人類照明的發(fā)展歷史(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上人類照明的發(fā)展歷史人類用同位素測定：地球的年齡是45.6億年。當(dāng)然，太陽與地球是同時形成的，因此，陽光是一直圍繞地球的。不過，月球作為太陽行星的年齡，月球?qū)θ盏哪挲g為60億年；月球成為地球衛(wèi)星的年齡，月球?qū)Φ氐哪挲g為1.738億年。因此，月光是很晚才照耀地球的。當(dāng)然，即使是1.738億年的月光，也足夠了，因為人類的歷史不足1000萬年。人類僅僅靠自然光照明是不夠的，黑夜和冬季是漫長的。現(xiàn)代人推測：在某場雷電劈中森林后，渾身長毛的祖先們偶然學(xué)會了用火，火不僅帶來了烤熟的食物，更可以照亮夜晚，進而驅(qū)逐野獸，帶來溫暖。從自然光到“熱輻射光源”的跨越，就這樣完成了。據(jù)考古資料

2、，早在距今約70萬至20萬年前，舊石器時代的北京猿人已經(jīng)開始將火用于生活之中。以篝火、火堆形式存在的“熱輻射光源”不便于移動，于是人們拿起一根燃燒的樹枝，在樹枝另一段綁上更多的可燃物，蘸上油脂火把就這樣誕生了。早期的油脂，主要是動物脂肪，又肥又不好吃，就用來照明；其次就是松樹油脂。火把的歷史，可能有上百萬年。從1954年至1998年陸續(xù)發(fā)掘的位于福建閩侯縣甘蔗鎮(zhèn)曇石村西北側(cè)的“曇石山文化遺址”，距今45005500年，屬新石器時代晚期。遺址中出土了保存完好的陶瓷做的油燈，有多個防風(fēng)孔，比外國的同類燈早了1000多年，這是我國最早的油燈，也是世界上最早的油燈，被譽為“中華神燈”。人類使用油燈照明

3、的歷史特別長。在這期間，油燈經(jīng)過了多次改進。油燈用油從動物油改為植物油，最后（20世紀(jì)）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，而且燃燒充分，不冒黑煙。中國最早的太陽能利用，其歷史可追溯到2700年前。遠在 3000多年前的西周時代（公元前 11世紀(jì)），就已有了“陽燧取火”技術(shù)的記載，所謂“陽隧”，就是形似凹面鏡的金屬圓盤，對著太陽聚光，在聚光點點燃艾絨等易燃物，取得火種。這是一種最古老的太陽能聚光器。沈括夢溪筆談中對陽燧的原理作了科學(xué)的論述。國外認為阿基

4、米德是利用太陽能最早的人之一。約在公元前 215210年間，古羅馬帝國的艦隊侵占了西西里島，派了一支艦隊攻打希庫扎港，著名的學(xué)者阿基米德，為了保衛(wèi)家鄉(xiāng)，他讓每個士兵用擦亮的銅盾，排列在城堡上，把太陽光聚集反射到入侵的羅馬艦船上，結(jié)果使艦船起火，敵人倉惶逃跑。根據(jù)大英百科全書記載，在公元3000年前（據(jù)今5000年），埃及和希臘就有蠟燭的相關(guān)紀(jì)錄，古代的蠟燭皆以動物脂肪制造。1358年，在英國倫敦，人們用蜂蠟來制造蠟燭照明。1830年，K. V. Reichenbach在實驗室中從煤炭瀝青中分離出石蠟。1934年，F(xiàn)ischer·Tropsch（費歇爾·托晉希）蠟的商業(yè)化生產(chǎn)

5、，開始合成蠟的制造歷史。在中國，商代（公元前1766年前1111年）的甲骨文中也未見燈、燭之類的字樣。西周（公元前1097年公元前771年）時，在人們?nèi)粘Ｉ钪谐霈F(xiàn)的“燭”應(yīng)是最早的照明用器的記載。西周時“燭”應(yīng)是一種由易燃材料制成的火把，用于執(zhí)持的已被點燃的火把，稱之為燭；放在地上的用來點燃的成堆細草和樹枝叫做燎；燎置于門外的稱大燭，門內(nèi)的則稱庭燎。漢字“燈”，則是從“豆”演變而來。戰(zhàn)國時期（公元前403年前221年）的楚辭·招魂有記載。一個小小的、表面坑坑洼洼的陶碗，碗的底部有一個把手支撐，簡單的造型，粗糙的工藝，放在一般人眼里，就是一件不值錢的陶器。這“豆”是碗形的照明工具，就

