照明的历史介绍
灯的出现为我们照亮了前进的道路,告别了黑暗,让夜晚更加舒适、美丽和安全。在灯与光的世界里,经过不断的改进,灯已经成为科学与艺术的完美结合。
照明经历了从火、油到电的发展过程。
照明工具经历了无数次变革,从手电筒、蜡烛、煤油灯到白炽灯、荧光灯,再到种类繁多的照明灯、节能灯、装饰灯、景观灯、取暖灯、导航灯、指示灯、信号灯、小夜灯、蓝图灯、消毒灯、种植灯。
灯具的发展史是人类文明史的见证,也是一部追求光的历史。在灯具的发展史上,有很多有趣的故事,灯之屋将带你逆序走进这条历史走廊。
自20世纪60年代世界上第一个半导体发光二极管诞生以来,LED照明因其寿命长、节能、色彩丰富、安全环保而被誉为人类照明史上的希望之光。
发光二极管LED的发展历史;
1907年,亨利·约瑟夫·轮首先在一块碳化硅中观察到电致发光。
1936,GeeDestiau关于硫化锌粉末发光的报告。
随着电流的应用和广泛认可,“电致发光”这个术语终于出现了。
1955年,美国无线电公司的鲁宾·布朗斯坦发现了砷化镓(GaAs)和其他半导体合金的红外辐射。
1962年,GE、孟山都、IBM联合实验室开发出发射655nm红光的砷化镓磷化物(GaAsP)半导体化合物,从此发光二极管进入商用开发过程。
1965年,孟山都和惠普公司推出了GaAsP材料的商用红色LED。当时这个LED灯的效率大概是每瓦0.1流明。
1968,LED灯具研发取得突破。GaAsP器件通过氮掺杂工艺效率达到1流明/瓦,LED节能灯可以发出红光、橙光和黄光。
1971年推出同等效率的GaP绿色芯片LED,LED开始广泛应用于数字和文字显示技术的应用领域。
20世纪80年代初的技术突破是AlGaAs LED的开发,它可以发出红光,发光效率为10流明每瓦。
LED灯已应用于户外信息发布和CHMSL设备。
1990年,开发了AlInGaP技术,可以提供red器件的最佳性能,比当时的标准GaAsP器件性能提高了10多倍。
1994年,日本科学家中村修二在InGaN(铟镓氮)衬底上研制出第一颗蓝色LED,开启了GaN基LED灯的研发热潮。蓝光的出现使白光LED成为可能。
上世纪90年代末,用蓝光激发YAG荧光粉研制出白光LED灯,但颜色不均匀,寿命短,价格高。
随着技术的不断进步,进入21世纪后,白光LED的发展非常迅速。白光LED节能灯的发光效率提升越来越快,大大超过白炽灯,接近荧光灯。材料技术、芯片尺寸和形状技术的进一步发展,使得商用LED灯的光通量提高了几十倍。
曾经发出微弱光芒的LED预示着LED灯新时代的到来。
电的出现使人类的生产力有了飞跃,白炽灯的出现也创造了人类用电照明的历史。
一般认为白炽灯是美国人托马斯·爱迪生发明的。事实上,在爱迪生之前,许多其他人也为电灯的发明做出了许多贡献。
1801年,英国化学家大卫给铂丝通电发光。181年,他还发明了电蜡烛,用两根碳棒之间的电弧来照明。
1854年,亨利·戈培尔用一根碳化的竹丝,放在真空玻璃瓶下,使其发光。
今天,他的发明似乎是第一个具有实用价值的白炽灯。
他当时测试的灯泡可以持续400小时,但他没有及时申请外观设计专利。
1850年,英国人约瑟夫·威尔逊·斯旺开始研究电灯。
1878年,他获得了一项在真空下用碳丝供电的灯泡的英国专利,并开始在英国成立一家公司,在每家每户安装电灯。
1874年,加拿大两位电气技师申请了电灯专利。
他们在玻璃泡下充入氦气,带电的碳棒就会发光。
但他们没有足够的财力继续开发这项发明,于是在1875把专利卖给了爱迪生。
爱迪生买下专利后,试图改进所用的灯丝。
1879年,他换成碳丝做灯泡,成功持续了13小时。
到1880年,爱迪生在试验了1600种材料后,终于成功地制造出了世界上第一盏灯丝由碳丝制成的白炽灯,并成功地在实验室中维持了1200小时。
