对比传统分析：固态照明技术的诸多优势

近日，最新一期出版的英国知名财经杂志《经济学人》刊登文章称，与老式灯泡相比，基于发光二极管(LED)的固态照明(solid-statelighting)技术有着诸多产业优势，如其灯光可以长久不熄灭，而只是多年之后发光量有所减弱。

文章全文：

笔者注意到，在我住房对面的街灯出了问题后，我所居住山坡上的所有其他街灯也都已经熄灭。我将这个问题向相关部门汇报了两次，但都没有得到回应。后来，在街灯熄灭长达两个月之后，一些工作人员开来了一辆升降卡车，然后将这批出问题的低压钠蒸气街灯都更换为固态发光二极管(LED)灯泡。这些新灯泡点亮后，又使夜晚一下子变成了白天。

其实老式钠灯泡也没有什么大问题。这种灯泡在发光过程中，其波长接近人眼的最高感觉度，理论发光效能为每瓦特200流明，但在实际生活当中，其性能为该理论值的三分之二左右。而家用紧凑型荧光灯(CFL)发光效能为每瓦特60流明，传统白炽灯泡发光效能仅为每瓦特15流明左右。从节能角度看，LED灯泡只能说是强有力竞争者，而尚坐不到冠军位置。然而LED灯泡却有着其他优势。其中一条就是使用寿命很长：这种灯泡不会自己烧断，而是多年之后其亮度逐步减弱。

在衡量LED灯泡经济寿命事宜上，通常使用的标准为“L70等级”：即LED灯泡亮度降至其初始亮度70%所用时间。市政机构和商用用户在使用LED灯泡过程中，可等上10年或更多时间才能看到亮度降至这一等级。与此相反，低压钠灯通常在使用3、4年之后，其能耗就开始增加。不仅如此，更换LED街灯的成本约为60美元，而钠灯的的相应成本超过200美元，仅这种低维修成本，就足以使这种灯型更换很有价值。LED还有性能上的优势。与钠灯需要数分钟预热不同，LED灯能够立即点亮。LED灯展现出不同色彩的能力也更强。最近发布的一项调查报告显示，与黄橙色的钠灯光相比，白色灯光能够提供更好的视线效果。这是源于人眼中的不同感光神经末梢，即名为杆体层和锥体层，来分别执行各自不同任务。

在日光下，人的视线主要由聚集在视网膜中心的视锥细胞来负责处理。除处理颜色视觉外，视锥细胞还协助眼睛查觉事物的细节以及周围环境快速改变的各种情况。与此相反，在黑暗环境中，人的视线则几乎都是由光敏感度较高的视杆细胞来负责处理。视杆细胞主要分布在视网膜的周边部分。然而对于夜间驾驶汽车的人而言，由于人工照明的存在，光照环境既不是漆黑一片，也非十分明亮，因此意味着人眼在处理视线问题时，也并不是完全使用视杆细胞。

更为重要的是，在汽车穿过较亮和较暗交替的光照环境时，就同时需要视锥细胞和视杆细胞来负责处理视线任务，而这种任务一直处于变化当中。在光照环境较亮时，则人眼对于绿黄色光线更为敏感。而光照环境较暗时，则人眼对于光谱中的绿蓝部分最为敏感。与钠灯相比，白色LED灯泡更能满足上述处于变化当中的视线处理要求，且LED灯泡在此过程中所需要的功率电平也更低。也就是说，将街灯设备由钠灯更换成LED灯，则会起到节能的效果。

照明能耗约占美国用电总量的17%。而减少浪费——通过引入可将更多电能转化成光能的固态技术——无疑将有利于降低这一比率。LED灯泡能够将所消耗的75%电能转化成光能，而白炽灯的相应转化率尚不足5%，而其余部分都被转化成热能。于2007年通过的一项美国法规规定，到2012年时，100瓦或以上的灯泡要求必须节能27%。到2014年时，40瓦以上的灯泡也必须达到这一标准。

虽然一些新型白炽灯甚至能够超过上述所设定节能标准，但传统钨丝灯泡达到该标准的希望却非常渺茫。与此同时，紧凑型荧光灯(CFL)已开始招来骂名。虽然很多CFL产品声称能够使用更长时间，但在实际使用过程中，却达不到厂家所声称的时间值。尤其是CFL灯被频繁开灯、关灯，或被用作天花板吊顶灯时(在这种条件下所聚集热量可能烧毁灯的电路)就更是如此。就LED灯泡的整体拥有成本而言，虽然比钠灯及其他形式工业照明技术要低得多，且LED灯泡在市政和商业领域也证实了其使用价值，但对于普通家庭用户来说，LED灯泡尚无法呈现出等同价值。

考虑到一只等同于100瓦白炽灯光通量的LED灯泡前期成本在25~60美元之间(排除电力供应商可能提供的补贴)，因此上述情况其实并不令人感到奇怪。笔者计划将自家室内外原总功率为4.2千瓦的照明设备全部升级为通光量相同的LED灯泡，在现有灯泡(多为紧凑型荧光灯)坏掉后，每坏掉一个就更换一个。替换掉所有100瓦的泛光灯，通常每只要花费40美元左右。然而热销的60瓦对应灯泡目前仅需14美元就能买到。

更便宜及更智能

然而并不是所有LED灯泡都以相同质量标准而生产出来。一些售价便宜的LED产品，所发出的为冷色蓝光。钨丝灯光涵盖了可见光谱中较广的波长范围，而目前尚没有任何一种LED灯泡拥有费电钨丝灯如此完备的色彩。通常情况下，我们使用显色指数(CRI)指标来衡量光源所具备真实还原色彩的能力。为了方便比较，我们将白炽灯的CRI定为100。低价LED灯的显色指数只有50或更低。性能优秀的LED灯，如售价50美元的飞利浦LED灯泡，其显色指数高达93。这种灯泡超过了美国能源部所制定60瓦置换灯的所有指标，并一举夺得奖金为1000万美元的“L-Prize”大奖。目前绝大部分LED灯泡的显色指数处于80到85之间。

与其他工业产品一样，家用LED灯泡也将变得更为便宜以及更为智能。事实上，飞利浦与一家名为“LIFX”的创业公司已在出售一种新型LED灯泡，用户能够通过智能手机应用对这种灯泡进行远程控制，并可随意改变灯光颜色。这一切仅仅还是开始阶段。LIFX灯泡能够随着音乐改变颜色，而“飞利浦Hue”灯泡则能够自动调整亮度和颜色，以模拟每天早上日出时的光照环境。难道这些都是营销小把戏?或许是吧。但此类产品表明，甚至灯泡也有望成为另一种网络设备。灯泡无疑将成为“物联网”的重要组成部分。在这个网络中，所有物件都能够与别的设备进行互动。