6、是“燈”。在中國的燈具史上，成就最高的燈是出現(xiàn)在西漢（公元前202年公元9年）。這種燈是供宮廷貴族使用的青銅燈，燈的火苗上方帶有連著煙管的煙罩，燈煙可以經(jīng)由罩和管排入蓄水的燈身里達到“取光藏?zé)煛钡沫h(huán)保效果。其中最著名的燈就是1968年河北省滿城縣出土的“長信宮燈”。公元12世紀(jì)，就已有關(guān)于生物發(fā)光的記載。但直至1887年，才由法國R.杜布凡開創(chuàng)對生物發(fā)光物質(zhì)的科學(xué)研究。20世紀(jì)60年代以前，為熒光素-熒光酶系統(tǒng)的概念占優(yōu)勢的時期，主要是觀測研究生物發(fā)光的器官、組織和生理，其代表性著作有美國E.N.哈維1952年出版的生物發(fā)光。60年代以后，隨著觀測儀器和萃取技術(shù)的改善，在發(fā)光物質(zhì)的合成及其結(jié)構(gòu)

7、、量子產(chǎn)量測定以及發(fā)光反應(yīng)機制等方面，都獲得了許多新進展，特別是“發(fā)光蛋白”型系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著對生物發(fā)光的研究進入了新階段。該時期的代表性著作有1978年英國P.J.赫林主編的生物發(fā)光作用。生物性冷光有多種用途，如發(fā)光菌燈可作為火藥庫的安全照明。利用夜間可以發(fā)光的螢火蟲作為光源，是中國人的發(fā)明。晉朝時期（265年420年），有個名叫車胤的人，從小好學(xué)不倦，連夜晚的時間也不肯白白放過。但是由于家里很窮，買不起點燈的油，所以每到夏夜，他就抓來許多螢火蟲，放在有小洞的囊內(nèi)，利用螢火蟲的光來看書。結(jié)果苦學(xué)的車胤終于出人頭地，最后官至吏部尚書。此外，古書古今秘苑也曾經(jīng)記載：“取羊膀胱吹脹曬干，入螢百余

8、枚，系于罾足底紋，群魚不拘大小，各奔其光，聚而不動，捕之必多。”這是利用螢火蟲的亮光捕魚的故事。 1780年，瑞士物理學(xué)家與化學(xué)家Aimé Argand （1750年7月5日1803年10月14日）發(fā)明了阿爾岡燈（Argand lamp）。它是自油燈和蠟燭發(fā)明以來第一個重大進步。這種油燈的亮度，相當(dāng)于610根蠟燭。1792年，出現(xiàn)了煤氣燈。世界上第一盞煤氣燈是蘇格蘭人威廉·默多克發(fā)明的。他于1792年將燈裝在了他在英國康沃爾的家中。1828年，瑞典化學(xué)家貝采利烏斯發(fā)現(xiàn)了釷，二氧化釷在高溫下受到激發(fā)，會射出白色的光。人們利用它的這一特性，制造可以提供更大區(qū)域照明的煤氣燈。18

9、65年12月18日，作為道路交通的重要配套設(shè)施，煤氣燈、電燈先后試驗成功，并最先在道路兩旁使用。1809年，英國化學(xué)家戴維曾以兩千多組伏打電池為電源，發(fā)明了在兩根碳棒之間進行強電流放電的弧光燈。這是人類最早利用電照明的成功嘗試。但戴維的弧光燈，成本太高，光線太強，只能用于燈塔或公共場合的照明，不可能大規(guī)模推向民用。1835年，英國物理學(xué)家和化學(xué)家法拉第對氣體放電進行了研究。在1907年至1910年期間，科學(xué)家克洛德和林德發(fā)明了液態(tài)空氣分餾。利用這一發(fā)明，在霓虹燈內(nèi)充入一定的惰性氣體，這樣就明顯減緩了氣體在燈管內(nèi)部的消耗速度，顏色也豐富了，可產(chǎn)生紅、綠、藍、黃等顏色。第二次世界大戰(zhàn)前夕，光致發(fā)光

