燈泡百年，永不熄滅的創(chuàng )新之光

夜的輪回詮釋了照明的必然性，然而征服黑夜注定是一場(chǎng)沒(méi)有終點(diǎn)的技術(shù)革命。由創(chuàng )新之光主導的“燈泡”百年嬗變，則見(jiàn)證了中國“亮度”的大提升。

燈泡點(diǎn)亮中國

（圖片來(lái)源：image.so.com）

“燃燒”的鎢絲，改變中國“亮度”

盡管白熾燈已被淘汰，然而它仍活在國人的記憶里。白熾燈那鴨梨狀的形象，酷似日光般的舒適體驗，溫暖了一代又一代中國人。

白熾燈是根據熱輻射原理制成的電光源，因此是靠電流加熱燈絲而發(fā)光的。由于燈絲工作在熾熱狀態(tài)，因此被稱(chēng)為白熾燈。

然而，“鎢絲文明”惠及中國的道路并不平坦。1882年2月，英國人在上海開(kāi)辦了電氣公司，并裝上了15盞白熾燈。在此后的40年時(shí)間里，我國使用的白熾燈全部為洋貨。

被譽(yù)為“中國燈泡之父”的胡西園，早年立志要造出中國人自己的燈泡。1921年4月4日，胡西園試制了第一只國產(chǎn)長(cháng)絲白熾燈。1923年，胡西園創(chuàng )辦了中國亞浦耳燈泡廠(chǎng)，這是中國第一家民族燈泡廠(chǎng)。

國產(chǎn)“亞浦耳”牌白熾燈

（圖片來(lái)源：blog.sina.com.cn）

然而，在建國之初，我國的發(fā)電裝機十分有限，以至于白熾燈的普及之路十分漫長(cháng)?！半姛綦娫?huà)，樓上樓下?！笔悄莻€(gè)年代人們對未來(lái)美好生活的憧憬。

新中國成立后，我國現代電燈工業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的春天。1959年9月，中國亞浦耳燈泡廠(chǎng)更名為上海亞明燈泡廠(chǎng)，“亞”字品牌成為了我國家喻戶(hù)曉的民族品牌。

隨著(zhù)我國電力工業(yè)的發(fā)展，白熾燈逐步走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。到了20世紀80年代，白熾燈的使用已經(jīng)十分普及了，不過(guò)大部分家庭使用的是15瓦的白熾燈。

2006年，國家電網(wǎng)公司全面啟動(dòng)“戶(hù)戶(hù)通電”工程，以解決無(wú)電人口通電問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾十年的普及，“燃燒”的鎢絲使中國“亮度”大增，國人從中獲得了一種全新的生活方式。

拯救鎢絲，鹵素燈閃亮登場(chǎng)

在國人的心目中，白熾燈簡(jiǎn)直就是電光源的代名詞。然而，低效是白熾燈的“軟肋”。對大部分白熾燈來(lái)說(shuō)，能量利用率不超過(guò)10%，90%以上的電能都以熱能的形式浪費掉了。

有報告稱(chēng)，提高鎢絲溫度可提升發(fā)光效率。然而，當溫度高于2773K就會(huì )造成鎢的大量升華，從而使玻殼發(fā)黑和燈光變暗。為了解決這個(gè)問(wèn)題，國產(chǎn)鹵素燈就應運而生了。

1961年，被譽(yù)為“中國電光源之父”的蔡祖泉等人研制成功了我國第一只鹵素燈。3年后，又研制成功了我國第一只1000瓦鹵素燈。1965年，蔡祖泉等人分別獲得了國家發(fā)明二、三等獎。

蔡祖泉等人試制新光源（右1為蔡祖泉）

（圖片來(lái)源：mp.weixin.qq.com）

其實(shí)，鹵素燈也叫鹵鎢燈，是白熾燈的升級版。原來(lái)，在白熾燈泡內充入鹵族元素或鹵化物，利用鹵鎢循環(huán)原理可以消除白熾燈的玻殼發(fā)黑現象。鹵素燈的亮度可較白熾燈提高1.5倍，并且壽命可延長(cháng)2-3倍。

