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對比傳統(tǒng)分析:固態(tài)照明技術(shù)的諸多優(yōu)勢

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-19     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):99
核心提示:

最新一期出版的英國知名財(cái)經(jīng)雜志《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》刊登文章稱,與老式燈泡相比,基于發(fā)光二極管(LED)的固態(tài)照明(solid-statelighting)技術(shù)有著諸多產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,如其燈光可以長久不熄滅,而只是多年之后發(fā)光量有所減弱。

文章全文:

筆者(注:即原文作者)注意到,在我住房對面的街燈出了問題后,我所居住山坡上的所有其他街燈也都已經(jīng)熄滅。我將這個(gè)問題向相關(guān)部門匯報(bào)了兩次,但都沒有得到回應(yīng)。后來,在街燈熄滅長達(dá)兩個(gè)月之后,一些工作人員開來了一輛升降卡車,然后將這批出問題的低壓鈉蒸氣街燈都更換為固態(tài)發(fā)光二極管(LED)燈泡。這些新燈泡點(diǎn)亮后,又使夜晚一下子變成了白天。

其實(shí)老式鈉燈泡也沒有什么大問題。這種燈泡在發(fā)光過程中,其波長接近人眼的最高感覺度,理論發(fā)光效能為每瓦特200流明,但在實(shí)際生活當(dāng)中,其性能為該理論值的三分之二左右。而家用緊湊型熒光燈(CFL)發(fā)光效能為每瓦特60流明,傳統(tǒng)白熾燈泡發(fā)光效能僅為每瓦特15流明左右。從節(jié)能角度看,LED燈泡只能說是強(qiáng)有力競爭者,而尚坐不到冠軍位置。然而LED燈泡卻有著其他優(yōu)勢。其中一條就是使用壽命很長:這種燈泡不會自己燒斷,而是多年之后其亮度逐步減弱。

在衡量LED燈泡經(jīng)濟(jì)壽命事宜上,通常使用的標(biāo)準(zhǔn)為“L70等級”:即LED燈泡亮度降至其初始亮度70%所用時(shí)間。市政機(jī)構(gòu)和商用用戶在使用LED燈泡過程中,可等上10年或更多時(shí)間才能看到亮度降至這一等級。與此相反,低壓鈉燈通常在使用3、4年之后,其能耗就開始增加。不僅如此,更換LED街燈的成本約為60美元,而鈉燈的的相應(yīng)成本超過200美元,僅這種低維修成本,就足以使這種燈型更換很有價(jià)值。LED還有性能上的優(yōu)勢。與鈉燈需要數(shù)分鐘預(yù)熱不同,LED燈能夠立即點(diǎn)亮。LED燈展現(xiàn)出不同色彩的能力也更強(qiáng)。最近發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告顯示,與黃橙色的鈉燈光相比,白色燈光能夠提供更好的視線效果。這是源于人眼中的不同感光神經(jīng)末梢,即名為桿體層和錐體層,來分別執(zhí)行各自不同任務(wù)。

在日光下,人的視線主要由聚集在視網(wǎng)膜中心的視錐細(xì)胞來負(fù)責(zé)處理。除處理顏色視覺外,視錐細(xì)胞還協(xié)助眼睛查覺事物的細(xì)節(jié)以及周圍環(huán)境快速改變的各種情況。與此相反,在黑暗環(huán)境中,人的視線則幾乎都是由光敏感度較高的視桿細(xì)胞來負(fù)責(zé)處理。視桿細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜的周邊部分。然而對于夜間駕駛汽車的人而言,由于人工照明的存在,光照環(huán)境既不是漆黑一片,也非十分明亮,因此意味著人眼在處理視線問題時(shí),也并不是完全使用視桿細(xì)胞。

更為重要的是,在汽車穿過較亮和較暗交替的光照環(huán)境時(shí),就同時(shí)需要視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞來負(fù)責(zé)處理視線任務(wù),而這種任務(wù)一直處于變化當(dāng)中。在光照環(huán)境較亮?xí)r,則人眼對于綠黃色光線更為敏感。而光照環(huán)境較暗時(shí),則人眼對于光譜中的綠藍(lán)部分最為敏感。與鈉燈相比,白色LED燈泡更能滿足上述處于變化當(dāng)中的視線處理要求,且LED燈泡在此過程中所需要的功率電平也更低。也就是說,將街燈設(shè)備由鈉燈更換成LED燈,則會起到節(jié)能的效果。

