有一句成语形容搜集萤火虫与映照雪地来照明的故事,讲的不但是刻苦励学,也充分点出了照明对于人类的重要性;古人在物质缺乏的年代,可以靠着萤火虫发的光与雪地映照的月光来读书,对现在的人来说实在很难想象。若没有一百多年前的爱迪生发明钨丝灯泡,人类的文明是不是也将因此发展缓慢或停滞不前呢?
不过抓萤火虫来当做照明光源的向学故事,却也让人忍不住思考:近来全球环保意识抬头,能源的节约成为此一世纪最重要的课题之一,未来若有人能研究出一种不消耗能源的照明技术,就像发亮的萤火虫一样,势必会是比灯泡、比热门的LED更加伟大的发明。
事实上,人类大部分的智能其实都是从大自然学习得来,目前应用最广泛的荧光灯管就是模仿萤火虫发光的原理而来。萤火虫发光原理是因为在其发光器的部位,有一种含磷的发光质与一种催化酵素。萤火虫在发光器上会有一些气孔,由气孔引入空气后,发光质就会透过酵素的催化与氧进行氧化作用,然后发出亮光。
萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等所组成。如果将发光器的构造比喻成汽车的车灯,发光细胞就有如车灯的灯泡,而反射层细胞就有如车灯的灯罩,会将发光细胞所发出的光集中反射出去。所以虽然只是小小的光芒,在黑暗中却让人觉得特别明亮。
萤火虫发的光不会产生热,能量和效率非常高;其中约2~10%的能量转为热量,而其余能量完全用来发光,称为「冷光」。所以其实说起来萤火虫的光才是最进步的发光系统,因为从灯泡发明到现在,人类的照明技术尽管经过不断的改善,其发光效率与耗能始终有需要改善的空间。
就像本期探讨的主题「世纪新光源-LED」,该技术被誉为新一代的照明技术,最新的发光效率大概在1瓦100~200流明左右,以其功率与耗能比来看,是目前最有效率的发光技术,只是能量损耗恐怕还是远远超过10%吧!所以最好的方法应该是可以发展一种「生物发光照明技术」。
未来若是每个人家里只要养几只照明萤火虫、种几棵发光树,就可以不必再装电灯,还能随环境或气氛需要来选择需要的亮度跟颜色,而发光所需的能源则是氧气、水、植物(萤火虫的食物)等可再生又不虞匮乏的物质,那将会是多么理想的照明技术!
而在那样美好的愿景实现之前,目前照明技术从日光灯、卤素灯、气体放电灯全面进化到LED灯,不断朝向效率更高、功耗更低的目标迈进,虽然看起来只是一小步,仍然让人深感兴奋并充满期待——当科技一直演进下去,谁说「照明萤火虫」、「发光树」不会成真?
另外,本期的内容中还包括6月份编辑同仁到硅谷进行的参访活动,同样为读者带回来全球高科技产业摇篮的第一手消息,欢迎参考。