LED:照明被譽(yù)為希望之光(中)
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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(guò)無(wú)數的變革,出現過(guò)火把、蠟燭、煤油燈到白熾燈、日光燈,發(fā)展到現在琳瑯滿(mǎn)目的照明燈、節能燈、裝飾燈、景觀(guān)燈、取暖燈,導航燈,指示燈,信號燈,小夜燈、曬圖燈、消毒燈、養植燈等。
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(lái)自于人類(lèi)對光的追求和火的發(fā)現?;鸬某霈F讓人類(lèi)開(kāi)始獨立于萬(wàn)物,掌握了光與熱。自從人類(lèi)學(xué)會(huì )鉆木和燧石取火后,火不僅讓人類(lèi)告別飲血茹毛的野蠻時(shí)代,更能驅散黑暗,帶來(lái)光明和溫暖。原始人把松脂或脂肪類(lèi)的東西涂在樹(shù)皮或木片上,捆扎在一起,做成了照明用的火把,成為人類(lèi)創(chuàng )造的意義上第一盞”燈”。相當長(cháng)一段時(shí)間后出現了使用各種植物油作燃燒來(lái)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(lèi)開(kāi)采石油后,出現了煤油燈。
油燈照明在人類(lèi)歷史上占據很重要的一段歷史,在這期間,油燈經(jīng)過(guò)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(xiàn)、多股棉線(xiàn)的變化過(guò)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(lái)改用玻璃罩。這樣的油燈不怕風(fēng)吹,在戶(hù)外也照樣使用,并且燃燒充分,不冒黑煙。公元前3世紀左右,用蜂蠟作成的蠟燭出現了,到了18世紀,改進(jìn)用石蠟制作蠟燭,并且開(kāi)始使用機器大量生產(chǎn)。19世紀中葉英國人發(fā)明了煤氣燈,使人類(lèi)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,室內使用容易發(fā)生危險,因此只當做路燈使用。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(lèi)并沒(méi)有滿(mǎn)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(chóng)發(fā)出的螢光來(lái)照明,雖不實(shí)用,也算是人類(lèi)的照明史上奇特的方法?;鹱鳛闊艟叩母锩S著(zhù)人類(lèi)電氣化時(shí)代的來(lái)臨,完成了它的使命,逐步退出人類(lèi)照明的歷史。
燈的第二次革命:電燈
電的出現,讓人類(lèi)的生產(chǎn)力得到一次飛躍,而白熾燈的出現,也開(kāi)創(chuàng )了人類(lèi)用電來(lái)照明的歷史。
一般認為白熾燈是由美國人托馬斯?愛(ài)迪生發(fā)明的,其實(shí)在愛(ài)迪生之前很多其它人亦對電燈的發(fā)明作出了不少貢獻。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(lái)是首個(gè)有實(shí)際效用的白熾燈。他當時(shí)試驗的燈泡已可維持400小時(shí),但是并沒(méi)有及時(shí)申請設計專(zhuān)利。
1850年,英國人約瑟夫·威爾森·斯旺(JosephWilsonSwan)開(kāi)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(zhuān)利,并開(kāi)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(zhuān)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(wú)足夠財力繼發(fā)展這發(fā)明,于是在1875年把專(zhuān)利賣(mài)給愛(ài)迪生。愛(ài)迪生購下專(zhuān)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(ài)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(shí)驗室維持1200小時(shí)。從此人類(lèi)進(jìn)入用電照明時(shí)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的燈絲,導致燈絲產(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(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%的輸入能量轉化為可見(jiàn)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(wú)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(cháng)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(cháng)一半,發(fā)光效率提高30%。鹵鎢燈廣泛用于機動(dòng)車(chē)照明、投射系統、特種聚光燈、低價(jià)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(guò)非鹵素白熾燈的場(chǎng)合。
3、熒光燈
20世紀40年代熒光燈出現了,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(xiàn),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,將節能75%,壽命提高8~10倍?,F在我們常用的熒光燈主要有日光燈、高流明單端熒光燈、節能燈(緊湊型熒光燈),至今已經(jīng)使用非常廣泛,主導商業(yè)和工業(yè)照明。常用于辦公室,商場(chǎng)、主宅等一般公用建筑,具有可選光色多,可達到高照度兼顧經(jīng)濟性等優(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(lái)定了,例如涂上鎢酸鎂的,發(fā)藍白色光,涂上硼酸鎘的發(fā)淡紅色光。通過(guò)設計的革新、熒光粉的發(fā)展,及電子控制線(xiàn)路的應用,熒光燈的性能不斷提高。4、低壓鈉燈
蒸汽燈出現,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。主要應用是:道路照明,安全照明及類(lèi)似場(chǎng)合下的室外應用。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(cháng)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,其夾層外玻殼上涂有紅外反射層以達到節能和提高最大光效的目的。
5、高強度氣體放電燈(HID)
這類(lèi)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)、
6、感應燈
剛出現不久的無(wú)極氣體放電燈。所需要的能量是通過(guò)高頻場(chǎng)耦合到放電中的,變壓器的次級線(xiàn)圈就能產(chǎn)生有效的放電。從形式看來(lái),感應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(cháng)管形(如熒光燈管),同時(shí)還能瞬時(shí)發(fā)光。工作頻率在幾個(gè)兆赫之內,并且需要特殊的驅動(dòng)和控制燈燃點(diǎn)的電子線(xiàn)路裝置。
7、場(chǎng)致發(fā)光照明
包括多種類(lèi)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),應用范圍很廣,集合以上光電技術(shù)的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
第三次革命:LED半導體照明
自20世紀60年代世界第一個(gè)半導體發(fā)光二極管誕生以來(lái),LED照明因具有壽命長(cháng)、節能、色彩豐富、安全、環(huán)保特性,被譽(yù)為人類(lèi)照明史上的希望之光。
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