照明技术将再次飞跃

【《美国新闻与世界报道》周刊3月26日一期文章】题：照明技术的飞跃（作者　查尔斯·珀蒂）
原文提要　第一个灯泡的诞生结束了以火为光的漫长历史。现在，照明技术准备再次飞跃。
托马斯·阿尔瓦·爱迪生会立刻认出当今照亮美国家庭和办公室的29亿个电灯。电灯灯丝是用钨制成的，不是122年前爱迪生用的碳化棉。灯泡中装着非腐蚀性气体，不是真空。但是，其原理和基本外形没有根本改变。即使到今天，漫画家在表示新方法诞生时，还在发明者的头顶画上一个爱迪生式灯泡。
寻找新办法
但是，漫画家可能很快就需要让这些惯用手法更新。工程师、物理学家、内部装修师和能源专家正积极地寻找驱逐黑暗的新办法。他们在寻找更好的灯泡以及用来装配这些灯泡的更好的灯具。许多新技术正在从实验室涌入市场。
长期以来，未来学家一直对新的照明方式抱有极大兴趣，一些新方法——由墙或幕发出柔和而不闪烁的光——已经成功在望。我们将拥有能效是爱迪生式电灯的10倍或者更多的电灯，利用小片或者巨大的塑料板及半导体而非空心灯泡制成的不发热的电灯，可以控制灯光颜色——从阳光的黄白色到七色彩虹——的电灯。甚至连衣服也能发光。一些人行道甚至街道本身就可以发光，不再需要路灯的照明。
如果电力公司发现电力紧张，它可以向公司服务范围内的电灯中的计算机芯片发出信号。这些电灯会稍稍变暗以减轻输电网的载荷，而使电梯的电机等关键部分保持足够电力。
发明步伐早就开始
当然，发明的步伐早在150万年前就开始了，当时一群原始人在非洲大草原上点燃了一堆火，发现它不仅能取暖，而且在晚上起到很好的照明作用。虽然后来又有了蜡烛和油灯，但是一直到19世纪中叶照明还停留在原始的阶段。即使到19世纪初，大型工业城市晚上点燃的汽灯也只不过是微弱的火苗而已。
爱迪生在1879年想出了一个好办法。在他之前，有许多发明家尝试制造电弧灯以及其它装置，但无一适合广泛使用。当爱迪生发明第一个可以广泛使用的电灯时，他只是稍稍领先。英国人约瑟夫·斯旺和另一些人也在同一条道上。这种新型电灯在1881年巴黎国际电力展览会上引起了轰动。仅仅10年后，美国就有1300家照明公司。
尽管爱迪生式灯泡简单美观，但是它对能源的利用率低。它像火一样，因为热而发光。实际上，至少有90%的电能被转化成热能。将来的几代电灯将利用电子活动发光，而不是加热使之发出强烈的白光。
新灯具相继问世
这不是一夜之间就会发生的。比方说，1981年荷兰飞利浦公司发明的紧凑型荧光灯可以在普通的电源插座上使用，用电量只有白炽灯的1/4。公司、工厂和政府部门争相采用，但是每年照明费用高达8亿美元的美国家庭基本上置之不理。
原因何在？尽管紧凑型荧光灯的电费低弥补了价格高的缺陷，但是许多消费者还是不习惯花10美元或更多的钱来买一个灯泡。毕竟，美国人买一个过得去的100瓦白炽灯只需60美分。另外，紧凑型荧光灯通常比白炽灯长1英寸左右，与许多灯具不匹配。许多人认为荧光灯的白色灯管很难看，发出的光———尽管不再是早期阴森森的冷蓝白色光——也不如白炽灯舒服。还有，打开开关后需要过一段时间，亮度才能达到最高。
随着厂家逐步改进紧凑型荧光灯，以及电力公司和环保主义者大力推广以减少能源的耗费和温室气体的排放，紧凑型荧光灯看来肯定会赶上白炽灯。然而，到它们赶上时，其他技术可能已经具备占据市场领先地位的条件了。其中之一是发光二极管（LED），这种发光的半导体芯片在我们身边无处不在：作为应答机上的指示灯；集束LED作为交通和汽车刹车信号。一种类似的新设备———有机发光二极管（OLED）是利用大片类似塑料的聚合半导体材料为原料制成的。LED和OLED都是由电流通过半导体薄层而发光。正是这种技术，让照明专家们设想可以发光、变暗而且还能改变颜色的整面墙或者整块地板。
20世纪60年代和70年代推出的第一批LED,只能发出红色和绿色的光，现在的LED已经有一整套颜色，可以发出纯白色的光。原来的能效极低，现在可以同荧光灯相比，并有可能更高。有人认为，LED有朝一日可以把75%的电能转化成光，这大约是白炽灯的12倍。
但是，它的成本过高。迄今为止，没有一种LED足以照亮整个房间。即使一个只能照亮一幅地图的小LED手电的价格大约也要50美元，尽管电池的使用寿命是使用普通灯泡时的15倍。
市场竞争激烈
大量的新技术在照明市场上竞争，然而有些可能不适合于家庭照明。例如，在钠或汞气体中通入强电流的高强度气体放电灯的预热时间过长，过于明亮，主要适用于户外或者体育馆中的照明。
想知道灯泡市场的黑马吗？把赌注押在硫磺灯上吧。硫磺灯的半个高尔夫球大的玻璃灯泡中装着硫磺气体，受外部的微波发生器作用而发光。灯光亮度是100瓦的白炽灯的100倍，颜色几乎与阳光相同。硫磺灯的所有部件都不会磨损，用电效率是白炽灯的6倍。
当1990年第一批硫磺灯问世时，美国能源部大力宣扬它们一定会成功，有可能大大减少美国人的照明费用。早期的产品被安装在飞机库、邮件分类场所和温室中，但是出现了问题：电子控制部件不可靠；大多数情况下无法发挥高效率，因为几乎没有地方需要足以照亮整个飞机库的灯泡；灯泡每分钟需要旋转几百圈以达到冷却的目的；还有，它不耐灰尘，更不用说2500美元的价格了。1999年，生产硫磺灯的熔合照明公司把它从市场上撤出。但是公司总裁莱斯利·莱文预计，硫磺灯在保留原有优点的基础上经更好地设计，几年后会重新进入市场。
随着新照明设备的到来，爱迪生式的灯泡会很快进入博物馆吗？奥斯拉姆·西尔瓦尼亚公司的技术主管约翰·古斯塔夫森说：“不会的。它已经存在了……140年？在很长一段时间内它是不会消失的。”同样的道理，火光也不会消失。