“重慶造”“不帶電”的燈走進(jìn)故宮

◇ 文 |本刊記者 胡 婷 圖 |游 宇 受訪者提供

從鉆木取火開始，人類再沒停止過對照明的探索。從火、燭、油到電，從最初的實用，到后來的安全、節(jié)能、環(huán)保。如同水能載舟亦能覆舟，電也有一枚硬幣的兩面。然而重慶有位照明工程師研究出來的燈，讓電在照明時真正實現(xiàn)了零危險，就連故宮也將這種重慶造的燈請進(jìn)了毓慶宮，夜游故宮變成了現(xiàn)實。未來，這種“不帶電”的電燈或許能照亮世界每一個角落。

Human has never stopped exploring light since the practice of drilling wood to make fire. Light from fire, candle, oil and electricity signifies the change from practical use to safety, energy conservation and environmental protection. Electricity is double-edged for it benefits human but it also brings up risks.However, an illumination engineer in Chongqing has made riskless electric lighting possible. This kind of lamp is used in Yu City Palace in the Imperial Palace, which allows tourists to visit the Palace at night. In the future,this riskless lamp may light up every corner of the world.

冬夜里，重慶頤尚溫泉的水池里燈光星星點點，格外美麗。以往，水里有燈的地方就有漏電的風(fēng)險，不讓人靠近。而現(xiàn)在，即使人在水里碰到了這些燈也不用擔(dān)心，因為它們不帶“電”。

這項“黑科技”的核心是光電分離。通俗地說，在發(fā)光的“燈泡”一端沒有電流存在，也不用擔(dān)心發(fā)熱。

十三年前，因為一次事故，工程師楊仲奎開始鉆研這項技術(shù)，十多年來，他帶著團(tuán)隊試驗了十萬多次，終于有了成果。

放在水里的電燈 Electric Light under the Water

在重慶光遙光電設(shè)計有限公司實驗室，我們見到了楊仲奎。他手里正拿著一款帶USB接口的小夜燈，外觀是一根手指粗細(xì)、約20厘米長的橙色半透明塑料軟管。“這是新做的樣品，如果沒問題，一月份就正式投產(chǎn)了。”楊仲奎邊說邊將小夜燈插入了電腦的USB插口，小夜燈亮了起來。

“你們看看這款燈有什么特別的？”楊仲奎賣起了關(guān)子。透過半透明的“軟管”，只見光線從USB接口處一直延伸到了軟管的另一端。楊仲奎笑著示意我們摸一摸燈管。

“它沒有電，可以用手直接觸摸?！蔽覀冃睦锟┼饬艘幌拢钡綏钪倏f出“這發(fā)光的燈管是一根光纖，光纖是不帶電的”。原來，小夜燈運用的是楊仲奎研發(fā)的光纖傳導(dǎo)照明系統(tǒng)技術(shù)。傳統(tǒng)的照明是通過電線將電流導(dǎo)至燈泡后發(fā)光，光纖傳導(dǎo)照明則是將電留在了起點，讓光線沿著光纖“跑出去”。

光纖傳導(dǎo)照明系統(tǒng)包括光電箱、光纖、出光端三個部分。光源采用激光、LED光或自然光。在光電箱里，光源散發(fā)出的光線通過“準(zhǔn)直耦合”技術(shù)聚攏，再導(dǎo)入光纖傳導(dǎo)，最后，光線在“燈泡”“燈管”等出光端發(fā)出時，早已經(jīng)和電流分了家，安全性自然有了保障。

放置在我們面前的小夜燈造型小巧別致，它的光電箱實際上就在USB接口前端，比一個指甲蓋略大，軟管內(nèi)是負(fù)責(zé)導(dǎo)光的光纖。一個多小時過去，整根燈管摸上去并沒有發(fā)熱。

在楊仲奎的試驗室里，同樣原理的臺燈被放在魚缸里，魚兒自在地游來游去，沒有一點異樣。普通人家就能使用上這種觸不到電的臺燈，已經(jīng)指日可待了。

工程師的“想象力” The Engineer’s Imagination

楊仲奎的光纖傳導(dǎo)照明系統(tǒng)本源上是依托“激光照明”，而市場上，第四代電光燈源的代表藍(lán)光LED燈仍是主角，這是不爭的事實。不過，LED燈在高效地將電能轉(zhuǎn)化成光能時，產(chǎn)生的熱能也不小，因此大部分LED燈都會加裝散熱裝置，這也增加了LED燈的整體重量。

