一个经久不衰的城市传说,说的是一位孤独的发明家发明的能持久照明的灯泡专利被一家灯具制造企业捷足先登,据为己有,以确保给企业带来巨大利润的以电灯取代煤气灯的生产……随着电气化时代至今,无论从性能的提升或环保的要求,照明灯具领域发生了革命性的变化。
自电气化初期,托马斯·爱迪生(Thomas Edison)从十多个不同的灯泡专利设计中成为获胜者以来,已经发明了许多经久耐用的灯泡。实际上,其后由于灯泡制造商自身的努力,灯泡的使用寿命和亮度均有了显著提高。最近的一个例子便是荷兰飞利浦公司生产的使用寿命长达6万小时的白炽灯泡。
然而,就市场要求的性价比来说,鲜有新的产品可与1000小时左右的钨丝白炽灯相抗衡。大多数新型灯泡不是用于特种用途,就是融入主流产品。然而自10年前出现了紧凑型荧光灯以来,一切都发生了改变。
从性价比到节能
由于发现家庭照明功率超过8千瓦,3年前,英国《经济学家》杂志记者决定在白炽灯使用寿命到期后用紧凑型荧光灯予以替换。这是一项值得做的举措,用一个荧光灯替换白炽灯平均可节约30美元左右。紧凑型荧光灯的预期寿命为1万小时,但如果该灯的寿命比预期的短(早期的紧凑型荧光灯经常如此),那么就谈不上什么节约了。
早期紧凑型荧光灯使用寿命过短,通常是由于其电子镇流器失灵所致。电子镇流器是灯泡基座中的一个电路变换器,由一个整流器、一个电容器和一对晶体管产生稳定的高频电压,可使通过灯管内汞蒸气的电流保持稳定。在电流的激励下,汞原子会发出紫外光,轰击灯管内壁的荧光涂层而产生荧光效应――从而发出可见光。镇流器在其中起的是缩短灯的触发时间并消除闪烁。
遗憾的是,镇流器中的谐振线路往往不能适应变化的输入电压。当把一根紧凑型荧光灯插入装有调光器的灯座时就会发生这种情况(当紧凑型荧光灯反复开关时也会发生类似的效应)。无怪乎频繁使用的家用紧凑型荧光灯用了数百小时而不是数千小时就烧毁了。因而记者在浴室和衣柜间已停止使用紧凑型荧光灯了。
记者还发现,紧凑型荧光灯直立使用比悬挂使用寿命更长;而隐蔽在通风条件较差的连接件看来是最糟糕的。尽管紧凑型荧光灯的发热量远低于白炽灯(其效率因此提高了5倍),但发热量仍然相当高。如果没有适当的通风条件,其镇流器线路会过热而失灵。
不可否认,紧凑型荧光灯在许多方面确实远较白炽灯强。与白炽灯相比,其耗电量为白炽灯的五分之一,使用寿命通常是它的5——10倍,而目前的成本仅为白炽灯的两倍。美国环境保护署称:一盏紧凑型荧光灯在其使用期间,可少排放2000倍自身重量的温室气体。
目前,记者把家里大部分的白炽灯换成了紧凑型荧光灯,最近又把注意力转向车库里的汽车。7年前购进的家用kidmobile汽车,装有当时最先进的石英碘(卤素)前灯。由于反光罩特殊形状,无法对前灯进行升级改造。用流行的氙气HID灯(高强度气体放电)来替换――在美国,这种蓝色强光灯泡主要用于豪华轿车,但在别的地方使用更广泛――需要对汽车做不少的改动。说实在的,所需费用可能超过了这辆汽车本身的价值。
在车库堆垛机上还有二辆老爷车,一辆已用了37年,另一辆也用了22年。在这两辆车所处的时代,当时的卤素灯泡要脆弱得多,它们或被封闭在圆形的前灯内,或被装在带有玻璃透镜的圆形反光罩后部。无论哪种情况,整个前灯部件均可拆卸,可以方便更换。
从HID到发光二极管
现代的氙气HID灯――最初研制的目的是用来替代放映电影使用的弧光灯――亮度为卤素灯的两倍,而耗能仅为后者的三分之一。卤素灯的钨丝在使用过程中会慢慢挥发,直至最后“熔化”。氙气HID灯由于没有卤素灯那样脆弱的钨灯丝,十分耐用,其使用寿命至少与汽车的使用寿命相当。
从某种意义上说,氙气HID灯相当于可移动的紧凑型荧光灯。主要区别在于前灯中的氙气HID灯有一个细小坚硬的石英管壳,里面封装着高压氙气,而不是弯曲的灯管里装的低压汞蒸气。而且,氙气HID灯不是利用荧光涂层发光――略带蓝色的强光直接来自电极间明亮发光的微细等离子体。
由于汽车只有少的可怜的不足12伏电源,前灯中的氙气HID灯需要特制的镇流器和升压电路,便于能使其立即开灯。尽管快速预热对固定场合应用来说无关紧要,但对于汽车来说却至关重要。相当于用作路灯的钠或汞高强度气体放电灯需要数分钟时间才能达到最大亮度,昂贵的氙气HID灯启动则快得多。
尽管有许多优点,但是发出刺眼蓝光的氙气HID灯装在1970年代甚或80年代的一流跑车上,看上去非常别扭。作为权宜之计,记者还是决定用最近制造的正宗卤素灯来升级这二辆车的前灯。
与此同时,记者还在关注着发光二极管前灯的进展。汽车制造商在一级方程式赛车上率先采用并欣然接受发光二极管作为尾灯、刹车灯和白天行车灯。小小的二极管为设计人员设计出各种有趣的灯光造型提供了广阔的天地,包括瞬间开灯也很方便。
目前,若干具有开拓意识的汽车公司已经开始在汽车前灯中采用发光二极管了。它的效率甚至比氙气HID灯还高,发出的光是迄今最接近自然的日光。在奥迪顶级车型上安装这样的灯(特别定制),成本会增加5000美元。也许有朝一日在售后服务市场,这样的固态前灯会十分便宜,不仅可以替换日前令人眩目的高强度气体放电灯,而且可以替换往昔暗谈得多的卤素灯。
能在黑暗中或夜间行车时带来光明,那样的话就太好了!
资料来源 Economist.com
责任编辑 则 鸣