再見，白熾燈

　　2012年10月1日——一個注定要對中國照明文化產生深遠影響的日子。從這一天起，我國100瓦級以上普通照明白熾燈進入實質性退市階段，從而正式拉響了我國白熾燈下課的“鈴聲”。
　　133年來，白熾燈用它那自然靚麗的光芒點亮了整個世界，照亮了人類生產和生活的道路，并使人類從它的燈光中看到了科學技術進步的福音。然而，在低碳經濟大潮的沖擊下，白熾燈讓位于低碳光源也是大勢所趨。
　　“門羅公園魔術師”的大冒險
　　“1879年12月25日，大雪紛飛，格外寒冷。大約有3 000人在圣誕節的晚上聚集到門羅公園……人們并不是來慶祝圣誕節，而是來參觀一項最新發明。夜色降臨后，人們被眼前突然出現的光芒弄得神魂顛倒，目瞪口呆，那是60盞電燈釋放出的光明，這是他們見過的最神奇的東西！人們忘了寒冷，到深夜12點還不想散去，到處有人高喊：‘愛迪生萬歲！’”
　　這是大型電視紀錄片《大國崛起》在談到電燈的發明時所作的精彩描述。據悉，1879年10月21日，愛迪生在實驗室里制成了一盞持續點亮45個小時才被燒毀的炭絲白熾燈，并于1880年12月7日被授予發明專利。盡管這種炭絲白熾燈離實用化還有很遠的距離，但后來人們還是將1879年10月21日確定為白熾燈的誕生日。
　　愛迪生在他31歲的那一年，向全世界宣布他要解決電燈照明的問題。愛迪生設想用電力照明取代煤氣照明，首先是要讓電力照明具有煤氣照明的一切優點，同時還要使照明設備能夠滿足人們的各種要求。比如，電力照明器結構要輕巧，價錢要便宜，使用要安全，壽命要長久，并且對人們健康無危害。在科學家競相開發電光源而沒有實質突破的情況下，愛迪生選擇這個充滿風險的研究課題，無疑是一個極其難啃的“硬骨頭”。像選擇一種合適的燈絲材料，并把它密封在一個真空的玻璃容器內，這都是當時的科學技術尖端課題。愛迪生自稱這次行動是他一生中“最大的冒險”，就如同在一個沒有測量過的海洋中航行一樣。
　　從1878年9月開始，門羅公園的研究所成了愛迪生研究電燈的主戰場。愛迪生領導的電燈研究團隊，吸引了許多方面的專業技術人員。愛迪生深知一個人的智慧是有限的，組織各個方面的專門人才共同致力于一項發明，無疑具有更高的效率和成功率。愛迪生在門羅公園建造的“發明工廠”標志著人類科學技術集體研究的開端，人們把愛迪生稱為是“門羅公園的魔術師”。
　　據說，愛迪生試驗的燈絲材料不計其數，光植物類纖維材料就多達6 000種。他每天的工作時間大約在十八九個小時，困倦的時候，他就用幾本書做枕頭，躺在實驗用的桌子下面睡上一會兒。醒來之后，他又精力充沛地進行試驗了。光他記錄的實驗筆記就多達200多本，按頁數算的話足足有4萬多頁。愛迪生在電燈實驗取得巨大成功之后，仍然謙虛地說：“沒有一個發明是十全十美的，白熾燈也不例外！”
　　1882年9月初的一個傍晚，愛迪生用6臺直流發電機向紐約珍珠街59家用戶的300盞白熾燈正式供電。這是世界上第一個大型商用發電照明系統的啟用，從此白熾燈開始為千家萬戶帶來了光明。
　　人類電光源照明的大幕被拉開了。《泰晤士報》是這樣描述這個偉大時刻的——“煤氣燈中時常被昏濁的燈罩弄得暗淡不堪的搖曳的燈光，現在被另一種穩定、明亮而又柔和的新光源所取代了……在此以前曾經有很多人認為這種燈是不可能成功的，現在愛迪生的諾言被證實了，他的電燈終于成功了！”
　　1889年，法國巴黎市中心的埃菲爾鐵塔正式落成。這座高300余米的鐵塔，成為法國的象征和榮耀。愛迪生把他最新發明的白熾燈安裝在了這座當時世界最高的建筑上，并在留言簿上寫下了這樣一句話：“致埃菲爾——只有勇敢的建設者才可以完成一項如此巨大而原始的現代工程標本，我把最高的敬意和欽佩給予這些工程師。”