十幾年前，一次事故讓楊仲奎堅定了挑戰(zhàn)LED燈的決心。

2005年，楊仲奎還在一家燈具公司上班。有一次，他負(fù)責(zé)一個大型展廳的燈光照明工程?！爱?dāng)時一顆展廳專用的18瓦LED燈散熱裝置就重達(dá)兩公斤。整個展廳共有6290 只燈，散熱裝置的重量就有一萬四千公斤。當(dāng)所有燈泡安裝上去時，整個展廳的吊頂就坍塌了。”那時起，楊仲奎開始琢磨，如何將燈的發(fā)光端和發(fā)電端根本性地分離，解決LED燈因散熱裝置過重而引起的工程安全問題。

2006年，他帶著團(tuán)隊，幾乎天天泡在實驗室里，從早上8點到下午5點，只給自己一個小時午飯和休息時間, 其余時間都在試驗。他想到的辦法是顛覆電線導(dǎo)電，改用光纖傳導(dǎo)光。最大的難點是，光源通過燈光準(zhǔn)直耦合后產(chǎn)生光線并聚合成光束，此時光束的直徑會變小，能達(dá)到200-600微米，光的直徑越小，熱量越高，甚至能把衣服燒穿。負(fù)責(zé)傳導(dǎo)光的光纖材質(zhì)不同，對光線的“耐熱”能力不同。楊仲奎的團(tuán)隊做了十萬多次試驗，才最終掌握了選擇何種材質(zhì)的光纖與何種直徑的光束匹配，從而發(fā)出最安全、最有效的可見光。而這一套系統(tǒng)里，包含了50多項專利技術(shù)。

演示小夜燈時，我們發(fā)現(xiàn)他手上密密麻麻的疤痕，原來這些都是試驗時，被灼熱的燈光燒傷留下的。回想十年的科研經(jīng)歷，楊仲奎認(rèn)為靠的是“想象力”?！叭绻?dāng)時吊頂坍塌時我只是加裝一個加固裝置，不想想怎么從根源解決問題，也就不會發(fā)明光電分離這項技術(shù)?！?/p>

“夜游故宮”或?qū)崿F(xiàn) Visiting the Imperial Palace at Night May Become Reality

2016年，諾貝爾物理學(xué)獎獲得者、LED照明的標(biāo)桿人物中村修二大膽預(yù)測，未來十年，激光照明將會代替LED照明。這讓楊仲奎和他的團(tuán)隊很是興奮，更讓他自豪的是，他們研發(fā)的光纖發(fā)光可以達(dá)到照明級別，“目前來看，國內(nèi)專利庫檢索沒有發(fā)現(xiàn)類似的產(chǎn)品應(yīng)用，國內(nèi)應(yīng)該還沒有第二家企業(yè)可以做到。”

光纖傳導(dǎo)照明系統(tǒng)推出后，引起了北京故宮的興趣。故宮的建筑基本是木結(jié)構(gòu)，北京空氣比較干燥，如果在建筑上安裝照明設(shè)備，一旦線路老化短路，很容易引發(fā)火災(zāi)。光纖傳導(dǎo)照明系統(tǒng)能保證“有電的地方?jīng)]有光，有光的地方?jīng)]有電”，不帶電、無熱量、無電磁輻射，于是承擔(dān)起了故宮毓慶宮的夜游項目照明。

故宮方面表示，效果好的話，后續(xù)所有的夜游項目都將交給重慶光遙制作。不久，人們就可以期待“夜游故宮”了。

眼下，國家質(zhì)檢總局正在制定文物照明標(biāo)準(zhǔn)，重慶光遙光電節(jié)能科技有限公司也有幸參與了這一標(biāo)準(zhǔn)的制定。

克服了導(dǎo)電發(fā)熱的問題，可以有效減少光輻射對文物的損害，再加上維護(hù)成本的降低，可以預(yù)見，光纖傳導(dǎo)照明系統(tǒng)在文物照明、建筑照明，以及存放易燃易爆物的場所等都有著巨大的應(yīng)用前景，在醫(yī)學(xué)、教育、體育、交通、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、家庭等領(lǐng)域都有用武之地。