10、的材料被研制出來了。這種材料不僅能發(fā)出各種顏色的光，而且發(fā)光效率也高，我們稱之為熒光粉。熒光粉被應(yīng)用在霓虹燈制作中后，霓虹燈的亮度不僅有了明顯提高，而且燈管的顏色也更加鮮艷奪目，變化多端，同時也簡化了制燈的工藝。故在第二世界大戰(zhàn)結(jié)束后，霓虹燈得到了迅猛的發(fā)展。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)明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當(dāng)時試驗的燈泡已可維持400小時，但是并沒有實時申請設(shè)計專利。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

11、英國的專利，并開始在英國建立公司，在各家庭安裝電燈。19世紀(jì)中葉，F(xiàn).塔爾博特首次應(yīng)用火花隙放電作為高速攝影的曝光光源，這是最早的人造脈沖光源（是利用貯存的電能或化學(xué)能，在極短時間內(nèi)發(fā)生高強度閃光的氙氣燈雛形）。以后出現(xiàn)了惰性氣體脈沖放電光源（即氙氣燈），才使脈沖光源真正進入實用階段。1874年，加拿大的兩名電氣技師申請了一項電燈專利。他們在玻璃泡之下充入氮氣，以通電的碳桿發(fā)光。但是他們無足夠財力繼續(xù)發(fā)展這發(fā)明，于是在1875年把專利賣給了愛迪生。愛迪生買下專利后，嘗試改良使用的燈絲。1879年他改以碳絲造燈泡，成功維持13個小時。到了1880年，他造出的炭化竹絲燈泡曾成功在實驗室維持1200

12、小時。但是在英國，約瑟夫·威爾森·斯旺控告愛迪生侵犯專利，并且獲得勝訴。愛迪生在英國的電燈公司被迫讓斯旺加入為合伙人。但后來斯旺把他的權(quán)益及專利都賣了給愛迪生。在美國，愛迪生的專利亦被挑戰(zhàn)。美國專利局曾判決他的發(fā)明已有前科，屬于無效。最后經(jīng)過多年的官司，愛迪生才取得碳絲白熾燈的專利權(quán)。1892年，愛迪生通用電氣公司和湯姆森休斯頓電氣公司合并，創(chuàng)立通用電氣公司（General Electric Company，GE）。愛迪生的最大發(fā)明是使用鎢代替碳作為燈絲。之后在1906年，通用電器發(fā)明一種制造電燈鎢絲的方法。最終廉價制造鎢絲的方法得到解決，鎢絲電燈泡被使用至今。1907年，

13、Henry Joseph Round第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。1930年，照相閃光燈問世，取代了專業(yè)攝影師之前使用的閃光粉。1930年，低壓鈉燈問世。1932年，荷蘭飛利浦公司首次將低壓鈉燈商品化。它是利用低壓鈉蒸氣（工作蒸氣壓不超過幾個帕）放電產(chǎn)生可見光的電光源。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。其光效是熒光燈的2倍，鹵鎢燈的10倍。蒸汽燈有水銀蒸汽燈和鈉蒸汽燈。30年代，場致發(fā)光燈（Electro-luminescent lamp，EL），又稱平面電致發(fā)光技術(shù)開始研究。80年代中期，EL發(fā)光器件在國內(nèi)外高科技電子產(chǎn)品中開始逐步推廣應(yīng)用，如用于液晶背

14、照明、飛機與汽車儀表等。1934年，汞燈問世，第一個高壓氣體放電燈。1938年，美國GE（General Electric Company）的科學(xué)家伊曼發(fā)明了熒光燈（日光燈）第一個真正的低壓放電燈。他在真空管內(nèi)壁上涂上熒光粉，然后充進一定量的水銀（蒸汽），管的兩端各有一個燈絲做電極。當(dāng)接通電源后，熒光物質(zhì)就將水銀蒸汽發(fā)出的光線轉(zhuǎn)化為熒光。這種熒光燈比白熾燈更亮，光線柔和，而且省電。20世紀(jì)40年代初，聯(lián)邦德國奧斯蘭公司發(fā)展研究中心實驗室率先研究了稀有氣體短弧光源的特性。經(jīng)多年研制和改進，于1951年正式向市場推出超高壓短弧氙燈。HID就是High intensity Discharge“高壓氣

