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燈不再只是照明,它可以做好多事

更好的公路照明 科學照明技術公司的工程師馬克·烏斯迪克(右)和周冉在測試燈光。

更好的公路照明 科學照明技術公司的工程師馬克·烏斯迪克(右)和周冉在測試燈光。


剛剛晉升為人父母的夫妻在體驗了寶寶降生的喜悅后,有時可能也會迎來不幸的消息——新生兒患有黃疸,必須佩戴護目鏡,并被安置在特殊的燈光環境中。試想一下,如果不需要戴護目鏡,只有一條暖融融的毯子包裹著嬰兒嬌嫩的身體,毯子的褶皺處放射出具有治療效果的藍光光頻,這樣的體驗該有多么不同。


如今,這種溫暖人心的場景在一些醫院已經成為了現實。這是一個實例,證明了無論是在科研實驗室、行政辦公室還是投資者大會上,如今,人們都在從根本上反思著光的應用。愛迪生所創立的照明事業,已有130年的發展史,如今每年在全球范圍內創收1000億美元(約合人民幣6073億元)。而現在,數字領域的革新者們已經開始著眼這一行業。燈光的色彩、控制和功能都成為重新評估的對象,新的行業參與者應運而生,比如硅谷就涌現出了一大批這樣的創業公司。


“這是從工業時代的模擬技術向數字技術轉型的一步。”照明科學集團公司(Lighting Science Group Corporation)的首席技術官弗雷德·馬克西克(Fred Maxik)表示。照明科學集團公司是照明業大量涌現的創業企業之一。

首席技術官弗雷德·馬克西克和兩名工程師——馬修·雷根(左)、周冉(音)(中)。

首席技術官弗雷德·馬克西克和兩名工程師——馬修·雷根(左)、周冉(音)(中)。


轉型雖從能源效率和成本節約入手,但人們需要做的遠不止換掉低效的白熾燈泡。燈光具有治療疾病、安撫人心、振奮精神、安全防護的潛力,這些潛力正在被挖掘,而由此衍生的產品就包括發光毯——通用電氣(General Electric)已推出若干種款式,而荷蘭電子巨頭飛利浦(Philips)正在開發新品。


目前初露端倪的創新產品包括:能檢測氣體危害的智能街燈柱;用于提高辦公效率、甚至治愈時差反應的燈具等等。有了基于發光二極管(即LED)的數字化照明技術,人們就能在舊金山-奧克蘭海灣大橋(San Francisco-Oakland Bay Bridge)這樣的平臺上,營造出柔和的浮光掠影——由此打造的燈光雕塑,可比艷俗的營銷者在時代廣場(Times Square)、皮卡迪利廣場(Piccadilly Circus)和東京的澀谷區(Shibuya district)制造的燈光秀要高雅得多。


“以前,我們考慮的只是:有沒有足夠的光線,讓我看東西、清理房間、切割鉆石?”飛利浦照明美洲區高級副總裁埃德·克勞福德(Ed Crawford)表示,“而現在,燈光從情感上影響了我的所作所為,和思想感受。”


在美國,每年的總發電量中超過20%為照明所消耗。能源部表示,LED能將電量消耗減少80%。根據加州山景城(Mountain View)的研究公司Strategies Unlimited的分析,又稱“固態照明”的LED在全球的市場產值,已達到了125億美元(約合人民幣759億元)。而根據麥肯錫公司(McKinsey)2012年發布的報告,LED的市場規模將在2020年達到840億美元(約合人民幣5101億元)。

不過,LED領域的革新者還面臨著一、兩個障礙。第一個障礙來自當前的照明模式:愛迪生發明的螺絲燈座、辦公室配備的熒光吸頂燈管、停車場安裝的金屬鹵素燈或鈉光燈,都并不會在短時間內被淘汰。


另一個障礙來自公眾的戒心,這是在本世紀頭十年里形成的,當時美國國內開展了倡導環保的運動,導致了一項爭議性很大的聯邦法案得以通過,將舊式白熾燈從市場上淘汰,轉而采用緊湊型的熒光燈泡。為達成目標,法案的倡導者們刻意對熒光燈泡的問題輕描淡寫:比如熒光燈比較刺眼,很難調低亮度,而且還得小心燈泡中含有毒的汞。有些照明科學家表示,如今,消費者和投資者都很小心,不會輕易購買他們覺得可能會不達標的產品。


傳統燈具仍被繼續使用的另一重要原因在于:從陽光到蠟燭,再到燈泡,這些照明設備已經在人們腦海里留下了心理印記。動畫片里不是經常用一個人頭頂出現發亮的燈泡,來代表他產生了新的靈感嗎?


