓦置換燈的所有指標(biāo)，并一舉奪得獎(jiǎng)金為1000萬美元的“L-Prize”大獎(jiǎng)。目前絕大部分LED燈泡的顯色指數(shù)處于80到85之間。

與其他工業(yè)產(chǎn)品一樣，家用LED燈泡也將變得更為便宜以及更為智能。事實(shí)上，飛利浦與一家名為“LIFX”的創(chuàng)業(yè)公司已在出售一種新型LED燈泡，用戶能夠通過智能手機(jī)應(yīng)用對(duì)這種燈泡進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并可隨意改變燈光顏色。這一切僅僅還是開始階段。LIFX燈泡能夠隨著音樂改變顏色，而“飛利浦Hue”燈泡則能夠自動(dòng)調(diào)整亮度和顏色，以模擬每天早上日出時(shí)的光照環(huán)境。難道這些都是營銷小把戲?或許是吧。但此類產(chǎn)品表明，甚至燈泡也有望成為另一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。燈泡無疑將成為“物聯(lián)網(wǎng)”的重要組成部分。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，所有物件都能夠與別的設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)。