从此,人类进入了电灯照明时代。
电灯的发展丰富多彩,由各种类型的电灯组成。灯光之家从头到尾给大家一一介绍。
1,白炽灯
1909美国科学家柯立芝发明钨丝,提高了白炽灯的亮度和寿命。
玻璃灯泡中的灯丝通电加热,使灯丝产生热辐射而发光。灯头是白炽灯的电气和机械连接部分,按形式和用途主要分为螺口灯头、聚焦灯头和特种灯头。
常用于居民楼的基础照明和装饰照明,具有安装方便、立即启动、成本低廉等优点。
它具有很宽的工作电压范围,从电池提供的几伏到电源电压,价格低廉,不需要额外的电路。
它的主要应用是家庭照明和需要密集低压灯的地方,如手电筒和控制台照明。
只有10%的输入能量转化为可见光能量,典型寿命从几十小时到几千小时不等。
2、卤钨灯
1959年卤钨灯的发明,把白炽灯技术带到了一个新的高度,延长了它的寿命。与相同额定功率的无卤素白炽灯相比,卤钨灯的体积要小得多,并且允许充入更重的高压气体(更贵)。这些变化可以延长它的寿命或者提高它的光效。
类似地,卤钨灯也可以不通过控制电路直接连接到电源。
普通白炽灯的寿命是1000小时,而卤钨灯的寿命是它的一半,发光效率提高了30%。
卤钨灯广泛应用于机动车辆照明、投影系统、特种聚光灯、低成本泛光照明、舞台和演播室照明等需要在紧凑性、便捷性和良好性能上超越无卤白炽灯的场合。
3.荧光灯
荧光灯出现于20世纪40年代,利用气体放电原理产生光能。
因为发出的光主要是紫外线,红外辐射较少,所以发光效率比白炽灯高。这种灯将节能75%,寿命延长8~10倍。
我们常用的荧光灯主要有荧光灯、高流明单端荧光灯和节能灯(紧凑型荧光灯),至今应用广泛,主导商业和工业照明。
常用于办公室、商场、居民楼等一般公共建筑,有多种可选光色,既能达到高照度,又能兼顾经济性。
它还发出许多美丽和彩色的光。
这取决于磷光体中所含化学物质的性质,例如涂有蓝白光的钨酸镁和涂有红光的硼酸镉。
通过设计的创新、荧光粉的开发和电子控制电路的应用,荧光灯的性能不断得到提高。
4、低压钠灯
蒸汽灯的出现是由于电流流过密封在玻璃管中的各种元件的蒸汽而产生的。
蒸汽灯包括水银蒸汽灯和钠蒸汽灯。
光效最高,但只辐射单色黄光,在这种灯的照射下无法分辨各种颜色。
主要应用是:道路照明,安全照明和类似场合的户外应用。
其发光效率是荧光灯的两倍,是卤钨灯的10倍。
与荧光灯相比,低压钠灯的放电管是长管形的,通常弯成“U”形。放电管置于真空夹层玻璃外壳内,夹层玻璃外壳涂有红外反射层,以达到节能和提高最大光效的目的。
5.高强度气体放电灯
这些灯都是高压放电灯,特点是短弧放电管,亮度高。通常在放电管外有一定形状的玻璃或应时外壳,透明或磨砂,或涂荧光粉,增加红色辐射。
分为高压汞灯(HPMV)、高压钠灯(HPS)、金属卤化物灯(M-H)。
6.感应灯
新兴的无电极气体放电灯。
所需能量通过高频场耦合到放电中,变压器的次级线圈可以产生有效的放电。
从形式上看,感应灯是紧凑型荧光灯的另一种形式,但高压部分可能有所不同。
这种灯不限于长管形(如荧光灯管),还可以瞬间发光。
工作频率在几兆赫以内,需要特殊的电子电路器件来驱动和控制灯的燃点。
7.电致发光照明
包括各种类型的发光面板和发光二极管,LED是最新的光电照明技术,应用广泛,比光电技术有很多优势。
光的起源来自对光的追求和对火的发现。
火的出现使人类独立于万物,掌握了光和热。
自从人类学会钻木取火,火不仅让人类告别了饮血发的野蛮时代,也驱散了黑暗,带来了光明和温暖。
原始人将松脂或脂肪类的东西涂在树皮或木屑上,绑在一起做成火把用来照明,成为人类创造意义上的第一盏“灯”。
时间长了,用各种植物油照明,把油装在容器里,加上灯芯点燃,就成了油灯的鼻祖。