因此,有些公司將數字照明設備做成了傳統的式樣,以迎合人們在數字革命前的消費習慣。這些產品帶燈座,外觀與街燈無異,還具備人們熟悉的燈泡外形。

飛利浦正在生產一種名為“色調”(Hue)的燈泡,它能安裝在傳統的燈座上,不僅可以調節亮度,還可隨意改變燈光顏色。克勞福德表示,如今在他的照明事業部,25%的銷售收入來源于LED;他希望這一比例能在兩年內增長到50%。而在2008年時,這一比例還幾近于零。


克勞福德認為,人們對LED的接受度將會加速的一方面原因在于,近年來,消費者們總是被要求犧牲生活質量,才能達到節省能源的目的;而有了新一代LED產品,他說,“消費者無需做出犧牲,就能節能了。”


成本壁壘正變得越來越低。不久前,買家如果想替換掉一支不到一美元(約合人民幣6元)的60瓦玻璃白熾燈泡,需要花30美元(約合人民幣182元)來購買一支LED燈泡。但現在,半導體制造商科銳(Cree)推出了價格更低的白熾燈替代產品,該公司40瓦和60瓦LED燈泡的售價分別為10美元(約合人民幣61元)和14美元(約合人民幣85元)。


詹姆斯·海格特(James Highgate)是LED技術專家,每年都會舉辦一場LED行業會議。他認為,“未來三到五年”將是一個轉型期,直到美國的800萬個燈座安裝上LED燈泡。“有些人永遠不會變,”他補充道,“他們會一直購買100瓦的白熾燈。”


不過,照明公司歐司朗Sylvania(Osram Sylvania)的一項新調查表明,很少有消費者會將燈具“燒壞或碎裂”,作為更換燈泡類型的主要原因。根據該公司發布的信息,“68%的美國人表示,他們更換燈具是為了提高能源效率。”


照明革新領域的專家表示,提高能源效率,還只是照明革新的起步訴求。以燈光間通信技術為例。在加州大學戴維斯分校(University of California, Davis)有一條自行車道,在夜間采用的是“實時管理”(just in time)系統照明:有自行車通過時,一個個燈光節點次第觸發后面的節點,漸進地照亮騎車者前方的道路,等車子走后就自動轉暗,切換為節能模式。


明亮的小徑  加州大學戴維斯分校威爾曼大廳的照明經過了特殊設計,當騎車的人靠近時,燈會變亮,當騎車的人遠去時,燈會變暗。

明亮的小徑 加州大學戴維斯分校威爾曼大廳的照明經過了特殊設計,當騎車的人靠近時,燈會變亮,當騎車的人遠去時,燈會變暗。


該校加州照明技術中心(California Lighting Technology Center)的負責人邁克爾·西敏諾維奇(Michael Siminovitch)表示,有了這項新技術,“我們就能在制造點光源時,實現多種多樣的控制功能。面光源和區域光也是一樣。”比如說,據西敏諾維奇說,將來可能會出現可發光的天花板或墻壁。


照明科學集團公司的馬克西克等工程師,如今正在構思一個想法:在城市當中實現街道自身的按需照明,而無需安裝街燈柱。他已經制造了一種設備,可以在冰雪帶以南的高速公路上,替代公路中線上設置的反光源。一旦安裝到公路中線上,這種設備就能提供與街燈同等強度的照明。而且,街燈內部的金屬和布線也都沒有安裝的必要了。


