央广网北京4月5日消息 据中央广播电视总台中国之声《新闻超链接》报道，美国政府正准备在全国范围内对常用白炽灯泡实施全面禁令，作为其提高能源效率和改善气候议程的一部分。
美国能源部于2022年4月确定一项禁止零售商销售白炽灯泡的规定，根据相关规定，白炽灯和类似的卤素灯泡将被禁止使用，取而代之的是发光二极管（LED）。该禁令定于2023年8月1日生效。目前美国能源部已经敦促零售商开始过渡售卖的灯泡类型，并在最近几个月开始向各公司发出警告通知。
根据美国能源部的公告，该规定将在未来30年为广大购买的人每年节省约30亿美元的电费，并减少2.22亿吨的碳排放。据统计，美国年收入超过10万美元的家庭中有54%使用LED，而年收入在2万美元或以下的家庭中只有39%使用LED，这在某种程度上预示着即将实施的能源法规将对美国低收入人群产生较大影响。
白炽灯为何较为费电？LED灯是如何发明的？未来还有哪些新科技、新材料会应用在照明领域？
爱迪生发明电灯的故事家喻户晓，但在爱迪生之前，已经有前人对白炽灯和交流电作出了开创性的贡献。人类研究电灯的历史悠远长久，白炽灯、卤素灯只是这段历史中的一环。
科普创作人周哲表示，美国发布白炽灯禁令还在于白炽灯比较费电。白炽灯又称灯泡灯，其工作原理是简单的电能转化成热能和光能。白炽灯的“白炽”其实是一种状态，也就是说，“白炽”是灯丝加热到白炽、白热的状态。白炽灯之所以费电，是因为其能量转化中光能的转化比率非常低，只有10%左右。也就是说，白炽灯耗的大部分电，“都浪费掉了，都取暖了。”周哲调侃。
白炽灯禁令不仅禁用白炽灯，还有卤素灯。卤素通常情况下指的是氟、氯、溴、碘，白炽灯管中加入卤素主要是为了延长寿命，基本上能延长普通白炽灯的4倍寿命。卤素的加入增大了卤素灯的应用限制范围，其中最大多数表现在车用上。“70%的车主要使用卤素大灯，禁用卤素灯对汽车行业来说，的确会有一些冲击。”周哲表示，“但如果只考虑禁用民用白炽灯和卤素灯，这个禁令可能并不可能影响太多人。”禁用白炽灯和卤素灯，美国并非先例。早在2016年，欧盟就已宣布禁用卤素灯灯泡，直到2018年，卤素灯在欧盟国家正式退出历史舞台。另外，白炽灯、卤素灯由于价格低备受普普通通的家庭青睐，因此通过禁令来节省电力消耗是必要之举。
LED全称Light Emitting Diode，又叫发光二极管，是一种可以将电能转化为可见光的固态半导体器件。“LED灯的主要工作原理就是电子激发。”周哲表示。
LED灯最早的灵感来源于1907年，英国物理学家朗德在研究碳化硅晶体时，发现电流通过碳化硅会发出微弱的黄光，虽然光比较弱，但与正常的灯相比，碳化硅晶体在发光时不怎么发热。碳化硅中的电子可以直接激发出光线，但是当时朗德研究了很久，始终没有提高碳化硅发光的亮度，只能停止研究。由于LED产生光的波长窄，颜色单一，因此LED的白灯研发之路漫漫。1962年，美国通用开发出第一种实用型的红光LED；10年后，黄光LED诞生；直到1994年，蓝光LED面世，根据色彩的三原色原理，这标志着白光LED灯的诞生成为了可能。为此，对于蓝光LED作出贡献的三名日本物理学家获得了2014年的诺贝尔物理学奖。从此，LED白灯进入量产阶段，大批LED白灯走入民众的生活中。
周哲表示，理想的灯具是只发光不发热，或者多发光少发热，而LED灯的光能转化效率能做到60%左右，虽说LED白灯的光能转化效率偏低，只有40%左右，但与白炽灯的光能转化效率相比，LED灯是比较接近理想状态下的灯具。
目前的科技无法研发出像萤火虫一样95%甚至是100%转化效率的灯具。“100%的转化效率可能不太现实，这样就违反热力学定律了。”周哲认为，“但假如在超导的加持下，未来灯具的100%转化效率还是有可能的。”
此外，周哲表示，目前比较火的灯具材料，如钙钛矿级的LED，“其内部的发射效率已能做到接近100%，”周哲描述，“但是钙钛矿级的LED半衰期太短，只有50个小时左右，因此这样一种材料的灯具距离可以商用还有非常长一段时间。”
通过提高灯的光能转化效率可以某些特定的程度上实现能源消耗减少，但还是没办法摆脱未来能源紧缺的问题。假如能高效利用太阳能、风能或者可控核聚变等可持续发展能源，能源利用问题不再局限于人类发展，“未来我们只需要研究更亮、常规使用的寿命更长的灯就行了。”周哲表示。
美国政府正准备在全国范围内对常用白炽灯泡实施全面禁令，作为其提高能源效率和改善气候议程的一部分。