鹵鎢循環(huán)示意圖（圖片來(lái)源：quora.com）

我們知道，車(chē)燈是汽車(chē)的“眼睛”。鹵素燈用作汽車(chē)前燈具有悠久的歷史，主要優(yōu)點(diǎn)為價(jià)格便宜、開(kāi)啟速度快、穿透性好。但也存在溫度高、亮度低、耐用性差的缺點(diǎn)?，F在，鹵素燈仍被用于經(jīng)濟車(chē)型的前燈。同時(shí)，鹵素燈還被應用于商業(yè)和娛樂(lè )照明以及室外照明。

汽車(chē)前燈（圖片來(lái)源：news.bitauto.com）

節能燈：委屈自己，演繹傳奇

在低碳節能的大潮下，我國制定了白熾燈下課時(shí)間表。2012 年10 月1 日，我國100 瓦級以上普通照明白熾燈進(jìn)入實(shí)質(zhì)性退市階段，從而正式拉響了我國白熾燈下課的“鈴聲”。

在當時(shí)的背景下，節能燈成為了普通白熾燈的替補光源。其實(shí)，節能燈只是一個(gè)通俗的說(shuō)法，一般是指單端熒光燈和緊湊型熒光燈。前者燈管與鎮流器是分離的，后者燈管與鎮流器是一體的。

說(shuō)起中國的節能燈，不能不說(shuō)蔡祖泉的故事。被稱(chēng)為工人科學(xué)家的蔡祖泉，是從一個(gè)玻璃制造學(xué)徒工走上電光源研究之路的。20世紀80年代初，蔡祖泉參加了在德國舉辦的照明技術(shù)大會(huì )，回來(lái)時(shí)帶了一個(gè)很不起眼的玻璃小器物。

蔡祖泉先生銅像

（圖片來(lái)源：復旦新聞文化網(wǎng)）

其實(shí)，這就是國外的第一代節能燈。之后，蔡祖泉相繼開(kāi)發(fā)了國產(chǎn)系列節能熒光燈。1985年，蔡祖泉研制的H型節能熒光燈獲國家科技進(jìn)步三等獎。1995年，雙U型節能熒光燈獲上海市科技進(jìn)步二等獎。

節能燈的結構

（圖片來(lái)源：energystar.gov）

節能燈與長(cháng)管熒光燈同屬于氣體放電燈，即通過(guò)氣體放電把電能轉換為光能。在工作狀態(tài)下，燈管內低氣壓汞蒸氣電弧產(chǎn)生波長(cháng)為253.7納米的紫外線(xiàn)。紫外線(xiàn)是一種不可見(jiàn)光，但可以激發(fā)管壁上的磷光體（三基色稀土熒光粉）而發(fā)出白色可見(jiàn)光。

節能燈作為白熾燈的替補光源，走過(guò)了一條“痛苦”的普及之路。寧可委屈自己，也不愿改變消費者的習慣，這就是節能燈的邏輯。至于燈管的折疊、扭曲，則是為了蜷縮到與白熾燈相當的體積，以方便燈泡的替代；同時(shí)又保證熒光燈管的長(cháng)度，以維持一定的能效。

節能燈的創(chuàng )新之處就在于把熒光燈的高能效與白熾燈的便利性結合了起來(lái)。節能燈的燈頭與普通白熾燈相同，因此可直接替代白熾燈使用。

燈與火的盛宴，誰(shuí)染“中國紅”？

難忘2008年在“鳥(niǎo)巢”舉辦的那場(chǎng)奧運開(kāi)幕式，簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)燈與火的盛宴。

