新型照明技術或將替代傳統白熾燈 固態照明

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我國的照明用電占到電能消耗的12%，有極大的節約潛力。如今，一種高效綠色的全固態發光器件將有望取代沿用百年的傳統白熾燈——新型照明燈可點50年。

　　自愛迪生于1879年發明白熾燈以來，除了燈絲材料從最初的毛竹纖維改為鎢絲以外，基本形態沿用至今。熒光燈雖然效率更高，但仍離不開電極和燈管。如今，一種全固態發光器件——半導體發光二極管(LED)和有機物發光二極管(OLED)已率先在特殊照明領域大顯身手，在進一步提高電光轉換效率、降低成本后，將成為通用照明領域節能的有效技術途徑。

　　近幾年，世界三大照明工業巨頭——通用電氣、飛利浦、奧斯拉姆都已組建半導體照明公司，日、美、歐盟、韓國等也相繼推出半導體照明計劃。去年6月，我國科技部等6部門聯合成立國家半導體照明工程協調領導小組并啟動該工程。今年3月，中國工程院陳良惠等14位院士建議將固態照明列入國家中長期科技發展規劃。一場搶占半導體照明新興產業制高點的爭奪戰，已經在全球打響。

　　固態照明神在何處。采用全固態發光器件作為光源的照明技術，其實并不是新事物。半導體發光二極管(LED)在儀器儀表的顯示、手機和數碼相機的背光照明、全色顯示(如廣場顯示屏)中的應用早已為人們所熟悉，并在特殊照明上得到應用。比如除了交通燈、信號燈、標志燈、汽車燈已經商品化以外，隨著人民生活水平的提高，室內的夜間長明燈、公共綠地和別墅花園的草坪燈、樓宇景觀燈也備受青睞。

　　這種燈的神奇之處在于：低壓供電、使用壽命長，既可以有選擇地發出紅、綠、藍光，也可以發出白光，而且十分節電。與沿用百年的白熾燈比較，在同樣亮度下，它的耗電僅為十分之一，壽命則長達100倍，是熒光燈的10倍。以一天點6小時計算，一支半導體燈可用50年，一個人一輩子也用不了兩支燈。它的光電轉換效率已超過白熾燈，尚不及熒光燈，預計10年后將達到熒光燈的1.5倍。

　　早在40年前，研究人員就在實驗中發現，給封裝在透明環氧樹脂中的半導體晶體通電時，電流驅使負電子進入帶正電的空穴并釋放能量，生成光子，發出紅光或綠光，但發光十分微弱，只能用于電子鐘或是計算器上;直到磷化鋁鎵銦半導體出現后才發出比較明亮的紅光來。如今隨著第三代半導體材料氮化鎵的突破和藍、白光發光二極管的問世，大大推動了半導體照明產業的形成，并向全色、高亮度的方向發展。專家預測，半導體技術繼引發微電子產業革命之后，又將孕育一場新的產業革命——照明革命，其標志就是半導體燈將逐步替代白熾燈和熒光燈。

　　固態照明市場誘人。陳良惠院士算過一筆賬：2003年，全國發電量為1.91萬億千瓦時(度)，其中照明用電占12%，即2292億度。按照每年增長5%計算，到2010年，照明用電達3225億度。按照同樣亮度下固態照明用電僅為白熾燈的十分之一、并取代三分之一的白熾燈計算，屆時可節約照明用電約1000億度。三峽工程總工期17年，全部建成需20年，靜態、動態投資合計為3000億元，建成后年均發電量846.8億度。而用15年時間，投資50億至100億元發展固態照明產業，相當于僅用三峽工程5%的投入再造一個“綠色三峽工程”。

　　在美國能源部設立的半導體照明國家研究項目中，給固態照明描繪了美好的前景：2010年有55%的白熾燈、熒光燈被取代，2025年使美國照明用電(現為6000億度)減少一半;從2000年到2020年，使用固態照明可累計減排2.58億噸碳污染物，少建133座100萬千瓦的電站，節約開支1150億美元，形成每年500億美元的光源產業，還帶來數以百萬計的高質量工作機會。日本計劃2006年用半導體燈大規模取代白熾燈，節電相當于一兩座核電站的發電量，每年可以節省10公斤以上的原鈾消耗。

　　雖然固態照明要真正進入通用照明市場，在技術和成本上還要有重大的突破，這需要大量投資和長期努力。但它的預期市場魅力無法抗拒，難怪各國紛紛啟動國家項目給予引導和支持。

　　固態照明發展強勁。中國科學院早在上世紀60年代就開展發光科學的研究，80年代走向生產，直到本世紀初才形成規模。2002年我國發光二極管(LED)生產企業數達420家，員工3萬余人，產量150多億支，產值80多億元;去年產量達200億只，產值100多億元，增速超過30%，其中超高亮度發光二極管產量幾十億只，增速超過50%。我國早期只是引進管芯進行封裝，屬勞動密集型產業;上世紀末，從引進外延片進行加工，發展為技術含量較高的外延片的研發和小批量生產。目前，固態照明在我國還需要強力支持。

　　　固態照明離民用照明的使用還有兩方面的障礙，一是光電轉化效率較低，目前是25流明(光通量的單位)/千瓦，雖高于白熾燈，但是低于日光燈的85流明/千瓦，要達到民用照明的經濟性要求，需提高到160流明至200流明/千瓦;二是價格較高，是白熾燈的十幾至幾十倍，日、美、歐盟等啟動的半導體照明計劃，主攻方向之一就是降低造價。

　　隨著固態照明技術的不斷完善，白熾燈最終將被代替的趨勢已經不可避免。節能、長壽命、免維護、易控制、環保，半導體燈有著這么多的優點，我們還有什么理由拒絕它的到來呢?



來源：互聯網