从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

2020-02-17 22:34:40 0点赞 1收藏 0评论

引言

神说:“要有光。”就有了光,有了光,才有了万物!

上帝有点虚无缥缈,但光真的是一种很神奇的东西,它每天出现,带给我么温暖的力量,人类也一直在探索光明的路上越走越远,有了光明,也就驱散了无尽的夜晚,如同一只大手,推进了社会发展的进程!

当人们想尽办法获得光明,灯出现了,灯的发展也是人类文明发展史的一个缩影,下面我们就一起回顾一下吧!


光的第一次化身:火


在遥远的年代,人类还是生吃食物,虽然那时候牙口很好,但是毕竟口感不好,而且一到夜晚,野兽出没也是怪吓人的!好在有时候“天灾”时不时发生,火山,闪电等,给人们提供的第一代火种,让我们的祖先留下了光明。渐渐的,人类也逐渐发现新的方式取火,某种石头的碰撞,钻木等,也了解到一些油脂能够让火更持久、更猛烈。 

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

火被用于照明持续了很很长时间,最早是火把,然后是油灯,油灯的燃料也是经历过长时间的变迁,从动物油到植物油,再到后来的煤油等,不少80后之前的人,可能在回忆的角落中还有煤油灯的存在。时间拉后,不少人,是否记得小时候停电后,白色的蜡烛必不可少

 

不同于外国灯具的“丑”,作为四大文明古国,中国的据传在黄帝时期就有灯具了,而且随着时间的推移,也是早已将灯具和艺术进行结合。灯笼、孔明灯、猜灯谜这些都是很好的证明 

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

光的革命:第一代电灯(灯泡


现在看来,买一盏灯是你多么自然,但其实从火到真正灯的过程中,人类是经历了很长时间的探索的。直到电的出现,才让白炽灯走入了历史舞台,而火也正式的完成了它作为照明的使命! 

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

提到白炽灯,肯定有人会说,“我知道,就是那个成功是分之一的灵感加上百分之九十九的汗水爱迪生发明的”,然而并不是!

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

1854年,一名移民德国钟表匠亨利·戈贝尔将碳化竹丝放入真空玻璃瓶中,制作了第一个真正意义上的电灯,可以照亮400小时,但此时他并没有申请专利。

1860年,一位英国人也制作成了碳丝电灯,但在技术上未能有多大提升,直到1878年,随着真空技术的发展,他发明了碳丝通电的灯泡,并获得了英国专利。

1874年,加拿大电气技师申请了电灯专利,在充满氮气的玻璃泡中,为碳杆通电使之发光,但因为资金问题未能继续。

1875年,爱迪生收购了此项专利,这就是大家广为人知的故事了,几千次的失败,终于在1880年制作了可以持久照明的碳化竹丝灯。 

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

不管爱迪生是否发明了电灯,他在白炽灯推广上的成就绝对无人可以质疑。而且看似简单的白炽灯,也并不是我们想象中的简单,一个玻璃泡,一根钨丝,通上电就可以发光了。我们来看看白炽灯的结构! 

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

可以看到,结构并没有想象中的简单,但话说回来白炽灯也有很大的缺点,它终究也是通过热辐射产生的光源,白炽灯90%的能量并不用于发光,而是会转化成热能,不少人都摸过白炽灯外部灯泡吧,“烫不烫手”?长时间使用灯泡外壁甚至可以达到100℃!


第二代光源—荧光灯(电棍)


是否还记得,教室里或者家里有一条长长的“电棍”,一开灯先闪啊闪,有时候坏了还闪个不停!这就是第二代光源荧光灯了。荧光灯是采用的气体放电原理,激发汞蒸气放电时,发出的紫外线激发管内荧光粉而发光。

 

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?


具体来说就是,灯内有两个灯丝,涂有电子粉(碳酸钡、碳酸锶和碳酸钙),灯管内填充了400Pa-500Pa的氩气,还有少量的汞,通电后,交流电来回作用,激发汞成为汞蒸气,辐射出紫外线,而荧光粉吸收紫外线后发出可见光。缺点显而易见,频闪效应让人难受,而且显色性较差,而且体积大,所以我们看到它基本在一些会场和教室。优点则是光效高!


第三代光源 --高强度气体放电光源(High Intensity Discharge Lamp)


说是第三代光源,其实和第二代发光原理较为接近,20世纪40-60年代针对高压汞灯光色差开发出了高压汞灯,高压钠灯,金属卤化物灯等高强度气体放电灯等,被称为高强度气体放电光源,优势是光效高、显色性好。

 

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

它的工作原理是,灯管内有汞、惰性气体和金属卤化物,工作是汞伴随着金属卤化物一同蒸发,卤化物在高温电弧柱内分解,从而增加了红光和黄光部分,令光色接近白炽灯,从而提高了显色性,而且可以通过控制卤化物制造各种色温。


第四代光源革命--LED


这里又可以用上“革命”这个词了,1962年,Holonyak利用GaAsP材料制成了红光LED,并发现了其寿命长,抗电击、抗震的优点,从而用于指示灯的使用。随后随着不同材料的开发,LED灯也从单色逐渐的向多色的发展,最后在1999年,通过蓝光激发YAG荧光粉,产出了白色光。LED不必多说,具有启动快,寿命长,节能环保的功能,也是目前家居使用的首选。

 

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

LED是通过发光二极管这种半导体材料将电能转化为光能,LED的核心是一个半导体,整机连接电源,另一端是负极。半导体有两部分组成,P型(空穴主导)和N型(电子主导)形成“P-N结”,但通电时,电子进入P区就会和空穴结合,以光子的形式发出能量。

从神话中的火种到光污染,灯的发展经历了什么?

众所周知,LED灯节能性相当好,相同照明效果比传统光源节能近80%,寿命更是传统光源的十倍,材质方面比之前的光源更加环保,在光源方面没有辐射、没有炫光,另外LED可以通过三基色原理,通过计算机控制来产生各种混色,通过多个灯柱来显示各种图像。

 当然了LED也有缺点,我们拆开看LED灯,是不是都是可以看到很多小的灯泡,但是距离较远,这是因为LED的散热并不理想,因此如果大面积使用,需要集合到一个电路板上,但不能距离过近否则会击穿电路板。


总结


人类技术在不断的进步,灯也经历了无数代的发展,其实灯的发展也是人类科技的发展的一个缩影,可以看到材料学、物理学这种基础科学在科技发展中的占的比重是非常大的,之前日本对于韩国在氟聚酰亚胺、氟化氢等材料的封锁,可以略窥一二。5G方面我们确实有优势,期待我们的学者、科学家,能够在材料方面同样有所进步!


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