节能减排催热环保照明新光源革命

照明耗电在各个国家的总发电量中占有很大的比例，大力推广绿色照明可以大量节约电能。开展节能照明的潜力很大，可大量降低生产电能对环境造成的污染。针对照明电光源的发展变迁，论述了科技发展不断推出了节能、环保照明的新光源，分明介绍了几种典型的节能新光源，研究了大功率节能灯凸显优势，同时指出了节能照明光源无极灯的市场空间和前景广阔。

我国是人口众多、资源相对不足的国家，在现代化建设中，必须实施可持续发展战略，正确处理经济发展同人口、资源、环境的关系，资源开发和节约并举，把节约放在首位，提高资源利用效率。目前，我国照明耗电大体占全国总发电量的10～12％，2010年我国总发电量将达到30000亿度，照明用电将达到约3600亿度。照明节电，具有重要意义。大力推广绿色照明，可以大量节约电能。照明耗电在各个国家的总发电量中占有很大的比例。1998年1月1日我国颁布了节能法，其中包括照明节电。节约1kW发电容量的投资不到新增发电容量造价的20％，开展节能照明的潜力很大，可大量降低生产电能对环境造成的污染。

1.照明电光源的发展变迁利用

电能做功，产生可见光的光源叫电光源。人类对电光源的研究始于18世纪末、19世纪初，英国的H.戴维发明碳弧灯。1879年，美国的T.A.爱迪生发明了具有实用价值的碳丝白炽灯，使人类从漫长的火光照明进入电气照明时代。1907年采用拉制的钨丝作为白炽体。1912年，美国的I.朗缪尔等人对充气白炽灯进行研究，提高了白炽灯的发光效率并延长了寿命，扩大了白炽灯应用范围。20世纪30年代初，低压钠灯研制成功。1938年，欧洲和美国研制出荧光灯，发光效率和寿命均为白炽灯的3倍以上，这是电光源技术的一大突破。40年代高压汞灯进入实用阶段。50年代末，体积和光衰极小的卤钨灯问世，改变了热辐射光源技术进展滞缓的状态，这是电光源技术的又一重大突破。60年代开发了金属卤化物灯和高压钠灯，其发光效率远高于高压汞灯。80年代出现了细管径紧凑型节能荧光灯、小功率高压钠灯和小功率金属卤化物灯，使电光源进入了小型化、节能化和电子化的新时期。

说到光源，人们最熟悉的要算白炽灯了，白炽灯使用方便，但存在着较大的缺点，白炽灯是根据热辐射原理制成的，只有极少部分是可见光，极大部分在红外区域，因此光效小，仅有13Lm/W左右。所以，用白炽灯照明，浪费了大量的电能。为提高光效，20世纪40年代初人类发明了荧光灯，因其光色接近日光又称日光灯，与白炽灯相比，日光灯光效有很大的提高，可达40Lm/W左右，节省了电能。各商场及公共场所率先采用日光灯照明，随之逐步进入家庭，要用日光灯照明，必须用镇流器。早期的电感镇流器功耗大，功率因数低，重量重，体积大，又有噪声，外加日光灯在50Hz交流电源下工作，随着电压、电流的变化日光灯的发光就有周期性的明暗变化，就会发生闪烁，这种闪烁虽然不易被人们觉察，但长期在日光灯下工作，眼睛容易疲劳，对视力不利，再加上日光灯需专用灯具，使用也不太方便。尽管如此，与白炽灯相比，日光灯也称得上是节能光源了。

为了克服日光灯的缺点，同时又考虑使用方便，又发明了新型电光源，通常称节能灯。与日光灯相比，这种节能灯将镇流器和灯管组合在一起，可使用白炽灯的灯具。目前市场上的节能灯中一种是采用一般镇流器的，这类节能灯的工作原理与日光灯相似，另一种采用电子镇流器的节能灯叫电子节能灯。电子节能灯的核心部分是灯管和电子镇流器。灯管涂有"三基色荧光粉"，光效可达80Lm/W以上，在原有荧光粉的基础上又提高了发光的效率。由于电子节能灯发光效率高、无污染、无噪音、无闪烁，被人们誉为"绿色光源"。随着生产技术的发展，这种节能灯的使用寿命也在延长，只是它采用的高频电子元件和高光效荧光粉，成本比较高，价格比较贵些。但无论是从节约能源还是保护视力的角度来看，节能灯将成为家庭使用的主要电光源。

电光源的发明促进了电力装置的建设。电光源的转换效率高，电能供给稳定，控制和使用方便，安全可靠，并可方便地用仪表计数耗能，故在其问世后一百多年中，很快得到了普及。它不仅成为人类日常生活的必需品，而且在工业、农业、交通运输以及国防和科学研究中，都发挥着重要作用。世界上的照明用电约占总发电量的10％～20％。在中国，照明用电约占总发电量的10％。随着中国现代化发展速度的加快，照明用电量逐年上升，而电力增长率又不相适应，因此，研制、开发和推广应用节能型电光源已引起人们的高度重视。

