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沒有終點的技術(shù)革命。由創(chuàng)新之光主導(dǎo)的“燈泡”百年嬗變，則見證了中國“亮度”的大提升。

燈泡點亮中國

（圖片來源：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(jù)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，英國人在上海開辦了電氣公司，并裝上了15盞白熾燈。在此后的40年時間里，我國使用的白熾燈全部為洋貨。

被譽為“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)長絲白熾燈。1923年，胡西園創(chuàng)辦了中國亞浦耳燈泡廠，這是中國第一家民族燈泡廠。

國產(chǎn)“亞浦耳”牌白熾燈

（圖片來源：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?！半姛綦娫挘瑯巧蠘窍?。”是那個年代人們對未來美好生活的憧憬。

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

隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，白熾燈逐步走進千家萬戶。到了20世紀80年代，白熾燈的使用已經(jīng)十分普及了，不過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“戶戶通電”工程，以解決無電人口通電問題。經(jīng)過幾十年的普及，“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?zé)糸W亮登場

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

有報告稱，提高鎢絲溫度可提升發(fā)光效率。然而，當溫度高于2773K就會造成鎢的大量升華，從而使玻殼發(fā)黑和燈光變暗。為了解決這個問題，國產(chǎn)鹵素?zé)艟蛻?yīng)運而生了。

1961年，被譽為“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?zé)簟?年后，又研制成功了我國第一只1000瓦鹵素?zé)簟?965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）

（圖片來源：mp.weixin.qq.com）

其實，鹵素?zé)粢步宣u鎢燈，是白熾燈的升級版。原來，在白熾燈泡內(nèi)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(xiàn)象。鹵素?zé)舻牧炼瓤奢^白熾燈提高1.5倍，并且壽命可延長2-3倍。

鹵鎢循環(huán)示意圖（圖片來源：quora.com）

我們知道，車燈是汽車的“眼睛”。鹵素?zé)粲米髌嚽盁艟哂杏凭玫臍v史，主要優(yōu)點為價格便宜、開啟速度快、穿透性好。但也存在溫度高、亮度低、耐用性差的缺點?，F(xiàn)在，鹵素?zé)羧员挥糜诮?jīng)濟車型的前燈。同時，鹵素?zé)暨€被應(yīng)用于商業(yè)和娛樂照明以及室外照明。

汽車前燈（圖片來源：news.bitauto.com）

節(jié)能燈：委屈自己，演繹傳奇

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

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

說起中國的節(jié)能燈，不能不說蔡祖泉的故事。被稱為工人科學(xué)家的蔡祖泉，是從一個玻璃制造學(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，回來時帶了一個很不起眼的玻璃小器物。

蔡祖泉先生銅像

（圖片來源：復(fù)旦新聞文化網(wǎng)）

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

節(jié)能燈的結(jié)構(gòu)

（圖片來源：energystar.gov）

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

節(jié)能燈作為白熾燈的替補光源，走過了一條“痛苦”的普及之路。寧可委屈自己，也不愿改變消費者的習(xí)慣，這就是節(jié)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?shù)捏w積，以方便燈泡的替代；同時又保證熒光燈管的長度，以維持一定的能效。

節(jié)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(jié)合了起來。節(jié)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，誰染“中國紅”？

難忘2008年在“鳥巢”舉辦的那場奧運開幕式，簡直就是一場燈與火的盛宴。

燈與火的盛宴（圖片來源：baijiahao.baidu.com）

為了突出“中國紅”的主題色調(diào)，洗墻燈照明成為了重頭戲。經(jīng)過反復(fù)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稱，是在電弧管內(nèi)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。

20世紀70年代初，復(fù)旦大學(xué)和南京燈泡廠合作制成了我國第一只金鹵燈。到了90年代，我國從國外引進了多條金鹵燈內(nèi)管生產(chǎn)線。經(jīng)過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，以滿足特定場合對光色的要求。點亮金鹵燈之后，電弧產(chǎn)生的熱量使附著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，金屬鹵化物一直是體育場館照明的主要角色，并且在外景拍攝、新聞攝影、大屏幕投影以及效果照明等場合也有著重要的應(yīng)用。同時，還可用于機場、車站、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?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體，采用的是電場發(fā)光的原理。

我國半導(dǎo)體照明工程啟動于2003年。2008年，LED照明系統(tǒng)集成技術(shù)在北京奧運會的示范應(yīng)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，上海世博會為LED照明大規(guī)模應(yīng)用提供了廣闊的舞臺。各類場館使用了大約10.5億個LED芯片，成為了世界上最大的LED景觀。

節(jié)能環(huán)保是全球可持續(xù)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LED燈的核心組件，其技術(shù)突破將賦予LED照明以優(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，意味著產(chǎn)熱少了，能效高了，因此是一大技術(shù)進步。節(jié)能燈只是相對白熾燈節(jié)能，而對LED燈就不具有節(jié)能優(yōu)勢了。

并且，節(jié)能燈還含有微量汞，進入環(huán)境會造成污染。LED燈不含汞，也不含紫外線和紅外線，其環(huán)保性受到人們的稱道?，F(xiàn)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。小燈泡點亮大中國，就是一個鮮明的例證。而發(fā)生在燈泡里的創(chuàng)新故事，則見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 點亮國貨之光》，中國寧波網(wǎng)，2014-05-25。

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