實驗室  上圖:照明科學集團公司正致力于改善街燈等照明設施。

照明科學集團公司正致力于改善街燈等照明設施。


照明科學集團公司已攜手谷歌(Google)開發一款燈泡,這款即將面市的燈泡可以通過安卓手機應用來控制。不過,市政當局和公共工程部門可能需要一段時間的適應期,才會換掉街燈柱,這就好比消費者一時半會兒也不會換掉嵌入墻壁或天花板的燈座一樣。正因為意識到了這一點,其他公司——比如最近更名的Sensity Systems(原名Xeralux)——正將街燈柱重新構想為一個智能體系中的節點,此體系不僅能為空間照明,還可進行視頻監控、感應熱度,同時與其他節點和人工監視器進行交流。


這些功能可能會引起人們對隱私問題的擔憂,只不過在波士頓馬拉松爆炸案發生后,有關隱私問題的爭議會少一些。除了這些功能外,新系統還能顯著減少街道照明的成本。系統收集的數據可被賣給應用開發商,以供他們編寫一個比如幫使用者找車位這樣的應用。


Sinsity Systems公司的首席執行官休·馬丁(Hugh Martin)說,其設計理念在于,“只要是有光的地方,就有數據產生。”馬克西克說:“固態照明之所以是一種獨特的照明形式,就是因為我們不僅制造了光源,還在控制手段上花樣翻新,同時對其進行編程。這樣一來,我們就能開發出新的照明形式和功能。”


在這場照明業的新革命中,有許多標志性的元素似乎已經顯露出來。照明科學、Eye Lighting、歐姆照明(Ohm Lighting)、TerraLUX等相對年輕的公司大量涌現,它們正著力打入通用電氣、飛利浦、歐司朗Sylvania等知名大企業統治的市場。


無論是在新陣營還是傳統陣營中,研究人員都在嘗試對燈光的用途及控制方式進行反思。哪些類型的控制方式是可取的呢?當然,調整燈光亮度的做法在幾十年前就已開始采用了——只不過不常用于室外環境。其他在室內和戶外環境皆可行的照明控制方式還包括,改變燈光的光頻和顏色,或使之有節奏地律動——請回想一下帝國大廈樓頂五彩繽紛的燈光盛宴。


這種燈光變色技術的應用領域,還遠不止呈現戲劇化的場景。舉個例子,佛羅里達海岸剛孵化出來的小海龜在離巢后本應回到大海,但卻因岸上絢爛的白色燈光而迷了路。針對這一情況,不少公司提供了解決方案,照明科學就是其中一家;該公司推出的29.99美元(約合人民幣182元)的琥珀色“海龜燈”已在佛羅里達州衛星海灘(Satellite Beach)發售。那片海灘附近就是海龜產卵活動最活躍的地區。


從照明技術在工作場所的應用來看,歐司朗Sylvania的研究人員正著眼于控制燈光,來提升辦公效率。洛瑞·布洛克(Lori Brock)在歐司朗Sylvania位于馬薩諸塞州的技術實驗室擔任研究與創新總監,他說:“可以設計一個系統,讓它根據你所做的事情來優化照明環境。如果你坐在辦公桌前使用電腦,可能頭頂上的燈光就會暗下來,增加對比,這樣屏幕上的字就會更加清晰。其他光源就可以切換為節能的色調。”在理想情況下,在辦公效率提升的同時,能源成本也會降低。


從照明技術在健康領域的應用來看,倫斯勒理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)的照明研究中心(Lighting Research Center)已開始集中研究燈光在生理和心理上對人的影響。這可能會使酒店客房等場所中的燈具在未來具備促進睡眠,或通過恢復周期節律來幫助旅行者倒時差的功能。


飛利浦照明事業部正在開發一種產品,使牛皮鮮患者足不出戶就可以接受光療。該公司還推出了一款能發藍光的膏藥,可以在人體內釋放一氧化氮,增強血液循環,從而幫助患者緩解肌肉疼痛。

“這就是前景所在,”加州照明技術中心的西敏諾維奇說,“它的前景在于造福人類、為人類的健康保駕護航,同時與生物技術相結合——照明技術開始為我們發揮完全不同的功用了。”






























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