　　當白熾燈被請上埃菲爾鐵塔塔頂的時候，整個巴黎城的面貌便煥然一新。每當夜幕降臨的時候，埃菲爾鐵塔燈火輝煌，再加上三色探照燈不停地旋轉照耀，簡直就像人間仙境一樣。
　　白熾燈的發明開啟了美國電氣化時代的新篇章，使美國率先進入了第二次工業革命時期，因而在世界資本主義競爭中走在了前列。1931年10月21日，美國人在為愛迪生舉行葬禮的時候，采用了一種獨特而又恰當的方式——停電1分鐘，來悼念這位偉大的發明家，就連自由女神高舉的火把也在那天夜晚熄滅了……
　　這“1分鐘”雖然不算太長，但它給美國帶來的經濟損失是十分巨大的。給愛迪生以如此高規格的禮遇，無非是希望人們能牢記他的發明給電氣化時代和人類社會生活帶來的方便與光明。
　　燈泡內的鎢絲“保衛戰”
　　白熾燈的發明是人類照明史上的一件大事，它不僅開啟了電光源照明的新時代，而且也為電力融入人類生活提供了新的思路。素有“天才發明家”之稱的愛迪生，用炭絲賦予了白熾燈以鮮活的生命力。
　　然而，用炭絲制作的白熾燈盡管為人類送來了光明，但仍然存在一些缺點，比如炭絲不僅易折斷，而且還容易耗蝕，因此壽命是比較短的，同時炭絲白熾燈的發光強度和發光效率也是很低的。據悉，用炭做燈絲時，當燒得太熱時很容易變成蒸汽。帶來的后果，一是使燈絲變細，壽命變短；二是蒸汽沉積到燈泡上，使得燈光變得暗淡。
　　為了彌補和改進白熾燈的缺陷，科學家進行了長期不懈的努力。從19世紀80年代開始，科學家便展開了一場用金屬絲代替炭絲以改進白熾燈的持久戰，鋨絲白熾燈、鉭絲白熾燈先后問世，最終是鎢絲白熾燈“一統天下”。
　　白熾燈裝上了鎢絲之后，似乎就應當萬事大吉了吧？事情并沒有這么簡單，原來鎢絲在高溫下會生成高價氧化物三氧化鎢，并且隨著溫度的升高，鎢絲的升華速度也在增加，這樣就使白熾燈的壽命大大地縮短了。那該怎么辦呢？
　　發明家們嘗試把白熾燈抽成真空，這樣可以減少鎢絲的氧化耗蝕。但是，把燈泡抽成真空要受到技術和成本的限制。更何況把燈泡抽空之后，因氣壓降低會使鎢絲表面升華速度加快，因此可能導致鎢逸出耗蝕而使其壽命減少。看來，鎢絲燈泡內部不抽空氣不行，但全部抽盡了也不行。
　　隨著惰性氣體的相繼被發現，于是惰性氣體就進入了科學家的視野。試驗表明，抽去空氣的燈泡再充入少量惰性氣體，不但可以減弱氧化耗蝕和逸出耗蝕，而且還能提高燈絲的溫度，從而增強燈泡的發光強度，并延長燈泡的壽命。1909年，美國科學家朗繆爾用他的真空技術將燈泡抽空后，充入了少量惰性氣體氬，最終于1913年制成了充氬的白熾燈。
　　后來人們又發現在燈泡中單純充入氬氣也不好，原來氬的電阻系數相對較小，因此在高壓下容易產生電弧。基于這樣的考慮，科學家又開始在燈泡中充入氮氣。但是，在燈泡中單純充氮也是不可取的，因為它在高溫時要和鎢起反應，生成鎢的氮化物而耗蝕鎢絲。所以，今天多數的電燈泡內都注有混合氣體。通常的做法是在大功率低壓燈泡中只充含少量氮的氬氣，小功率低壓燈泡為簡便起見則不充氣，高壓燈泡則充含氮約15%的氬氣。
　　白熾燈來到中國
　　當愛迪生用白熾燈點亮美國的時候，中國這個文明古國還沉浸在傳統的古燈文明之中。3年之后，上海終于響起了發電機的轉動聲，并點亮了中國第一批電燈。
　　1882年7月26日，上海外灘亮起了15盞電燈，因而刺破了黑黢黢的夜空。此后，我國開始告別煤油燈時代，拉開了中國電燈史的新紀元。這就是我國電燈發展史的時空“坐標”原點。
　　然而，思想保守的清政府卻拒絕接受這種現代文明，致使中國人自己在上海開辦電廠的時間延遲了15年。據悉，當時的上海道臺對這一新型照明技術憂心忡忡，并聲稱電燈潛藏著焚屋傷人的危險，因此下令禁止中國人使用電燈。從此以后，上海的英法租界逐漸用上了電燈，而中國地界還點著老式的煤油燈。由于這種閉關自守的做法嚴重影響到了華界的市場繁榮，因此遭到了商人的抗議。在這樣的背景下，上海道臺才解除了對電燈的禁令。1897年，上海建造了南市電燈廠，并于當年農歷除夕日（1898年1月21日）傍晚試燈。正月初一晚上，在上海黃浦江畔點亮了30盞電燈，標志著中國人在上海開辦的第一家電廠正式發電了。
