光,有這樣的魔力,讓人類不畏艱難堅(jiān)持不懈地走在追尋著它的漫漫長路上。燈的出現(xiàn),為我們點(diǎn)亮了前進(jìn)道路,告別黑暗,讓黑夜變得更舒適、美麗和安全,在燈與光的世界里,經(jīng)過人們持續(xù)不斷的改進(jìn),燈成為了科學(xué)和藝術(shù)的完美結(jié)合物,
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(hào)燈,小夜燈、曬圖燈、消毒燈、養(yǎng)植燈等。
燈的發(fā)展史是人類文明歷史的見證,這也是一部追尋光明的歷史,在燈具的發(fā)展歷史中,留下許多有趣的故事,燈光之家將采用倒序的方法帶大家走進(jìn)這一歷史長廊。
自20世紀(jì)60年代世界第一個(gè)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(yù)為人類照明史上的希望之光。
發(fā)光二極管LED發(fā)展歷史:
1907年,Henry Joseph Round第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。
1936年,GeorgeDestiau的一份關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報(bào)告。隨著電流的應(yīng)用和廣泛的認(rèn)識(shí),最終出現(xiàn)了”電致發(fā)光”這個(gè)術(shù)語。
1955年,美國無線電公司(Radio Corporation of America)的Rubin Braunstein發(fā)現(xiàn)了砷化鎵(GaAs)與及其他半導(dǎo)體合金的紅外線放射作用
1962年,GE、Monsanto、IBM的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出了發(fā)655nm紅光的磷砷化鎵(GaAsP)半導(dǎo)體化合物,從此發(fā)光二極管進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。
1965年,Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化紅色LED,當(dāng)時(shí)這種LED燈的效率為每瓦大約0.1流明。
1968年,LED燈的研發(fā)取得了突破性進(jìn)展,利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達(dá)到了1流明/瓦,LED節(jié)能燈并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃色光。
1971年,推出了具有相同效率的GaP綠色芯片LED,LED開始廣泛應(yīng)用于數(shù)字與文字顯示技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域區(qū)。
80年代早期的技術(shù)突破是開發(fā)出了AlGaAs的LED,能以每瓦10流明的發(fā)光效率發(fā)出紅光。LED燈開始應(yīng)用于室外信息發(fā)布以及汽車高位剎車燈(CHMSL)設(shè)備。
1990年,開發(fā)出了能夠提供相當(dāng)于最好的紅色器件性能的AlInGaP技術(shù),這比當(dāng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的GaAsP器件性能要高出10多倍。
1994年,日本科學(xué)家中村修二在InGaN(氮化銦鎵)基片上研制出了第一只藍(lán)色LED,由此開啟了GaN基LED燈研究和開發(fā)熱潮,藍(lán)光的出現(xiàn)使得白光LED成為可能。
20世紀(jì)90年代后期,研制出通過藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉產(chǎn)生白光的LED燈,但色澤不均勻,使用壽命短,價(jià)格高。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,進(jìn)入21世紀(jì)后白光LED的發(fā)展非常迅速,白光LED節(jié)能燈的發(fā)光效率提高得越來越快,大大超過白熾燈,向熒光燈逼近,材料技術(shù)、芯片尺寸和外形工藝的進(jìn)一步發(fā)展使商用化LED燈的光通量提高了幾十倍。曾經(jīng)微弱發(fā)光的LED現(xiàn)在正預(yù)示著LED燈新時(shí)代的來臨。
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(shí)在愛迪生之前很多其它人亦對(duì)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(gè)有實(shí)際效用的白熾燈。他當(dāng)時(shí)試驗(yàn)的燈泡已可維持400小時(shí),但是并沒有及時(shí)申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)專利。
1850年,英國人約瑟夫·威爾森·斯旺(Joseph Wilson Swan)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(qǐng)了一項(xiàng)電燈專利。他們?cè)诓A葜鲁淙牒?,以通電的碳桿發(fā)光。但是他們無足夠財(cái)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(gè)小時(shí)。到了1880年,愛迪生在試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室維持1200小時(shí)。從此人類進(jìn)入用電照明時(shí)代。
電氣照明的發(fā)展歷程豐富多彩由各種類型的電燈具所組成,燈光之家從前往后為你一一介紹。