燈與火的盛宴（圖片來(lái)源：baijiahao.baidu.com）

為了突出“中國紅”的主題色調，洗墻燈照明成為了重頭戲。經(jīng)過(guò)反復試驗，紅色金鹵燈成為了洗墻燈的主角。金鹵燈是金屬鹵化物燈的簡(jiǎn)稱(chēng)，是在電弧管內填充了金屬鹵化物的一種新型高強度氣體放電燈，具有光色好和光效高等特點(diǎn)。

20世紀70年代初，復旦大學(xué)和南京燈泡廠(chǎng)合作制成了我國第一只金鹵燈。到了90年代，我國從國外引進(jìn)了多條金鹵燈內管生產(chǎn)線(xiàn)。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，我國的金鹵燈生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，并成為了金鹵燈生產(chǎn)大國。

那么，金鹵燈為什么能發(fā)出彩光呢？添加不同的金屬鹵化物可以制成具有不同光色的金鹵燈，以滿(mǎn)足特定場(chǎng)合對光色的要求。點(diǎn)亮金鹵燈之后，電弧產(chǎn)生的熱量使附著(zhù)在管壁的金屬鹵化物升華，鹵化物分子在電弧的高溫下分解成金屬原子和鹵素原子。金屬原子在電弧中受到激發(fā)而發(fā)出該金屬的特征光譜，如碘化鉈發(fā)出綠色光，碘化銦發(fā)出藍色光，碘化鋰發(fā)出紅色光等。

幾十年來(lái)，金屬鹵化物一直是體育場(chǎng)館照明的主要角色，并且在外景拍攝、新聞攝影、大屏幕投影以及效果照明等場(chǎng)合也有著(zhù)重要的應用。同時(shí)，還可用于機場(chǎng)、車(chē)站、港口以及城市亮化工程的照明。

用“芯”照明，LED燈大放異彩

21世紀，是LED（發(fā)光二極管）照明的世紀。LED是一種能夠將電能直接轉化為光能的半導體，采用的是電場(chǎng)發(fā)光的原理。

我國半導體照明工程啟動(dòng)于2003年。2008年，LED照明系統集成技術(shù)在北京奧運會(huì )的示范應用，使得LED照明成為了支撐綠色照明和科技奧運的重要力量。

2010年，上海世博會(huì )為L(cháng)ED照明大規模應用提供了廣闊的舞臺。各類(lèi)場(chǎng)館使用了大約10.5億個(gè)LED芯片，成為了世界上最大的LED景觀(guān)。

節能環(huán)保是全球可持續發(fā)展的永恒主題，因此也是評判照明光源優(yōu)劣的重要標準。LED芯片作為L(cháng)ED燈的核心組件，其技術(shù)突破將賦予LED照明以?xún)?yōu)秀的品質(zhì)。

白熾燈在發(fā)熱上的“大手大腳”，使其走向了退市的宿命。如今，LED燈泡變涼了，意味著(zhù)產(chǎn)熱少了，能效高了，因此是一大技術(shù)進(jìn)步。節能燈只是相對白熾燈節能，而對LED燈就不具有節能優(yōu)勢了。

并且，節能燈還含有微量汞，進(jìn)入環(huán)境會(huì )造成污染。LED燈不含汞，也不含紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)，其環(huán)保性受到人們的稱(chēng)道?，F在LED照明已經(jīng)成為了我國綠色照明的重頭戲。

創(chuàng )新乃民族之魂。小燈泡點(diǎn)亮大中國，就是一個(gè)鮮明的例證。而發(fā)生在燈泡里的創(chuàng )新故事，則見(jiàn)證了我國燈泡改變生活的歷史。

參考文獻

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[5]李光男.《科學(xué)用光 健康照明》，藍天出版社，2013年版。

[6]東南商報 林旻，崔引.《“中國燈泡之父”胡西園 點(diǎn)亮國貨之光》，中國寧波網(wǎng)，2014-05-25。

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