灯泡百年，永不熄灭的创新之光

灯泡百年，永不熄灭的创新之光

夜的轮回诠释了照明的必然性，然而征服黑夜注定是一场没有终点的技术革命。由创新之光主导的“灯泡”百年嬗变，则见证了中国“亮度”的大提升。

灯泡点亮中国

（图片来源：image.so.com）

“燃烧”的钨丝，改变中国“亮度”

尽管白炽灯已被淘汰，然而它仍活在国人的记忆里。白炽灯那鸭梨状的形象，酷似日光般的舒适体验，温暖了一代又一代中国人。

白炽灯是根据热辐射原理制成的电光源，因此是靠电流加热灯丝而发光的。由于灯丝工作在炽热状态，因此被称为白炽灯。

然而，“钨丝文明”惠及中国的道路并不平坦。1882年2月，英国人在上海开办了电气公司，并装上了15盏白炽灯。在此后的40年时间里，我国使用的白炽灯全部为洋货。

被誉为“中国灯泡之父”的胡西园，早年立志要造出中国人自己的灯泡。1921年4月4日，胡西园试制了第一只国产长丝白炽灯。1923年，胡西园创办了中国亚浦耳灯泡厂，这是中国第一家民族灯泡厂。

国产“亚浦耳”牌白炽灯

（图片来源：blog.sina.com.cn）

然而，在建国之初，我国的发电装机十分有限，以至于白炽灯的普及之路十分漫长。“电灯电话，楼上楼下。”是那个年代人们对未来美好生活的憧憬。

新中国成立后，我国现代电灯工业迎来了发展的春天。1959年9月，中国亚浦耳灯泡厂更名为上海亚明灯泡厂，“亚”字品牌成为了我国家喻户晓的民族品牌。

随着我国电力工业的发展，白炽灯逐步走进千家万户。到了20世纪80年代，白炽灯的使用已经十分普及了，不过大部分家庭使用的是15瓦的白炽灯。

2006年，国家电网公司全面启动“户户通电”工程，以解决无电人口通电问题。经过几十年的普及，“燃烧”的钨丝使中国“亮度”大增，国人从中获得了一种全新的生活方式。

拯救钨丝，卤素灯闪亮登场

在国人的心目中，白炽灯简直就是电光源的代名词。然而，低效是白炽灯的“软肋”。对大部分白炽灯来说，能量利用率不超过10%，90%以上的电能都以热能的形式浪费掉了。

有报告称，提高钨丝温度可提升发光效率。然而，当温度高于2773K就会造成钨的大量升华，从而使玻壳发黑和灯光变暗。为了解决这个问题，国产卤素灯就应运而生了。

1961年，被誉为“中国电光源之父”的蔡祖泉等人研制成功了我国第一只卤素灯。3年后，又研制成功了我国第一只1000瓦卤素灯。1965年，蔡祖泉等人分别获得了国家发明二、三等奖。

蔡祖泉等人试制新光源（右1为蔡祖泉）

（图片来源：mp.weixin.qq.com）

其实，卤素灯也叫卤钨灯，是白炽灯的升级版。原来，在白炽灯泡内充入卤族元素或卤化物，利用卤钨循环原理可以消除白炽灯的玻壳发黑现象。卤素灯的亮度可较白炽灯提高1.5倍，并且寿命可延长2-3倍。

卤钨循环示意图（图片来源：quora.com）

我们知道，车灯是汽车的“眼睛”。卤素灯用作汽车前灯具有悠久的历史，主要优点为价格便宜、开启速度快、穿透性好。但也存在温度高、亮度低、耐用性差的缺点。现在，卤素灯仍被用于经济车型的前灯。同时，卤素灯还被应用于商业和娱乐照明以及室外照明。

汽车前灯（图片来源：news.bitauto.com）

节能灯：委屈自己，演绎传奇

在低碳节能的大潮下，我国制定了白炽灯下课时间表。2012 年10 月1 日，我国100 瓦级以上普通照明白炽灯进入实质性退市阶段，从而正式拉响了我国白炽灯下课的“铃声”。

在当时的背景下，节能灯成为了普通白炽灯的替补光源。其实，节能灯只是一个通俗的说法，一般是指单端荧光灯和紧凑型荧光灯。前者灯管与镇流器是分离的，后者灯管与镇流器是一体的。

说起中国的节能灯，不能不说蔡祖泉的故事。被称为工人科学家的蔡祖泉，是从一个玻璃制造学徒工走上电光源研究之路的。20世纪80年代初，蔡祖泉参加了在德国举办的照明技术大会，回来时带了一个很不起眼的玻璃小器物。

