央廣網(wǎng)廣州4月5日消息據(jù)中央廣播電視總臺中國之聲《新聞超鏈接》報(bào)道，日本政府正打算在全省范圍內(nèi)對常用白熾燈泡施行全面限令，作為其提升能源效率和改善氣候議題的一部份。
新加坡能源部于2022年4月確定一項(xiàng)嚴(yán)禁零售商銷售白熾燈泡的規(guī)定，依照規(guī)定關(guān)于白熾燈的物理原理，白熾燈和類似的鹵素?zé)襞輰⒈粐?yán)禁使用，取而代之的是發(fā)光晶閘管（LED）。該限令定于2023年8月1日生效。目前日本能源部早已迫使零售商開始過渡售賣的燈泡類型，并在近來幾個(gè)月開始向各公司發(fā)出警告通知。
按照英國能源部的公告，該規(guī)定將在未來30年為消費(fèi)者每年節(jié)約約30億港元的水費(fèi)，并降低2.22億噸的碳排放。據(jù)統(tǒng)計(jì)，印度年收入超過10萬港元的家庭中有54%使用LED，而年收入在2萬港元或以下的家庭中只有39%使用LED，這意味著正式施行的能源法規(guī)將對日本低收入人群形成較大影響。
白熾燈為什么較為費(fèi)電？LED燈是怎樣發(fā)明的？未來還有什么新科技、新材料會應(yīng)用在照明領(lǐng)域？
發(fā)光發(fā)熱的白熾燈雖然主要是發(fā)熱？
愛迪生發(fā)明電燈的故事家喻戶曉，但在愛迪生之前，早已有前人對白熾燈和交流電做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。人類研究電燈的歷史悠久，白熾燈、鹵素?zé)糁皇沁@段歷史中的一環(huán)。
科普創(chuàng)作人周哲表示，俄羅斯發(fā)布白熾燈限令主要是由于白熾燈比較費(fèi)電。白熾燈又稱燈泡燈，其工作原理就是簡單的電能轉(zhuǎn)化成熱能和光能。白熾燈的“白熾”其實(shí)是一種狀態(tài)，也就是說，“白熾”是鎢絲加熱到白熾、白熱的狀態(tài)。白熾燈之所以費(fèi)電，是由于其能量轉(zhuǎn)化中光能的轉(zhuǎn)化百分比十分低，只有10%左右。也就是說，白熾燈耗的大部份電，“都浪費(fèi)掉了，都烤火了。”周哲譏諷。
白熾燈限令除了禁用白熾燈，還有鹵素?zé)簟｛u素一般情況下指的是氟、氯、溴、碘，白熾鎮(zhèn)流器中加入鹵素主要是為了延長壽命，基本上能延長普通白熾燈的4倍壽命。鹵素的加入減小了鹵素?zé)舻氖褂梅秶渲凶钪饕蔑@在車用上。“70%的車主要使用鹵素霧燈，禁用鹵素?zé)魧囕v行業(yè)來說，的確會有一些沖擊。”周哲表示，“但若果只考慮禁用民用白熾燈和鹵素?zé)簦@個(gè)限令可能并不會影響太多人。”禁用白熾燈和鹵素?zé)簦毡静⒎窍壤Ｔ缭?016年，歐共體就已宣布禁用鹵素?zé)魺襞荩敝?018年，鹵素?zé)粼跉W共體國家即將退出歷史舞臺。另外，白熾燈、鹵素?zé)粢驗(yàn)閮r(jià)錢低廉深受普通家庭偏愛，因而通過限令來節(jié)節(jié)電力消耗是必要之舉。
LED白燈從無到有歷經(jīng)80多年？
LED全稱LightDiode關(guān)于白熾燈的物理原理，又叫發(fā)光三極管，是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)半導(dǎo)體元件。“LED燈的主要工作原理就是電子迸發(fā)。”周哲表示。
LED燈最早的靈感來始于1907年，美國數(shù)學(xué)學(xué)家朗德在研究氧化鋁晶體時(shí)，發(fā)覺電壓通過氧化鋁會發(fā)出微弱的黃光，盡管光比較弱，但與正常的燈相比，氧化鋁晶體在發(fā)光時(shí)不怎樣發(fā)熱。氧化鋁中的電子可以直接迸發(fā)出光線，并且當(dāng)時(shí)朗德研究了好久，一直沒有提升氧化鋁發(fā)光的照度，只能停止研究。因?yàn)長ED形成光的波長窄，顏色單一，因而LED的白燈研制之路漫漫。1962年，韓國通用開發(fā)出第一種實(shí)用型的綠光LED；10年后，黃光LED誕生；直至1994年，藍(lán)光LED面世，按照色調(diào)的三原色原理，這標(biāo)志著白光LED燈的誕生成為了可能。因此，對于藍(lán)光LED做出貢獻(xiàn)的三名美國化學(xué)學(xué)家獲得了2014年的諾貝爾化學(xué)學(xué)獎。自此，LED白燈步入量產(chǎn)階段，大批LED白燈走進(jìn)民眾的生活中。
周哲表示，理想的家具是只發(fā)光不發(fā)熱，或則多發(fā)光少發(fā)熱，而LED燈的光能轉(zhuǎn)化效率可以做到60%左右，雖然LED白燈的光能轉(zhuǎn)化效率過低，只有40%左右，但與白熾燈的光能轉(zhuǎn)化效率相比，LED燈是比較接近理想狀態(tài)下的家具。
100%光能轉(zhuǎn)化的燈在研制路上了？
目前的科技未能研制出像螢火蟲一樣95%甚至是100%轉(zhuǎn)化效率的家具。“100%的轉(zhuǎn)化效率可能不太現(xiàn)實(shí)，這樣就違背熱力學(xué)定理了。”周哲覺得，“但如果在超導(dǎo)的加持下，未來家具的100%轉(zhuǎn)化效率還是有可能的。”
據(jù)悉，周哲表示，目前比較火的家具材料，如砷化鎵級的LED，“其內(nèi)部的發(fā)射效率早已可以做到接近100%，”周哲描述，“但是氮化物級的LED半衰期太緊，只有50個(gè)小時(shí)左右，因而這些材料的家具距離可以商用還有很長一段時(shí)間。”
通過提升燈的光能轉(zhuǎn)化效率可以一定程度上實(shí)現(xiàn)能源消耗降低，但還是未能甩掉未來能源短缺的問題。如果能高效借助太陽能、風(fēng)能或則可控核聚變等可持續(xù)發(fā)展能源，能源借助問題不再局限于人類發(fā)展，“未來我們只須要研究更亮、使用壽命更長的燈就行了。”周哲表示。
監(jiān)制：李謙
記者：鶴佳