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出品 | 网易新闻 作者 | 之遥科普 清华大学专业科普团队 随着时代的进步，夜生活成了都市生活里不可或缺的一环。大大小小的城市都在黑夜里点亮五颜六色的灯光。无论纽约伦敦，还是北京上海，又或者家乡小镇，都在变得越来越亮。 然而，你可能不知道的是，这道独特的风景线，有一半以上的功劳属于中国。 中国照明产业在世界上处于什么水平？ 目前仍在使用的三代主流照明产品：白炽灯，节能灯（荧光灯）和LED灯，中国几乎都在国际市场占据统治地位。 早在2007年，中国生产的白炽灯产量就达到了40亿只以上，其中约30亿只用于出口，占据了约40%的世界市场。之后兴起的节能灯，中国也占据了全球70%以上的市场份额，是当之无愧的龙头大哥。 三代主流照明产品 而当LED灯逐渐发展并成为越来越主流的照明产品时，中国依然没有停下脚步：2010年，中国的LED照明仅占据1%的市场，而十年后的今天，随着中国半导体照明产业的迅速发展，中国的LED灯已经占据了接近30%的世界市场。 2016年∽2019年中国LED灯产量与出口量 因此，说中国是世界照明产业的龙头并不为过。来自中国的“光”，正点亮整个世界的黑夜。 点亮世界的灯，都是什么灯？ 说起灯，大家第一个想到的故事大概就是爱迪生发明电灯泡，这就是最早的白炽灯。不过由于低效率，短寿命和高能耗，今天白炽灯几乎已经被淘汰。取而代之的是荧光灯。经过不断优化，荧光灯的能耗不断降低，发展到最后，能耗极低的荧光灯就是节能灯。 节能灯主要是靠灯管壁上涂附的荧光物质来发光。节能灯两端有电子镇流器和涂有电子粉的灯丝，灯管里充满氩气和汞蒸气。通电时，灯丝发热，上面的电子粉发射电子，电子撞击氩原子，把能量传递给它。 获得能量的氩原子也不安分，又去撞击汞原子，让汞原子产生电离，发射出紫外线。这些紫外线照射在灯管壁的荧光物质上，荧光物质就发出了我们能看见的光。 节能灯原理 相比于白炽灯，节能灯工作时的温度低得多，这让节能灯的寿命平均是白炽灯的4倍以上，能耗也低的多，要达到同样的照明效果，所需节能灯功率仅为白炽灯的约1/4。 然而，正如上面介绍，节能灯中含有汞，而这种重金属元素对环境有很大的破坏作用，若是汞进入人体中还会引起严重的中毒事故。因此，LED灯正逐渐取代节能灯，成为新一代的主流照明器件。 五颜六色的发光二极管 LED的全名是发光二极管，是一种半导体器件。LED灯的核心是一块LED芯片。这块芯片主要分成两部分，一半叫P区，里面自由电子比较少，放电子的位置（空穴）比较多，另一半叫N区，里面自由电子比较多。 当芯片两端通电时，N区的电子会向P区移动，和空穴相遇，两者产生复合，就会放出光子。不同半导体材料可以制作成不同颜色的发光二极管，满足人的各种需求。 LED芯片 中国照明产业为何能点亮世界？ 首先，国家的重视和扶持占据了很大因素。从节能灯说起，1978年荷兰的飞利浦公司发明了节能灯，中国作为能源消耗大国就盯上了这一技术。二十世纪八十年代，节能灯传入中国后，国家扶持的一批企业对节能灯的生产工艺与关键技术加紧研究，突破了包括大功率电子镇流器，灯管弯曲等一系列技术难题，实现了各种各样节能灯的量产。此后，国家更是给出了更换节能灯补贴50%的政策，迅速让节能灯产业发展壮大。 至于LED照明技术，早在2003年，国家就启动了“半导体照明工程”，之后出台了一系列的补贴政策，并将多个LED项目列入863计划中，真正将它定位为一项国家重点高新技术项目。近几年，随着国家对半导体产业和芯片研究的重视，半导体照明，即LED照明技术，再次获得了免税等补贴。正是国家的支持，让中国之光，能一直在世界各国中熠熠生辉。 国家高技术研究发展计划（863计划） 此外，中国的独特优势也让照明产业得以蓬勃发展。对于节能灯，荧光粉是不可或缺的材料，而荧光粉的主要成分稀土元素，在中国的储量巨大，远远高于其他任何一个国家。制作LED芯片的各种半导体材料同样在中国储量丰富。另外，相比于欧美，中国的人力资源更加丰富，而外形各异的灯管需要半自动化生产，因此也就需要一定的人力成本。中国独特的优势让它在灯具制造行业中脱颖而出。 中国稀土资源储量世界第一 最后，照明行业的繁荣，离不开背后默默奉献探索，为国家事业鞠躬尽瘁的科研人员。上世纪末，在毫无基础的情况下，中国的科研人员迅速实现了节能灯生产工艺水平赶超国际先进企业，并研发出了功率高达260W的电子镇流器和当时世界最先进的85W节能灯管，实现了超大功率节能灯的突破。半导体照明行业的繁荣，同样离不开背后辛勤付出的科学家们。 863计划中，关于LED照明的立项涵盖了方方面面的应用，包括蓝光、橙光等多种颜色高性能LED的制备技术，医用无影LED灯的研制、太阳能LED路灯等。其中每一项的进展都是无数科研人员汗水的结晶。同样，照明用具生产线上每一位平凡的工作人员，也为中国的照明产业做出了不可替代的贡献。 大功率节能灯“火箭炮” 结语 今天，中国的照明产业已经成长为了参天大树。在国家的支持和无数人的努力下，来自中国的照明产品已经点亮了全世界大半的夜空。在这是中国立于世界强国之林的小小一步，也是我们每个国人值得骄傲的一大步。 参考文献 [1] 2019年全球及中国LED 照明产业链及市场现状分析，https://www./industry/201910/794402.html [2] 中国LED核心技术受制 节能灯占全球70%,而LED照明只占1%，http://www./NewsDetail.Asp?Id=608 [3] 佚名. 节能灯出口量的市场份额[J]. 国际市场, 2009(5):51-51. [4] 灯饰行业分析报告，https://wenku.baidu.com/view/4a4f9095c3c708a1284ac850ad02de80d4d8063d.html [5] 中国城乡居民使用节能灯将获大幅补贴，中新网，https://www.chinanews.com/cj/xfsh/news/2008/01-21/1141008.shtml [6] 王江. 863计划项目“GaN-based蓝光LED的研制”通过验收[J]. 高技术通讯, 1999. [7] 佚名. 863计划"LED道路照明关键技术及产业化研究"课题取得重要进展[J]. 稀土, 2011(4). |
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