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照明的发展趋势

    住宅与商业照明要消耗美国今天电力的20%。虽然CFL是提高效率和降低功耗的最佳选择,但HB LED技术也在取得进步。不过两种技术各有缺陷,而且都有赖于电子电路、制造和热量管理的改进。

    要点

    CFL灯泡早期有提前失效的记录,必须将它们与应用小心配合。

    有些用户担心CFL灯泡使用的水银,它对环境有影响,并且灯泡的破碎有可能产生危害。

    CFL制造商已减少了灯泡中的水银用量,他们开发了一种填充灯管的粒化方法,能够更精确地控制水银的添加量。他们还开发了能防止水银黏附的磷光涂层。

    SSL中的HB LED要对抗热量管理的挑战,并且价格过高。

    白炽灯泡长期内仍会使用。

    DORS在数秒内用快速开/关动作调光,实现100%亮度至66%和33%亮度的调节,最多能调到5%。该技术是控制智能从建筑结构向照明灯泡迁移的例证。

    消费者和企业都渴望能削减能源成本与降低能源的使用,因而在探索更高效的照明方案。到2012年,美国将开始执行由2007年EISA(能源独立与安全法案)规定的第一阶段能效标准,并开始分阶段结束白炽灯的使用。短期内,CFL(微型荧光)灯泡将成为白炽灯最普遍的替代品,而卤素灯泡是未来的第二选择。制造商也开始部署采用HB LED(高亮度发光二极管)的SSL(固态照明),面向可以用SSL的高价换取效率和耐用性的应用。

    不过,CFL和SSL都有缺点。CFL以前就有过早失效的历史,并且必须小心地与应用相配合,包括开灯时间和灯泡方向。另外,有些用户担心灯泡中使用的水银,它对环境有影响,担心灯泡的破损会带来危害。另一方面,SSL中的HB LED则要应对热量管理的挑战,以及总体上高昂的价格。所幸,这两种照明光源都可以通过新电路、芯片和散热器件以及制造的进步而获得好处。

    关注成本的消费者最近转向CFL以缩减自己的能源账单。CFL现在占用户所购家用照明灯泡的20%,这个数字会继续增长,因为EISA设定了最低照明能效标准。关于EISA的一个普遍误解是它会在2012年后禁止白炽灯的销售。能源之星照明计划经理Alex Baker解释说:“(EISA)并未明确地禁止白炽灯……它设定了性能门槛。如果你能做出满足这些性能门槛的白炽灯,那么就可以继续销售它们。”

    Baker给出了更高能效光源的分阶段时间表:2012年,EISA要求100W白炽灯的每瓦流明数增加约25%。2013年这个要求将适用于75W灯泡,而到2014年适用于60W灯泡。

    这些限制只适用于中号螺口的传统爱迪生式灯泡。EISA并不限制很多其它灯泡的销售,如采用烛台型灯座的白炽灯、用于浴室盥洗台的球形灯泡、一般照明灯泡或改变光谱的灯泡,如GE公司的Reveal系列。Baker说:“白炽灯的大规模退出仍要很多年”

    美国于2007年通过EISA以后,GE曾发誓要开发一种符合标准的HEI(高能效白炽灯)灯泡。然后,在2008年11月,该公司宣布暂停了HEI灯泡的开发,把注意力集中在LED和OLED(有机LED)照明,因为这两种技术有超越其它能效技术如荧光灯的潜能,并且还有寿命长和耐用等额外好处。

    尽管专注于LED和OLED照明,GE公司仍看好CFL的未来,并由其推出的Energy Smart CFL系列产品所证明(图1)。CFL具有一个压倒性的优势,即它们价格低且容易得到。不过,CFL也有自己的反对者,主要分为两大类:一些人反对CFL的原因是它们含有少量水银,还有一些人置疑它的性能。

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    水银问题很复杂。CFL使用一种充有加压水银蒸气的管子。CFL的内部镇流器转换交流电压,产生一个通过水银蒸气的电弧,电弧导致UV(紫外)辐射,撞击管子内壁的磷光涂层。磷光涂层将UV光转换为可见的“白”光。早期CFL使用相对较多的水银,每只灯泡水银量经常超过10mg。向管中注入自然水银的给料办法相对粗糙:能源之星的Baker把它比作用一支医用滴管加液体。这个过程很难控制,制造商宁可多加。另外过一段时间后,水银蒸气会与管内壁上的磷光粉粘结在一起,而只有蒸气形式的水银才能辐射UV光。

    CFL制造商开发了一种向管中注水银的颗粒方法,减少了管中需要的水银量,并可以更精确地控制加入量。他们还开发了能防止水银粘结的磷光涂层。据Baker说,有些CFL制造商已表示1.5 mg的水银接近于理论最低值。能源之星现在的标准是CFL最大水银量为5 mg。

    欧洲照明制造商Megaman公司称它的“无液态水银”系列CFL能在100℃大气压下保持一种汞合金态。一般情况下,由于管中是加压的,水银在室温下呈蒸气态。Megamn公司称汞合金不会污染水或垃圾填埋场。

    现在对于多少含量水银才算有毒并没有正式定义。研究人员的大多数研究主要是针对甲基汞,甲基汞是水银在水中的一种最终形态,最终会存在于鱼体内。由于胎儿正在发育的神经系统对水银特别敏感,因此美国FDA(食品与药物管理局)与EPA(环境保护署)已发布了针对孕妇的警告,限制她们食用特定水域中某些种类的鱼。不过,即使对这些限制也有争论:鉴于吃鱼有利于总体健康,因此FDA最近放松了对孕妇应食用多少鱼的立场。反对者称FDA是受到了来自农业方面的压力。这些观点的冲突突显出一个事实,即现在对甲基汞、元素汞或汞蒸气都不存在严格和持久的规定。

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