　　在中國，電燈文明惠及全國人民的道路并不平坦。在全國解放前夕，我國成型的電網僅有兩個：東北地區電網發電設備容量為64.6萬千瓦，京津唐地區電網發電設備容量只有25.9萬千瓦。如果全國的發電量按人均水平來計算的話，那么每人每年的生活用電還不足一千瓦時。在當時，電燈文明對于中國人來說，還只是一個美麗的憧憬。
　　解放后，我國的電力工業迅速發展，并逐步成長為支撐國民經濟的基礎工業。與此同時，白熾燈迅速走進千家萬戶，中國人開始成為了電燈的主人。白熾燈在漫長的歷史歲月里，一直保持著照明領域的霸主地位，以至于已經成為了一個時代的“名片”，那是電光源照明時代的代名詞。
　　如今，我國已經成為了白熾燈照明產品的生產、消費和出口大國，2007年我國白熾燈的產量為44.4億只，占世界產量的1/3，出口29.8億只；2008年我國白熾燈的產量為34億只，幾乎覆蓋了所有的照明領域。
　　低碳時代的照明抉擇
　　用五彩繽紛的燈書寫的一部照明文明史，無一例外地被打上了深刻的時代烙印。透過人類燈文明演進的脈絡，我們可以清晰地感受到人類對生命的熱愛，對光明的追求以及對幸福的向往。在低碳生活日漸成為一種時尚的今天，人類照明開始承載應對全球氣候變暖的歷史使命。那么，未來的照明文化該何去何從呢？
　　在全球氣候變暖的嚴峻形勢下，人們發現在導致地球變暖的諸多因素中，大氣中二氧化碳濃度的升高是一個主要原因，而大約有80%的二氧化碳又來自于化石燃料的燃燒。照明用電作為全球能源消費的重頭戲，大約占到全球電力消耗的19%。在電氣照明中，由電能轉換成光能的平均效率大約為10%，而由初級能源轉換成光能的總效率大概只有3%……嚴酷的現實向我們昭示，照明節電具有不同凡響的意義！
　　據悉，在目前所有的電光源當中，白熾燈的能源利用效率是最低的。仔細考察白熾燈的工作過程，我們會發現燈絲的溫度特別高，甚至可以達到2000℃以上。科學家對于這個問題的解釋是，白熾燈在工作過程中并不是直接把電能轉變成了光能，而是首先把電能轉變成熱能，然后再把熱能轉變成光能，從而為我們帶來了溫暖和光明。原來，大部分白熾燈的能量利用率不超過10%，而其他90%以上的電能則轉化為熱能損耗掉了。正是由于白熾燈這種特殊的發光機理，使其在能源利用效率方面不具有任何優勢，以至于面臨著被淘汰的境遇。
　　看來，白熾燈下崗，主要是白熾燈在耗能方面“大手大腳”惹的禍！
　　要達到相同的照明效果，節能燈只需要白熾燈所需能量的20%就夠了。如果平均每家使用一只節能燈替代普通白熾燈，那么我國每年就可以減少450萬噸煤的燃燒和8.8萬噸硫的排放。如果把現有的普通白熾燈全部更換成節能燈的話，那么我國一年可節電650多億度，接近于三峽電站全年的發電量！同時，LED燈也在漸漸進入人們的視野，1個3瓦的LED燈，亮度就相當于40瓦的白熾燈。雖然LED燈目前尚不能完全取代傳統光源，但隨著技術的不斷改進，日后一定是LED燈的天下。
　　如果讓“綠色照明”遍布全世界的每一個地方的話，那么照明節約的能源和減少的溫室氣體排放將是十分可觀的。
　　小 鏈 接
　　中國的古燈文明
　　人類為了尋找溫暖和光明，不知走過了多么漫長而曲折的道路。我國明代的羅頤在《物原》中曾寫道：“燧人作火，神農作油，軒轅作燈，唐堯作燈檠，成湯作蠟燭。”這樣的描述深刻揭示了我國古代照明的發展歷程，但這些古燈都有一個共同的特征，那就是都離不開火的直接燃燒。古人把動植物的油放到陶器當中，用苔蘚和其他材料做燈芯，點燃之后就可以用以照明了。這就是誕生于我國春秋戰國時期的“豆燈”，它可能就是我國古代燈的前身了。