人类开采石油后,出现了煤油灯,加上玻璃灯罩发光,出现了煤气灯。
油灯照明在人类历史上占据了一个非常重要的时期,在此期间,油灯被多次改进。
油灯用油从动物油变成了植物油,最后被煤油取代。
灯芯也经历了草、棉线、多股棉线的变化过程。
为了防止风把火吹灭,人们给油灯盖上了盖子。
早期的封面是用纸做的,很不安全。后来改成了玻璃盖。
这种油灯不怕风,可以在户外使用,燃烧充分,不冒黑烟。
公元前3世纪左右,出现了蜂蜡制成的蜡烛。公元18世纪,石蜡制成的蜡烛得到改进,机器开始大规模生产。
19世纪中叶,英国人发明了煤气灯,使人类的照明技术前进了一大步。
但起初,这种灯在室内使用时非常不安全,容易发生危险,所以只作为路灯使用。
煤油灯是一种广泛使用的照明工具,白光已经成为一种比较好的照明器材。
在对光的追求上,人类是不满足的。在用油灯照明的同时,他们还在寻找其他的照明方式。
还被大量的萤火虫用来照明,这是人类照明史上很奇怪的方法,虽然不实用。
随着人类电气化时代的到来,火作为灯的革命完成了使命,逐渐退出了人类照明的历史。
中国是一个历史悠久的文明古国,灯具的技术和文化也独具特色。灯的发展和演变已经持续了相当长的时间。
考古资料显示,早在大约70-20万年前,旧石器时代的北京人就已经开始在生活中使用火,最晚在春秋时期出现了异形灯。在历史记载中,灯在传说中的黄帝时期就已出现,在李周也有专门取火或照明的官职。
灯作为照明的工具,其实只要有一个盛着燃料的盘子,加上油和灯芯,就可以实现最原始的功能。
具有一定造型的灯具的出现,是实用性和美观性相结合的结果。
早期的油灯类似于陶器的“豆”。
“瓦斗叫蹬”,上盘下座,中间用柱连接。虽然造型比较简单,但奠定了中国油灯的基本造型。
此后,随着青铜文化的洗礼和铸造技术的提高,油灯与其他器物一样,在造型上取得了重要发展,创造了中国油灯艺术的辉煌。
从春秋战国到汉代,油灯的高度发展已经脱离了实用性的具体要求。它和其他器皿一样,成为了特定时代的礼器。“蓝浆亮烛明,马镫错”体现了当时人工照明的盛况。
社会和政治规章制度。
这一时期的代表作品有河北平山山治出土的银头人形灯笼和十五只灯笼。广州南越王墓出土的西汉龙灯:河北省城关镇出土的长信宫灯、羊形灯笼和家用灯笼;广西梧州大塘出土的西汉羽毛灯笼;江苏邗江甘泉山出土的牛形灯;湖南长沙发现的东汉卧人形吊灯;山西襄汾县出土的雁鱼灯。
魏晋南北朝时期,随着青瓷技术的成熟,青瓷灯开始取代以前的青铜灯。
由于青瓷灯价格低廉,易于普及,具有一定造型和装饰的油灯被民间广泛使用。
由于青瓷的技术特点,也出现了一种与这种技术相对应的造型和装饰。
这一时期的代表作品有南京清凉山吴墓出土的三国青瓷熊灯;浙江瑞安出土的东晋青瓷牛形灯;山西太原出土的北齐瓷灯;此后至隋末唐初,唐代的白瓷龙灯、三色狮莲灯不断用新材料制作,如铜、铁、锡、银、玉、石、木、玻璃等,品种繁多。
由于唐代经济高度发达,实用性和装饰性或纯装饰性的灯开始大量出现在宫廷和元宵节,如灯笼、灯轮、灯树、灯娘、灯灯、树脂灯、孔明灯、风灯等。
这些新颖独特的灯具或灯俗,衬托了那个时代的繁华,成为流传千古的佳话。
宋代的灯具延续了盛世的辉煌,“龙中间每瓦配一盏莲灯”,“夜明,上下辉映”。
由于陶瓷工业的发展,每个窑口都有自己独特的陶瓷油灯。
“书灯不要用铜灯,瓷的最省油。”始于唐代的省油灯,流行于宋代。“蜀中有一盏瓷灯,把水注入灯唇,可以节省一半的燃料。
”(陆游《陆放翁集》),而辽代的摩羯灯则表现了少数民族地区的民族特色。
到了明清时期,青花、粉彩油灯逐渐成为灯具的新潮流。此后,油灯的发展一直与外国的油灯相联系,直到电灯的出现。一个有着几千年灯的历史文化,随着20世纪外国油灯和电灯的出现,翻开了新的一页。
在中国悠久的历史中,也有许多体现中华民族智慧和创造力的油灯。