电光源一般可分为照明光源和辐射光源两大类。照明光源是以照明为目的，辐射出主要为人眼视觉的可见光谱的电光源，其规格品种繁多，功率从0.1瓦到20千瓦，产量占电光源总产量的95%以上。辐射光源是不以照明为目的，能辐射大量紫外光谱和红外光谱的电光源，它包括紫外光源、红外光源和非照明用的可见光源。以上两大类光源均为非相干光源。此外还有一类相干光源，它通过激发态粒子在受激辐射作用下发光，输出光波波长从短波紫外直到远红外，这种光源称为激光光源。

照明光源品种很多，按发光形式分为热辐射光源、气体放电光源和电致发光光源3类：一是热辐射光源。电流流经导电物体，使之在高温下辐射光能的光源。包括白炽灯和卤钨灯两种；二是气体放电光源。电流流经气体或金属蒸气，使之产生气体放电而发光的光源。气体放电有弧光放电和辉光放电两种，放电电压有低气压、高气压和超高气压3种。弧光放电光源包括：荧光灯、低压钠灯等低气压气体放电灯，高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等高强度气体放电灯，超高压汞灯等超高压气体放电灯，以及碳弧灯、氙灯、某些光谱光源等放电气压跨度较大的气体放电灯。辉光放电光源包括利用负辉区辉光放电的辉光指示光源和利用正柱区辉光放电的霓虹灯，二者均为低气压放电灯；此外还包括某些光谱光源；三是电致发光光源。在电场作用下，使固体物质发光的光源。它将电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管两种。

随着环境问题的逼近和人们生活要求的提高，在照明领域，照明需求由节能高效，演变为以更低的能源消耗获得更好的照明体验。在世界人口增长的趋势下，我们将能通过创新技术，在不增加单位照明能耗下，保持良好的照明质量。要实现这一点，则要加大对节能环保的投入，并逐步淘汰低效率照明。

2.科技发展不断推出了节能、环保照明的新光源

多年来，人们一直在寻求一种高发光效率、高显色性、高发光稳定性、无频闪、长寿命并符合环保要求的新光源，来为我们的工作环境和生活环境制造更加舒适、愉悦的照明，更好地改善员工视觉条件，提高工作效率，并收到节约电能消耗、降低人工维护费用的目的。新光源点亮绿色低碳的生活，新光源帮助人们应对能源危机，实现可持续未来发展。新光源照明，将在不断加快的应用步伐中逐步改造传统产业，推进产业结构的调整，为人们开启节能绿色的品质生活。

在各种新光源进入市场的动能逐渐增强时，开发绿色可持续的系统照明解决方案成为新光源发展的关键。而新能源与新光源结合，实现真正意义上的"绿色照明"，无论是从其倡导的概念或理念，还是从目前技术发展的可行性上，都足够诱人，特别是随着广受关注的太阳能技术的日渐提升，一股新能源与新光源结合的风暴正在掀起。光伏发电与照明结合可以有效地削减城市用电。利用太阳能可再生能源，研发光伏与光电产品联合运用的系列新产品，将会形成相关的产业链，形成新的经济增长点，具有战略性意义。

光伏光电一体化集成系统节省空间，可就地安装，具有广阔的市场前景。目前我国在太阳能光伏照明应用产品领域已走在了世界前列，某些装置已占世界产销量的80%以上，产品主要有太阳能LED路灯、草坪灯、庭院灯、手电筒、交通指示灯、指示牌、太阳能LED广告屏幕等。其中，草坪灯采用LED具有可以方便控制颜色，改变光的分布，产生动态幻景、低压直流洪电，光源控制成本低等优点，使太阳能草坪灯的性价比有了很大的提升，成为太阳能应用的最大亮点。目前我国已成为太阳能LED草坪灯的世界最大生产国。太阳能草坪灯是我国目前太阳能光伏产业中按照市场规律经营，没有得到过政府财政补贴与资助的项目，消化了数量巨大的太阳电池，也是唯一采用专用集成电路控制发光的真正的半导体照明产品。伴随着太阳能光伏产业和LED产业的进步，太阳能草坪灯产业迅速壮大，目前已成为太阳能光伏和LED产业发展的晴雨表。太阳能草坪灯是LED的重要应用之一，未来将有广阔的市场。

