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李光男真正的节能灯,首先是亲人类的

 

北京市政协委员李光男

        19世纪70年代末80年代初,爱迪生发明白炽灯,人类从此进入人工照明时代。到今天,人工照明光源在经历了热辐射电光源(如白炽灯)和气体放电电光源(如荧光灯和钠灯等)时代后,迎来了第三代照明革命—半导体照明。
        目前,这三种照明设施中,荧光灯的使用最为广泛,有不可忽视的市场占有率,但北京市政协委员李光男却指出,荧光灯使用中存在安全隐患,并连续两年向政协会议提案,呼吁人们提高警惕,科学用光。他自己也发明了荧光灯的可替代品—小功率发光二极管照明灯泡。那么,与荧光灯等相比,半导体发光二极管存在哪些优势?这一新的照明光源的出现对我国的节能减排会产生怎样的影响?带着这些问题,本刊采访了李光男。


        记者:您曾多次在北京政协会议和提案中提出“现在的荧光灯不是真正的节能灯”,为什么?真正的节能灯是怎样的?
        李光男:现在所谓的“节能灯”,原名为稀土三基色紧凑型荧光灯。相较白炽灯,这种荧光灯的能量转换效率高3倍以上,电流热效应低,节电50%~70%,确实节省电能。但因其结构和工作原理,“节能灯”在发光过程中也会产生很多热量,电能热消耗浪费达40%~50%以上,且寿命较短。因此,科学地说,这种灯不应称之为节能灯,只能算是比白炽灯更节电的照明灯罢了。
        在人类现在使用的电照明光源中,荧光灯类的污染是最直接的,也是多方位的。如不能正确使用和处理,极易危害环境和人体健康。总的来说,荧光灯类照明隐藏着四大污染(光污染、电磁波污染、化学污染、固体污染)和一大隐患(荧光灯会随使用时间的推移,造成灯泡及电缆的逐渐升温,存在火灾隐患)。目前,眼疾的发生率呈不断上升趋势,除极少数由于遗传因素外,大多是视觉卫生与视觉光学等因素综合影响的结果。有调研实验证明,与白炽灯相比,荧光灯更容易造成儿童和青少年近视。
        真正的节能灯首先是亲人类的,使人的眼睛和身体在不受各种污染的前提下,充分享受人工光带来的光明,这是以人为本的最大节能。其次,照明光源的生产、运输、使用、报废处理等过程,不污染环境,不会给人类带来危害,能够与人类赖以生存的资源和环境友好共存,并持续发展。再次,真正绿色的节能灯的一个重要标志是长寿,能反复循环使用,综合成本低。最后,优质光源在工作时所用电能全部或绝大部分能够转化为光能,即功耗低,能够为降低生产电能时的严重污染做贡献。这些都是判断和定义节能灯的核心和根本意义。


