最新一期出版的英國知名財經(jīng)雜志《經(jīng)濟學人》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:即原文作者)注意到,在我住房對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。我將這個問題向相關部門匯報了兩次,但都沒有得到回應。后來,在街燈熄滅長達兩個月之后,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。這些新燈泡點亮后,又使夜晚一下子變成了白天。
其實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,但在實際生活當中,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)濟壽命事宜上,通常使用的標準為“L70等級”:即LED燈泡亮度降至其初始亮度70%所用時間。市政機構和商用用戶在使用LED燈泡過程中,可等上10年或更多時間才能看到亮度降至這一等級。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值。LED還有性能上的優(yōu)勢。與鈉燈需要數(shù)分鐘預熱不同,LED燈能夠立即點亮。LED燈展現(xiàn)出不同色彩的能力也更強。最近發(fā)布的一項調查報告顯示,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。
在日光下,人的視線主要由聚集在視網(wǎng)膜中心的視錐細胞來負責處理。除處理顏色視覺外,視錐細胞還協(xié)助眼睛查覺事物的細節(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胞來負責處理。視桿細胞主要分布在視網(wǎng)膜的周邊部分。然而對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,也并不是完全使用視桿細胞。
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,就同時需要視錐細胞和視桿細胞來負責處理視線任務,而這種任務一直處于變化當中。在光照環(huán)境較亮時,則人眼對于綠黃色光線更為敏感。而光照環(huán)境較暗時,則人眼對于光譜中的綠藍部分最為敏感。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,將街燈設備由鈉燈更換成LED燈,則會起到節(jié)能的效果。
照明能耗約占美國用電總量的17%。而減少浪費——通過引入可將更多電能轉化成光能的固態(tài)技術——無疑將有利于降低這一比率。LED燈泡能夠將所消耗的75%電能轉化成光能,而白熾燈的相應轉化率尚不足5%,而其余部分都被轉化成熱能。于2007年通過的一項美國法規(guī)規(guī)定,到2012年時,100瓦或以上的燈泡要求必須節(jié)能27%。到2014年時,40瓦以上的燈泡也必須達到這一標準。
雖然一些新型白熾燈甚至能夠超過上述所設定節(jié)能標準,但傳統(tǒng)鎢絲燈泡達到該標準的希望卻非常渺茫。與此同時,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間,但在實際使用過程中,卻達不到廠家所聲稱的時間值。尤其是CFL燈被頻繁開燈、關燈,或被用作天花板吊頂燈時(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)照明技術要低得多,且LED燈泡在市政和商業(yè)領域也證實了其使用價值,但對于普通家庭用戶來說,LED燈泡尚無法呈現(xiàn)出等同價值。
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(排除電力供應商可能提供的補貼),因此上述情況其實并不令人感到奇怪。筆者計劃將自家室內外原總功率為4.2千瓦的照明設備全部升級為通光量相同的LED燈泡,在現(xiàn)有燈泡(多為緊湊型熒光燈)壞掉后,每壞掉一個就更換一個。替換掉所有100瓦的泛光燈,通常每只要花費40美元左右。然而熱銷的60瓦對應燈泡目前僅需14美元就能買到。
更便宜及更智能
然而并不是所有LED燈泡都以相同質量標準而生產(chǎn)出來。一些售價便宜的LED產(chǎn)品,所發(fā)出的為冷色藍光。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)指標來衡量光源所具備真實還原色彩的能力。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50美元的飛利浦LED燈泡,其顯色指數(shù)高達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,并一舉奪得獎金為1000萬美元的“L-Prize”大獎。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應用對這種燈泡進行遠程控制,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”燈泡則能夠自動調整亮度和顏色,以模擬每天早上日出時的光照環(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)絡設備。燈泡無疑將成為“物聯(lián)網(wǎng)”的重要組成部分。在這個網(wǎng)絡中,所有物件都能夠與別的設備進行互動。