LED:照明被譽為希望之光(下)
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照明經(jīng)歷了從火、油到電的發(fā)展歷程。照明工具經(jīng)歷過無數(shù)的變革,出現(xiàn)過火把、蠟燭、煤油燈到白熾燈、日光燈,發(fā)展到現(xiàn)在琳瑯滿目的照明燈、節(jié)能燈、裝飾燈、景觀燈、取暖燈,導(dǎo)航燈,指示燈,信號燈,小夜燈、曬圖燈、消毒燈、養(yǎng)植燈等。
燈的發(fā)展經(jīng)歷三次革命。
燈的第一次革命:油燈
燈的起源來自于人類對光的追求和火的發(fā)現(xiàn)?;鸬某霈F(xiàn)讓人類開始獨立于萬物,掌握了光與熱。自從人類學(xué)會鉆木和燧石取火后,火不僅讓人類告別飲血茹毛的野蠻時代,更能驅(qū)散黑暗,帶來光明和溫暖。原始人把松脂或脂肪類的東西涂在樹皮或木片上,捆扎在一起,做成了照明用的火把,成為人類創(chuàng)造的意義上第一盞”燈”。相當(dāng)長一段時間后出現(xiàn)了使用各種植物油作燃燒來照明,將油盛放在容器中,加入燈芯點燃就成為油燈的鼻祖。人類開采石油后,出現(xiàn)了煤油燈。
油燈照明在人類歷史上占據(jù)很重要的一段歷史,在這期間,油燈經(jīng)過了多次改進(jìn)。油燈用油從動物油改為植物油,最后又被煤油取代。燈芯也經(jīng)歷了草、棉線、多股棉線的變化過程。為了防止風(fēng)把火吹滅,人們給油燈加上了罩。早期的罩是用紙糊的,很不安全,后來改用玻璃罩。這樣的油燈不怕風(fēng)吹,在戶外也照樣使用,并且燃燒充分,不冒黑煙。公元前3世紀(jì)左右,用蜂蠟作成的蠟燭出現(xiàn)了,到了18世紀(jì),改進(jìn)用石蠟制作蠟燭,并且開始使用機器大量生產(chǎn)。19世紀(jì)中葉英國人發(fā)明了煤氣燈,使人類的照明技術(shù)向前邁進(jìn)了一大步。但是最初這種燈很不安全,室內(nèi)使用容易發(fā)生危險,因此只當(dāng)做路燈使用。人們普遍使用的照明工具是煤油燈,白色的亮光成為一種比較不錯的照明燈具。在追求光明的道路上,人類并沒有滿足,在使用油燈照明的同時,仍然在尋找其他的照明方法。也曾有人利用大量的螢火蟲發(fā)出的螢光來照明,雖不實用,也算是人類的照明史上奇特的方法?;鹱鳛闊艟叩母锩S著人類電氣化時代的來臨,完成了它的使命,逐步退出人類照明的歷史。
燈的第二次革命:電燈
電的出現(xiàn),讓人類的生產(chǎn)力得到一次飛躍,而白熾燈的出現(xiàn),也開創(chuàng)了人類用電來照明的歷史。
一般認(rèn)為白熾燈是由美國人托馬斯?愛迪生發(fā)明的,其實在愛迪生之前很多其它人亦對電燈的發(fā)明作出了不少貢獻(xiàn)。1801年,英國一名化學(xué)家戴維將鉑絲通電發(fā)光,他在1810年亦發(fā)明了電燭,利用兩根碳棒之間的電弧照明。1854年亨利·戈培爾使用一根炭化的竹絲,放在真空的玻璃瓶下通電發(fā)光。他的發(fā)明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當(dāng)時試驗的燈泡已可維持400小時,但是并沒有及時申請設(shè)計專利。
1850年,英國人約瑟夫·威爾森·斯旺(JosephWilsonSwan)開始研究電燈。1878年,他以真空下用碳絲通電的燈泡得到英國的專利,并開始在英國建立公司,在各家庭安裝電燈。1874年,加拿大的兩名電氣技師申請了一項電燈專利。他們在玻璃泡之下充入氦氣,以通電的碳桿發(fā)光。但是他們無足夠財力繼發(fā)展這發(fā)明,于是在1875年把專利賣給愛迪生。愛迪生購下專利后,嘗試改良使用的燈絲。1879年他改以碳絲造燈泡,成功維持13個小時。到了1880年,愛迪生在試驗了1600種材料后,終于用炭絲做成的燈絲成功制成了世界上第一盞白熾燈,成功在實驗室維持1200小時。從此人類進(jìn)入用電照明時代。
1、白熾燈