照明能耗約占美國用電總量的17%。而減少浪費(fèi)——通過引入可將更多電能轉(zhuǎn)化成光能的固態(tài)技術(shù)——無疑將有利于降低這一比率。LED燈泡能夠?qū)⑺牡?5%電能轉(zhuǎn)化成光能,而白熾燈的相應(yīng)轉(zhuǎn)化率尚不足5%,而其余部分都被轉(zhuǎn)化成熱能。于2007年通過的一項(xiàng)美國法規(guī)規(guī)定,到2012年時(shí),100瓦或以上的燈泡要求必須節(jié)能27%。到2014年時(shí),40瓦以上的燈泡也必須達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。

雖然一些新型白熾燈甚至能夠超過上述所設(shè)定節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),但傳統(tǒng)鎢絲燈泡達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的希望卻非常渺茫。與此同時(shí),緊湊型熒光燈(CFL)已開始招來罵名。雖然很多CFL產(chǎn)品聲稱能夠使用更長時(shí)間,但在實(shí)際使用過程中,卻達(dá)不到廠家所聲稱的時(shí)間值。尤其是CFL燈被頻繁開燈、關(guān)燈,或被用作天花板吊頂燈時(shí)(在這種條件下所聚集熱量可能燒毀燈的電路)就更是如此。就LED燈泡的整體擁有成本而言,雖然比鈉燈及其他形式工業(yè)照明技術(shù)要低得多,且LED燈泡在市政和商業(yè)領(lǐng)域也證實(shí)了其使用價(jià)值,但對于普通家庭用戶來說,LED燈泡尚無法呈現(xiàn)出等同價(jià)值。

考慮到一只等同于100瓦白熾燈光通量的LED燈泡前期成本在25~60美元之間(排除電力供應(yīng)商可能提供的補(bǔ)貼),因此上述情況其實(shí)并不令人感到奇怪。筆者計(jì)劃將自家室內(nèi)外原總功率為4.2千瓦的照明設(shè)備全部升級為通光量相同的LED燈泡,在現(xiàn)有燈泡(多為緊湊型熒光燈)壞掉后,每壞掉一個(gè)就更換一個(gè)。替換掉所有100瓦的泛光燈,通常每只要花費(fèi)40美元左右。然而熱銷的60瓦對應(yīng)燈泡目前僅需14美元就能買到。

更便宜及更智能

然而并不是所有LED燈泡都以相同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)出來。一些售價(jià)便宜的LED產(chǎn)品,所發(fā)出的為冷色藍(lán)光。鎢絲燈光涵蓋了可見光譜中較廣的波長范圍,而目前尚沒有任何一種LED燈泡擁有費(fèi)電鎢絲燈如此完備的色彩。通常情況下,我們使用顯色指數(shù)(CRI)指標(biāo)來衡量光源所具備真實(shí)還原色彩的能力。為了方便比較,我們將白熾燈的CRI定為100。低價(jià)LED燈的顯色指數(shù)只有50或更低。性能優(yōu)秀的LED燈,如售價(jià)50美元的飛利浦LED燈泡,其顯色指數(shù)高達(dá)93。這種燈泡超過了美國能源部所制定60瓦置換燈的所有指標(biāo),并一舉奪得獎(jiǎng)金為1000萬美元的“L-Prize”大獎(jiǎng)。目前絕大部分LED燈泡的顯色指數(shù)處于80到85之間。

與其他工業(yè)產(chǎn)品一樣,家用LED燈泡也將變得更為便宜以及更為智能。事實(shí)上,飛利浦與一家名為“LIFX”的創(chuàng)業(yè)公司已在出售一種新型LED燈泡,用戶能夠通過智能手機(jī)應(yīng)用對這種燈泡進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,并可隨意改變燈光顏色。這一切僅僅還是開始階段。LIFX燈泡能夠隨著音樂改變顏色,而“飛利浦Hue”燈泡則能夠自動調(diào)整亮度和顏色,以模擬每天早上日出時(shí)的光照環(huán)境。難道這些都是營銷小把戲?或許是吧。但此類產(chǎn)品表明,甚至燈泡也有望成為另一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。燈泡無疑將成為“物聯(lián)網(wǎng)”的重要組成部分。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,所有物件都能夠與別的設(shè)備進(jìn)行互動。

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