從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

引言

神說:"要有光。"就有了光,有了光,才有了萬物!


上帝有點虛無縹緲,但光真的是一種很神奇的東西,它每天出現,帶給我麼溫暖的力量,人類也一直在探索光明的路上越走越遠,有了光明,也就驅散了無盡的夜晚,如同一隻大手,推進了社會發展的進程!


當人們想盡辦法獲得光明,燈出現了,燈的發展也是人類文明發展史的一個縮影,下面我們就一起回顧一下吧!


光的第一次化身:火


在遙遠的年代,人類還是生吃食物,雖然那時候牙口很好,但是畢竟口感不好,而且一到夜晚,野獸出沒也是怪嚇人的!好在有時候"天災"時不時發生,火山,閃電等,給人們提供了第一代火種,讓我們的祖先留下了光明。漸漸的,人類也逐漸發現新的方式取火,某種石頭的碰撞,鑽木等,也瞭解到一些油脂能夠讓火更持久、更猛烈。

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

火被用於照明持續了很很長時間,最早是火把,然後是油燈,油燈的燃料也是經歷過長時間的變遷,從動物油到植物油,再到後來的煤油等,不少80後之前的人,可能在回憶的角落中還有煤油燈的存在。時間拉後,不少人,是否記得小時候停電後,白色的蠟燭必不可少,小時候。

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

不同於外國燈具的"醜",作為四大文明古國,中國的據傳在黃帝時期就有燈具了,而且隨著時間的推移,也是早已將燈具和藝術進行結合。燈籠、孔明燈、猜燈謎這些都是很好的證明!

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

光的革命:第一代電燈(燈泡)


現在看來,買一盞燈多麼自然,但其實從火到真正燈的過程中,人類是經歷了很長時間的探索。直到電的出現,才讓白熾燈走入了歷史舞臺,而火也正式的完成了它作為照明的使命!

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

提到白熾燈,肯定有人會說,"我知道,就是那個成功是分之一的靈感加上百分之九十九的汗水愛迪生髮明的",然而並不是!


1854年,一名移民德國鐘錶匠亨利·戈貝爾將碳化竹絲放入真空玻璃瓶中,製作了第一個真正意義上的電燈,可以照亮400小時,但此時他並沒有申請專利。


1860年,一位英國人也製作成了碳絲電燈,但在技術上未能有多大提升,直到1878年,隨著真空技術的發展,他發明了碳絲通電的燈泡,並獲得了英國專利。


1874年,加拿大電氣技師申請了電燈專利,在充滿氮氣的玻璃泡中,為碳杆通電使之發光,但因為資金問題未能繼續。


1875年,愛迪生收購了此項專利,這就是大家廣為人知的故事了,幾千次的失敗,終於在1880年製作了可以持久照明的碳化竹絲燈。

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

不管愛迪生是否發明了電燈,他在白熾燈推廣上的成就絕對無人可以質疑。而且看似簡單的白熾燈,也並不是我們想象中的簡單,一個玻璃泡,一根鎢絲,通上電就可以發光了。我們來看看白熾燈的結構!

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

可以看到,結構並沒有想象中的簡單,但話說回來白熾燈也有很大的缺點,它終究也是通過熱輻射產生的光源,白熾燈90%的能量並不用於發光,而是會轉化成熱能,不少人都摸過白熾燈外部燈泡吧,"燙不燙手"?長時間使用燈泡外壁甚至可以達到100℃!


第二代光源—熒光燈(電棍)


是否還記得,教室裡或者家裡有一條長長的"電棍",一開燈先閃啊閃,有時候壞了還閃個不停!這就是第二代光源熒光燈了。熒光燈是採用的氣體放電原理,激發汞蒸氣放電時,發出的紫外線激發管內熒光粉而發光

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?


具體來說就是,燈內有兩個燈絲,塗有電子粉(碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鈣),燈管內填充了400Pa-500Pa的氬氣,還有少量的汞,通電後,交流電來回作用,激發汞成為汞蒸氣,輻射出紫外線,而熒光粉吸收紫外線後發出可見光。缺點顯而易見,頻閃效應讓人難受,而且顯色性較差,而且體積大,所以我們看到它基本在一些會場和教室。優點則是光效高!


第三代光源 --高強度氣體放電光源(High Intensity Discharge Lamp)


說是第三代光源,其實和第二代發光原理較為接近,20世紀40-60年代針對高壓汞燈光色差開發出了高壓汞燈,高壓鈉燈,金屬鹵化物燈等高強度氣體放電燈等,被稱為高強度氣體放電光源,優勢是光效高、顯色性好。

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

它的工作原理是,燈管內有汞、惰性氣體和金屬鹵化物,工作是汞伴隨著金屬鹵化物一同蒸發,鹵化物在高溫電弧柱內分解,從而增加了紅光和黃光部分,令光色接近白熾燈,從而提高了顯色性,而且可以通過控制鹵化物製造各種色溫


第四代光源革命--LED


這裡又可以用上"革命"這個詞了,1962年,Holonyak利用GaAsP材料製成了紅光LED,並發現了其壽命長,抗電擊、抗震的優點,從而用於指示燈的使用。隨後隨著不同材料的開發,LED燈也從單色逐漸的向多色的發展,最後在1999年,通過藍光激發YAG熒光粉,產出了白色光。LED不必多說,具有啟動快,壽命長,節能環保的功能,也是目前家居使用的首選。

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

LED是通過發光二極管這種半導體材料將電能轉化為光能,LED的核心是一個半導體,整機連接電源,另一端是負極。半導體有兩部分組成,P型(空穴主導)和N型(電子主導)形成"P-N結",但通電時,電子進入P區就會和空穴結合,以光子的形式發出能量。


眾所周知,LED燈節能性相當好,相同照明效果比傳統光源節能近80%,壽命更是傳統光源的十倍,材質方面比之前的光源更加環保,在光源方面沒有輻射、沒有炫光,另外LED可以通過三基色原理,通過計算機控制來產生各種混色,通過多個燈柱來顯示各種圖像。

從神話中的火種到光汙染,燈的發展經歷了什麼?

當然了LED也有缺點,我們拆開看LED燈,是不是都是可以看到很多小的燈泡,但是距離較遠,這是因為LED的散熱並不理想,因此如果大面積使用,需要集合到一個電路板上,但不能距離過近否則會擊穿電路板。

總結


人類技術在不斷的進步,燈也經歷了無數代的發展,其實燈的發展也是人類科技的發展的一個縮影,可以看到材料學、物理學這種基礎科學在科技發展中的佔的比重是非常大的,之前日本對於韓國在氟聚酰亞胺、氟化氫等材料的封鎖,可以略窺一二。5G方面我們確實有優勢,期待我們的學者、科學家,能夠在材料方面同樣有所進步!


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