1909年美國科學(xué)家柯里奇發(fā)明了鎢絲做燈絲,提高了白熾燈的亮度和壽命。使用通電的方式加熱玻璃泡殼內(nèi)的燈絲,導(dǎo)致燈絲產(chǎn)生熱輻射而發(fā)光的光源,燈頭是白熾燈電連接和機械連接部分,按形式和用途主要可分為螺口式燈頭,聚焦燈頭及特種燈頭。常用于住宅基本照明及裝飾照明,具有安裝容易,立即啟動,成本低廉等優(yōu)點。有較寬的工作電壓范圍,從電池提供的幾伏電壓到市電電壓,價格低廉,不需要附加電路。其主要應(yīng)用是家庭照明及需要密集的低工作電壓燈的地方,如手電筒、控制臺照明等。僅有10%的輸入能量轉(zhuǎn)化為可見光能,典型的壽命從幾十小時到幾千小時不等。
2、鹵鎢燈
1959年發(fā)明了鹵鎢燈使白熾燈的技術(shù)達(dá)到了一個新境界并提高了白熾燈的壽命,同額定功率相同的無鹵素白熾燈相比,鹵鎢燈的體積要小得多,并允許充入高氣壓的較重氣體(較昂貴),這些改變可延長壽命或提高光效。同樣,鹵鎢燈也可直接接電源工作而不需控制電路。普通白熾燈的使用壽命是1000小時,鹵鎢燈要比它長一半,發(fā)光效率提高30%。鹵鎢燈廣泛用于機動車照明、投射系統(tǒng)、特種聚光燈、低價泛光照明、舞臺及演播室照明及其他需要在緊湊、方便、性能良好上超過非鹵素白熾燈的場合。
3、熒光燈
20世紀(jì)40年代熒光燈出現(xiàn)了,它利用氣體放電原理產(chǎn)生光能。由于發(fā)出的光主要是紫外線,紅外輻射少,因此發(fā)光效率比白熾燈高,這種燈替代白熾燈,將節(jié)能75%,壽命提高8~10倍。現(xiàn)在我們常用的熒光燈主要有日光燈、高流明單端熒光燈、節(jié)能燈(緊湊型熒光燈),至今已經(jīng)使用非常廣泛,主導(dǎo)商業(yè)和工業(yè)照明。常用于辦公室,商場、主宅等一般公用建筑,具有可選光色多,可達(dá)到高照度兼顧經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點。它也會發(fā)出許多美麗有色的光。這就是由熒光粉里所含的化學(xué)藥品的性質(zhì)來定了,例如涂上鎢酸鎂的,發(fā)藍(lán)白色光,涂上硼酸鎘的發(fā)淡紅色光。通過設(shè)計的革新、熒光粉的發(fā)展,及電子控制線路的應(yīng)用,熒光燈的性能不斷提高。4、低壓鈉燈
蒸汽燈出現(xiàn),是由密封在玻璃管里的各種元素蒸汽通以電流而發(fā)光的。蒸汽燈有水銀蒸汽燈、鈉蒸汽燈。光效最高,但僅輻射單色黃光,這種燈照明情況下不可能分辨各種顏色的。主要應(yīng)用是:道路照明,安全照明及類似場合下的室外應(yīng)用。其光效是熒光燈的2倍,鹵鎢燈的10倍。與熒光燈相比,低壓鈉燈放電管是長管形的,通常彎成”U”型,把放電管放在抽成真空的夾層外玻殼內(nèi),其夾層外玻殼上涂有紅外反射層以達(dá)到節(jié)能和提高最大光效的目的。
5、高強度氣體放電燈(HID)
這類燈都是高氣壓放電燈,特點是都有短的高亮度的弧形放電管,通常放電管外面有某種形狀的玻璃或石英外殼,外殼是透明或磨砂的,或涂一層熒光粉以增加紅色輻射。分為高壓汞燈(HPMV)、
6、感應(yīng)燈
剛出現(xiàn)不久的無極氣體放電燈。所需要的能量是通過高頻場耦合到放電中的,變壓器的次級線圈就能產(chǎn)生有效的放電。從形式看來,感應(yīng)燈是緊湊型熒光燈的另一種形式,但高壓部分也許不同。這種燈不局限于長管形(如熒光燈管),同時還能瞬時發(fā)光。工作頻率在幾個兆赫之內(nèi),并且需要特殊的驅(qū)動和控制燈燃點的電子線路裝置。
7、場致發(fā)光照明
包括多種類型的發(fā)光面板和發(fā)光二極管,LED為最新的光電照明技術(shù),應(yīng)用范圍很廣,集合以上光電技術(shù)的多個優(yōu)點。
第三次革命:LED半導(dǎo)體照明
自20世紀(jì)60年代世界第一個半導(dǎo)體發(fā)光二極管誕生以來,LED照明因具有壽命長、節(jié)能、色彩豐富、安全、環(huán)保特性,被譽為人類照明史上的希望之光。
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