如今，节能可持续发展已不再是一个选择性的问题，而是当今世界未来发展的必行之路。以LED为代表的新光源新能源照明取代传统光源，正引发照明行业的一场巨大变革。"十城万盏"工程在推动我国LED路灯发展的同时，也为太阳能LED路灯创造了巨大的市场契机。太阳能作为方便获取的能源，具有独立性、易安装、不需架设电缆、维护成本低、清洁环保等特点，从其特点看是理想的道路照明电力来源。LED则功率低、响应速度快，且光效在不断提高，因此是与光伏技术互补的最佳光源。作为集成了太阳能光伏发电和LED照明优点的太阳能LED照明，从长远看是替代以传统光源为基础的普通路灯的理想解决方案。太阳能LED照明把太阳能技术和半导体照明技术紧密结合起来，充分发挥两者的优点，实现了节能降耗、绿色环保的目的。随着技术的不断发展进步，太阳能LED照明产品在未来的照明领域将会扮演越来越重要的角色。

目前新光源新能源照明产品正在创新技术的驱动下不断实现更新换代，由白炽灯到节能灯、卤素灯到LED，照明产品实现了节能升级的同时，光色、舒适度上也得到更好的提升，照明效果也更加多样化。以飞利浦户外照明领域产品为例，早期的道路照明以高压汞灯HPL，高压钠灯SON为主，随着技术的进步，道路照明产品不断地在照明效率上得到提高，并避免了汞等污染环境的原材料的应用，悦目舒适的暖白光道路照明系统、美观节能的LED路灯，以及智能化的道路照明控制系统等照明解决方案的出现揭开了道路照明更加节电、无汞环保的时代。而除了用于功能性的道路照明产品之外，飞利浦还有用于城市美化LED产品，为建筑物、桥梁等带来丰富，饱和的动人色彩，为城市的魅力加分。

3.几种典型的节能新光源高频无极灯。

它是一种集合现代多种电光源的优点于一体应运而生的新光源。高频无极灯是基于荧光灯气体放电和高频电磁感应两个熟知原理相结合的一种新型光源，是21世纪"绿色照明"领域的最新应用技术。由于灯泡内没有灯丝或电极，因此不存在限制光源寿命的必然组件，一般寿命可达数万小时以上。早在90多年前，美国人汤普林、泰斯勒等人就已经发明了高频无极灯，受时代科技水平的限制，直到20世纪90年代后期，由于新技术的飞速发展，电子元器件功率密度的提高以及相应尺寸的大大缩小，才使高频无极灯有可能进入商品领域。高频无极灯以其高光效（系统光效≥631m/W）、高显色性（≥80）、长寿命（≥5万小时）、无频闪（工作频率2.65MHz）、真环保（不含液态汞）、可立即启动和再启动，不怕震动、可在任意方位上安装，少维护等优势，已成为"绿色照明"领域的一枝新秀。在电气设计上，它采用了有源功率因数补偿（APFC，η≥0.98），在电源电压大范围变动（160V～265V）下恒压供电，输出稳定的光通量。输入端的净化电路和防辐射处理，使电磁干扰EMC完全符合国家检测标准。此外，由于灯泡的发光涂层为三基色粉，发光柔和，也使眩光大大降低。国外的荷兰飞利浦、美国的通用公司，德国的奥斯兰，日本的松下多年来一直致力于高频无极灯的研究开发，取得许多成果。飞利浦在1991年宣布研制成功55W高频无极灯，在其后的五年里，又相继研制出85W和165W高频无极灯。

卤钨灯。"卤"字代表元素周期表中的卤族元素，也就是氟、氯、溴、碘这一类元素。卤钨灯就是充有卤素的钨丝白炽灯。卤钨灯是填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯。在普通白炽灯中，灯丝的高温造成钨的蒸发，蒸发的钨沉淀在玻壳上，产生灯泡玻壳发黑的现象。卤钨灯利用卤钨循环的原理消除了这一发黑的现象，它给热辐射光源注入了新的活力。这类灯体积小，光维持率达到95%以上，光效和寿命更明显的优于白炽灯。卤钨灯与普通白炽灯相比，发光效率可提高到30%左右，高质量的卤钨灯寿命提高到普通白炽灯寿命的3倍左右。近年来，我国已生产出可直接用于电网、电压220V或110V的卤钨灯，其尺寸可小到14×54mm，具有优异的灯丝稳定性和抗震性。泡壳有透明和磨砂两种不同规格，灯头易于连接，与白炽灯一样。卤钨灯的另一改进措施是采用浸涂法、真空蒸镀法或化学蒸镀法，在石英泡壳上采用红外反射层技术制成的新型卤钨灯，让可见光透过，而将红外线反射回灯丝的过程，使灯的光效提高30～45%，寿命可达3000小时。卤钨灯主要用于强光照明，例如，用于公共建筑、交通、拍摄电影、电视等。此外，有一类碘钨灯工作温度稍低，能发出大量红外线，可以做干燥器、烘箱的热源。还有一类碘钨灯可以用在灯光球场、体育场、游泳池等场合，既光亮又色彩逼真。