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(jī)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(dòng),成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 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(jià)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(tái)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(shí)到幾千小時(shí)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(gè)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(shí),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(jī)動(dòng)車照明、投射系統(tǒng)、特種聚光燈、低價(jià)泛光照明、舞臺(tái)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?,F(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(diǎn)。它也會(huì)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(jì)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(qiáng)度氣體放電燈(HID)
這類燈都是高氣壓放電燈,特點(diǎn)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)、
高壓鈉燈(HPS)、金屬鹵化物燈(M-H)
6、 感應(yīng)燈
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(gè)優(yōu)點(diǎn)。
燈的起源來自于人類對(duì)光的追求和火的發(fā)現(xiàn)?;鸬某霈F(xiàn)讓人類開始獨(dú)立于萬物,掌握了光與熱。自從人類學(xué)會(huì)鉆木和燧石取火后,火不僅讓人類告別飲血茹毛的野蠻時(shí)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(shí)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(diǎn)燃就成為油燈的鼻祖。人類開采石油后,出現(xiàn)了煤油燈,上面增加一個(gè)玻璃燈罩,可發(fā)出,,還出現(xiàn)了煤氣燈。
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(dòng)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(jī)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(xiǎn),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(cuò)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(shí),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(shí)用,也算是人類的照明史上奇特的方法。火作為燈具的革命隨著人類電氣化時(shí)代的來臨,完成了它的使命,逐步退出人類照明的歷史。
中國作為源遠(yuǎn)流長的古文明,燈的技術(shù)和文化也是獨(dú)具特色,燈的發(fā)展和演變已經(jīng)有一個(gè)相當(dāng)長時(shí)期。據(jù)考古資料,早在距今約70萬至20萬年前,舊石器時(shí)代的北京猿人已經(jīng)開始將火用于生活之中,而至遲在春秋時(shí)期就已經(jīng)有成型的燈具出現(xiàn),在史書的記載中,燈具則見于傳說中的黃帝時(shí)期,《周禮》中亦有專司取火或照明的官職。燈作為照明的工具,實(shí)際上只要有盛燃料的盤形物,加上油和燈芯就能實(shí)現(xiàn)最原始的功用。而具有一定形狀的燈出現(xiàn),則是人們將實(shí)用和審美結(jié)合的成果。
早期的油燈,類似陶制的盛食器”豆”?!蓖叨怪^之登(鐙)”,上盤下座,中間以柱相連,雖然形狀比較簡單,卻奠立了中國油燈的基本造型。此后經(jīng)青銅文化的洗禮,鑄造技術(shù)的提高,油燈和其它器物一樣,在造型上得到了重要的發(fā)展,創(chuàng)造了中國油燈藝術(shù)的輝煌。
從春秋戰(zhàn)國至兩漢,油燈的高度發(fā)展,已經(jīng)脫離了實(shí)用的具體要求,它和其它器物一樣,成為特定時(shí)代的禮器,”蘭膏明燭,華鐙錯(cuò)些”,折射了當(dāng)時(shí)人工照明的盛況。社會(huì)政治的規(guī)章法度。這一時(shí)期的代表作有河北平山三汲出土的戰(zhàn)國銀首人形燈和十五枝燈;廣州南越王墓出土的西漢龍形燈;河北滿城出土的西漢長信宮燈、羊形燈和當(dāng)戶燈;廣西梧州大塘出土的西漢羽人燈;江蘇邗江甘泉山出土的牛形燈;湖南長沙發(fā)現(xiàn)的東漢臥人形吊燈;山西襄汾縣出土的東漢雁魚燈。
魏晉南北朝時(shí)期,隨著青瓷技術(shù)的成熟,青瓷燈開始取代了此前的青銅燈。
由于青瓷燈造價(jià)低廉易于普及,具有一定造型和裝飾的油燈開始為民間廣為使用。又由于青瓷的技術(shù)特點(diǎn),一種和這種技術(shù)相應(yīng)的造型和裝飾也隨之出現(xiàn)。這一時(shí)期的代表作有南京清涼山吳墓出土的三國青瓷熊燈;浙江瑞安出土的東晉青瓷牛形燈;山西太原出土的北齊瓷燈;此后直至隋末唐初的白瓷蟠龍燈及唐三彩獅子蓮花燈,新材質(zhì)不斷運(yùn)用到油燈的制作中,銅、鐵、錫、銀、玉、石、木、玻璃等,而品種繁多。由于唐代經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá),實(shí)用兼裝飾或純裝飾性質(zhì)的燈開始大量出現(xiàn)在宮廷和燈節(jié)之中,像燈籠、燈輪、燈樹、燈樓燈婢、走馬燈、松脂燈、孔明燈、風(fēng)燈等。這些新奇獨(dú)特的燈具或燈俗烘托了那個(gè)時(shí)代盛世,成為流傳千古的佳話。
宋代的燈具繼續(xù)著盛世的輝煌,”每一瓦隴中皆置蓮燈一盞”,”向晚燈燭熒煌,上下映照”。由于陶瓷業(yè)的發(fā)達(dá),各個(gè)窯口都有各具特色的陶瓷油燈?!睍鵁粑鹩勉~盞,惟瓷質(zhì)最省油”,始于唐代的省油燈到宋代則廣為流行,”蜀中有夾瓷盞,注水于盞唇竅中,可省油之一半?!保懹巍蛾懛盼碳罚?,而遼代的”摩羯燈”則表現(xiàn)出少數(shù)民族地區(qū)的民族特色。到明清時(shí)青花和粉彩油燈逐漸成為新的燈具潮流,此后油燈的發(fā)展下接外來的洋油燈,直至電燈的出現(xiàn),一個(gè)有著幾千年燈的歷史文化,在20世紀(jì)隨著外來的洋油燈和電燈的出現(xiàn),翻開了新的一頁。在中國的歷史長河中,也出現(xiàn)了不少體現(xiàn)中華民族智慧和創(chuàng)意的油燈,燈光之家現(xiàn)篩選其中的代表來欣賞
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