        记者:您发明了“小功率发光二极管照明灯泡”,并获得了国家专利,它的主要特点是什么?
        李光男:半导体发光二极管(LED)是一种PN结二极管,其最大的特点是,电能不像传统光源须经过其他物质才能发光,可直接将电能转变为光能。
        半导体发光二极管按功率分为大、小发光二极管,并以功率0.5瓦、产品自身是否需要配置散热器为界限,将大、小发光二极管界定为半导体热光源和半导体冷光源。我的专利是以半导体冷光源,即小功率发光二极管为主的应用技术,它具备以下主要特点:
        1. 光效高,节电显著,实现了真正的高效节能光源。研发的半导体冷光源直接光效为80%以上,所取电能绝大部分转化为光能,光电参数和节能效果更优越。
        2.可靠性高,寿命长。半导体冷光源为固态光源,坚固耐用,外部也没有易碎部件,在目前所有光源中机械强度最大,维修成本低,可保证正常工作5万~10万小时。
        3.色温可调性好,无频闪。半导体冷光源产品光谱能量分布呈现连续的特点,灯光清晰柔和,眩光小,在电压130~300V交流供电范围和频率不稳的情况下,也能保证50%以上的光输出,亮度稳定、无频闪;光谱中没有多余的紫外线和红外线;无电磁辐射等,实现了绿色健康照明。
        4.电光响应速度快、安全效果显著。在标准条件下,半导体冷光源只需约60纳秒(ns),远远快于白炽灯的140~200毫秒(ms)和“节能灯”类荧光灯的几分钟。同时,可实行多条路串并结构布局,首次消除了灯只有亮和灭两种状态的局限性,实现了多裕度的安全照明。另外,其工作电流小,自然散热温升低,对周边环境无高温辐射。
        5.可用于各种电源,利于实现技术“三化”。现有的专利技术原理和基本参数,可用于交流市电、各种直流电以及太阳能光伏电池电源供电的半导体冷光源照明;光和电设计参数和基本工艺要求,可满足从0.5瓦小射灯到几百瓦道路照明灯等各种功率光源的制作,为半导体冷光源技术通用化、标准化、规范化,提供了技术支撑。
        6.性价比高,节能减排效果显著。实现了微电流高光效,光衰小、寿命长、节电效率高,可有效减轻发电时的环境污染;无论功率大小,只需自然散热,可节省大量的电缆、变压器和导热、散热、限温等设备投资,制造成本低;产品中不含汞等有害化学品,在生产、运输、安装及使用中不破碎、不污染,且到寿或有故障产品绝大部分元件和材料可回收利用。这是一种节能减排效果非常显著的环境友好型绿色照明光源。


        记者:您研究节能灯的契机是什么?现在的研发情况如何?
        李光男:半导体冷光源的研究是从1997年直流直接供电下的照明灯具开始的,2000年通过了专家评审,开始大范围推广使用。2006年开始正式进行半导体普通照明(即民用照明)技术的研发。
        经某企业的多年努力,半导体冷光源技术及各种实用产品已基本成熟,从大小功率路灯、厂房灯到各种形状和瓦数的室内照明以及景观灯工程件都已完成,并于2008年开始在北京一些马路和室内照明中试用和实用。
        我作为半导体冷光源的主要设计和组织策划者以及半导体照明国军标的第一起草人,感受和体会是多方面的。自主创新是富国强军最有力的科技保障,科技创新的核心价值在于“自主”,可贵在于“新”字上。虽然半导体二极管包括发光管的物理原理,都是几十年的“老知识”,但创造性应用是不分老旧和高低的。无论“高和新的技术”还是“低和旧的技术”,只要用创新思路去研发、整合,就能产生不可估量的国防和社会效应。

        记者:作为政协委员,您对“十二五”期间的节能减排工作有哪些建议?
        李光男:我作为连续两届的北京市政协委员,在过去提交的《理清北京科技优势,推进“科技参军”促进科技成果转化的建议》、《认清“节能灯”危害,建设崇尚科学用光、推动健康照明首善之区的建议》等提案基础上,结合“十二五”的规划和目标,又提交了《在学校推进健康照明工程的建议》、《探索维修工业作为战略性新兴产业进行论证和调研的建议》两项提案。
        在荧光灯仍占据中国主要市场的情况下,当前急需要做好以下工作:相关部门应加大“节能灯”对人体、环境负面影响的科普警示教育;政府应以人为本,调整推广使用“节能灯”的思路,重点转向治理污染和排除隐患上,大力支持技术革新和污染处理新技术研发;鼓励有研发和生产新型节能灯能力的企业,尽早推出新型无污染的第三代真正意义上的节能灯。
        以人为本不是标榜,节能减排更不只是口号,而是关系国计民生和人类长期发展的重要思想。“十二五”期间的节能减排,应该在消除和减少直接危害人民健康的方面加大力度,推动真正节能减排、利于健康的绿色照明。把保护人民健康的工作做好,以人为本,才是最有意义的节能减排!