　　根據我國古籍記載，“燈源于豆，瓦豆謂之登”。這里的“豆”，在商周時期是指一種器具，可以用以盛放腌菜或肉醬等食物；同時，“豆”也是一種用青銅或陶瓦制成的古代禮器。大概到了周朝的時候，我國的青銅器和陶器極為發達，這就為燈具的誕生創造了條件。到了春秋戰國時期，人們仿照當時的食器“豆”的形狀制成了一種照明工具，這就是“豆燈”的誕生。由于這種照明工具是用陶瓦器制成的，因此又被稱為“瓦豆”。
　　古代油燈的燃油主要是動植物油，如牛油、麻籽油、烏桕油、菜籽油、桐油等。到了宋元時期，石油開始用作照明燃料，因此使得油燈的發展進入了一個新階段。至于古代油燈的燈芯，則是由火炬演變而來的，大多是用去皮麻捆綁而成，插在燈盞中心的支釘上。棉紗燈芯產生的年代比較晚，由于它極其柔軟不能插在支釘上，因此需要置放于燈盞中心的圓臺上使用。
　　到了明清時期，我國的古燈發展達到了登峰造極的程度，最突出的表現就是材料和種類更加豐富多彩。除了金屬、陶瓷、玉石、木質燈具之外，像玻璃和琺瑯等新材料也大規模應用于燈具制造。特別是由于古燈與文化藝術的融合，使得中華古燈文明已經成為了祖國文化瑰寶的重要組成部分，不僅照亮了中國幾千年的漫漫長夜，而且也照亮了中華文明的發展方向。
　　“燈”字溯源
　　上文說到了，我國古籍記載 “燈源于豆，瓦豆謂之登”。關于“登”字的含義，《爾雅·釋器》是這樣說的——“木豆謂之豆，竹豆謂之籩，瓦豆謂之登”。后來，人們也用青銅的“豆”來當作燈具，于是產生了“鐙”字，那時“登”與“鐙”是通用的。
　　到了秦代，人們又創造了表示照明器具的對應文字——“燈”，其表示的意義要比“鐙”字更加準確。再后來，人們為了書寫的方便，便把“燈”字簡化為了“燈”字。不過，在古代“燈”和“燈”還是有一些區別的，比如“燈”可以作為一種祭祀禮器，而“燈”只是普通的照明器具罷了。
　　白熾燈絲的最佳材料為何是鎢絲
　　現代白熾燈所使用的鎢燈絲，作為人類照明史上的一個經典發明，一直被人們看作是照明技術發展史上的一座里程碑。那么鎢燈絲到底是誰發明的呢？相關資料的記載并不一致。比較認可的說法是，美國科學家柯里奇在1909～1910年間發明了一種制造鎢絲的新工藝，成功地把鎢拉成了直徑僅為0.5微米的細絲，并用其制成了鎢絲白熾燈。柯里奇于1913年12月30日取得了這種鎢絲燈的專利，以后鎢絲白熾燈便開始風靡全球了。原來，鎢的熔點高、電阻率大、強度好、蒸氣壓低，是所有純金屬中制作白熾燈絲的最佳材料。
　　中國郵票上的白熾燈
　　2009年2月24日，中國郵政集團公司發行了一套“國家電網建設成就”特種郵票，這是新中國成立之后發行的第一套專門反映和紀念電網建設成就的郵票。其中，“戶戶通電”郵票表現了農村戶戶通電的主題，一個巨大的白熾燈醒目地出現在畫面上，把美麗的夜景裝扮得璀璨奪目！白熾燈已經融入了我們社會的每一個細胞，并成為了我們生活的一個重要組成部分。
　　中國白熾燈的“下課時間表”
　　根據相關規定，中國逐步淘汰白熾燈的計劃分為五個階段，從2011年11月1日到2012年9月30日這一段時間為過渡期，2012年10月1日起禁止進口和銷售100瓦級以上的普通照明白熾燈，2014年10月1日起禁止進口和銷售60瓦以上的普通照明白熾燈，2015年的10月1日到2016年9月30日為中期評估期，到了2016年10月1日起之后就禁止進口和銷售15瓦及以上的普通照明白熾燈，也就是說，到那個時候我們國家基本上就不再銷售和進口白熾燈了。從全球這個更加廣闊的背景來看，白熾燈同樣面臨被淘汰的命運，澳大利亞、日本、美國、韓國以及歐盟各國也都制定了淘汰白熾燈的時間