蔡祖泉先生铜像

（图片来源：复旦新闻文化网）

其实，这就是国外的第一代节能灯。之后，蔡祖泉相继开发了国产系列节能荧光灯。1985年，蔡祖泉研制的H型节能荧光灯获国家科技进步三等奖。1995年，双U型节能荧光灯获上海市科技进步二等奖。

节能灯的结构

（图片来源：energystar.gov）

节能灯与长管荧光灯同属于气体放电灯，即通过气体放电把电能转换为光能。在工作状态下，灯管内低气压汞蒸气电弧产生波长为253.7纳米的紫外线。紫外线是一种不可见光，但可以激发管壁上的磷光体（三基色稀土荧光粉）而发出白色可见光。

节能灯作为白炽灯的替补光源，走过了一条“痛苦”的普及之路。宁可委屈自己，也不愿改变消费者的习惯，这就是节能灯的逻辑。至于灯管的折叠、扭曲，则是为了蜷缩到与白炽灯相当的体积，以方便灯泡的替代；同时又保证荧光灯管的长度，以维持一定的能效。

节能灯的创新之处就在于把荧光灯的高能效与白炽灯的便利性结合了起来。节能灯的灯头与普通白炽灯相同，因此可直接替代白炽灯使用。

灯与火的盛宴，谁染“中国红”？

难忘2008年在“鸟巢”举办的那场奥运开幕式，简直就是一场灯与火的盛宴。

灯与火的盛宴（图片来源：baijiahao.baidu.com）

为了突出“中国红”的主题色调，洗墙灯照明成为了重头戏。经过反复试验，红色金卤灯成为了洗墙灯的主角。金卤灯是金属卤化物灯的简称，是在电弧管内填充了金属卤化物的一种新型高强度气体放电灯，具有光色好和光效高等特点。

20世纪70年代初，复旦大学和南京灯泡厂合作制成了我国第一只金卤灯。到了90年代，我国从国外引进了多条金卤灯内管生产线。经过40多年的发展，我国的金卤灯生产技术已经成熟，并成为了金卤灯生产大国。

那么，金卤灯为什么能发出彩光呢？添加不同的金属卤化物可以制成具有不同光色的金卤灯，以满足特定场合对光色的要求。点亮金卤灯之后，电弧产生的热量使附着在管壁的金属卤化物升华，卤化物分子在电弧的高温下分解成金属原子和卤素原子。金属原子在电弧中受到激发而发出该金属的特征光谱，如碘化铊发出绿色光，碘化铟发出蓝色光，碘化锂发出红色光等。

几十年来，金属卤化物一直是体育场馆照明的主要角色，并且在外景拍摄、新闻摄影、大屏幕投影以及效果照明等场合也有着重要的应用。同时，还可用于机场、车站、港口以及城市亮化工程的照明。

用“芯”照明，LED灯大放异彩

21世纪，是LED（发光二极管）照明的世纪。LED是一种能够将电能直接转化为光能的半导体，采用的是电场发光的原理。

我国半导体照明工程启动于2003年。2008年，LED照明系统集成技术在北京奥运会的示范应用，使得LED照明成为了支撑绿色照明和科技奥运的重要力量。

2010年，上海世博会为LED照明大规模应用提供了广阔的舞台。各类场馆使用了大约10.5亿个LED芯片，成为了世界上最大的LED景观。

节能环保是全球可持续发展的永恒主题，因此也是评判照明光源优劣的重要标准。LED芯片作为LED灯的核心组件，其技术突破将赋予LED照明以优秀的品质。

白炽灯在发热上的“大手大脚”，使其走向了退市的宿命。如今，LED灯泡变凉了，意味着产热少了，能效高了，因此是一大技术进步。节能灯只是相对白炽灯节能，而对LED灯就不具有节能优势了。

并且，节能灯还含有微量汞，进入环境会造成污染。LED灯不含汞，也不含紫外线和红外线，其环保性受到人们的称道。现在LED照明已经成为了我国绿色照明的重头戏。

创新乃民族之魂。小灯泡点亮大中国，就是一个鲜明的例证。而发生在灯泡里的创新故事，则见证了我国灯泡改变生活的历史。

参考文献

[1]中国照明学会，北京照明学会.《绿色照明200问》，中国电力出版社，2008年版。

[2]苏更林等..《走进绿色照明》，中国电力出版社，2010年版。

[3]国家半导体照明工程研发及产业联盟.《半导体照明中国梦》，化学工业出版社，2013年版。

[4] 江源.《光源发展史（二）》，灯与照明，2010年第02期。

[5]李光男.《科学用光 健康照明》，蓝天出版社，2013年版。

[6]东南商报 林旻，崔引.《“中国灯泡之父”胡西园 点亮国货之光》，中国宁波网，2014-05-25。