15、體放電燈”的英文縮寫，可稱為重金屬燈或氙氣燈。它的原理是在UV-cut抗紫外線水晶石英玻璃管內(nèi)，以多種化學(xué)氣體充填，其中大部份為氙氣（Xenon）與碘化物等惰性氣體，然后再透過增壓器（Ballast）將車上12伏特的直流電壓瞬間增壓至23000伏特的電流，經(jīng)過高壓震幅激發(fā)石英管內(nèi)的氙氣電子游離，在兩電極之間產(chǎn)生光源，發(fā)出高達5000 K色溫的光芒，這不但是傳統(tǒng)鹵素?zé)羲y以達到的光度，5000 K其實也是最接近正午日光的色溫，最能讓人眼感覺舒服的光度。目前的HID有高壓鈉燈、（熒光）高壓汞燈、氙氣燈、金屬鹵化物燈等。1945年，Circline 熒光燈問世，它可以在小空間里發(fā)出最多的熒光。氣體放

16、電型電光源包括熒光燈，金屬鹵化燈、高壓鈉燈、高壓水銀燈等等。它們都是通過高壓或低壓氣體的放電來發(fā)光的。由于發(fā)光效率高，因此是目前應(yīng)用最為廣泛的電光源。但是氣體放電型電光源由于其放電機制，使其在正常工作區(qū)往往具有負電阻特性：即隨著電流的增加，電壓反而減小；反之亦然。因此如果將氣體放電燈直接接到電壓源，將會因電流迅速增大到超過極限而燒毀，因此必須使用鎮(zhèn)流器串聯(lián)在電路中對其電流進行限制。1959年，鹵素?zé)魡柺?。鹵素?zé)襞荩℉alogen lamp），亦稱鎢鹵燈泡，是白熾燈的一種，使白熾燈的技術(shù)達到了一個新境界。原理是在燈泡內(nèi)注入碘或溴等鹵素氣體。在高溫下，蒸發(fā)的鎢絲與鹵素進行化學(xué)作用，蒸發(fā)的鎢會重新凝

17、固在鎢絲上，形成平衡的循環(huán)，避免鎢絲過早斷裂。1961年，高壓鈉燈問世。節(jié)能燈、熒光燈和低壓鈉燈屬于低壓氣體放電燈，而汞蒸氣燈、金屬鹵化物燈和高壓鈉燈（HPS）屬于高壓氣體放電燈。節(jié)能燈，又稱為省電燈泡、電子燈泡、緊湊型熒光燈及一體式熒光燈，是指將熒光燈與鎮(zhèn)流器（安定器）組合成一個整體的照明設(shè)備。1962年，金屬鹵化物燈問世。1962年，第一盞LED（發(fā)光二極管燈）燈（紅色）問世，由GE（General Electric Company）發(fā)明。在半導(dǎo)體材料的固體水晶內(nèi)部，將電能轉(zhuǎn)化為光。1970年美國人發(fā)明的電磁感應(yīng)燈，走出了實驗室，這項了不起的發(fā)明是世界上第一項使用電磁感應(yīng)原理走向照明領(lǐng)域里

18、的新光源。這是無極感應(yīng)燈的前身。第二項無燈絲、無電極電磁耦合感應(yīng)燈無極燈是美國1991年的發(fā)明專利，與第一項發(fā)明專利電磁感應(yīng)燈只相距21年的時間。2000年后世界各國申報的利用電磁感應(yīng)原理的無極燈、電磁感應(yīng)燈的專利相繼問世，并進行了量產(chǎn)與實例應(yīng)用。1970年，美國康寧公司研制出最早的石英玻璃光導(dǎo)纖維。石英玻璃光導(dǎo)纖維主要是使用在光信息傳輸。我們現(xiàn)在使用的光纖是采用（聚甲基丙烯酸甲酯）作為芯體材料這是一種特殊的、高純度樹脂。光線在光導(dǎo)纖維全程依次全反射至終端，從而使光纖達到改變光直線傳輸?shù)奈锢硖匦?，把光線按我們的需要和設(shè)計引導(dǎo)到期望的位置。光纖照明作為一種特殊的傳導(dǎo)光能的形式，近年來被廣泛應(yīng)用。

19、端發(fā)光POF燈具可用于賓館、會堂、大廳和飯店的天花裝飾，具有星光閃爍、光彩璀璨、色彩動態(tài)變化和富麗堂皇的特征。1974年，荷蘭弗斯特根（JMP Jverstegen）等人用三種熒光粉制成了光效達80 lm/W、顯色指數(shù)為85的40W熒光燈，從而解決了長期以來用鹵磷酸鹽熒光粉制成熒光燈后存在的光效與顯色指數(shù)之間的矛盾。后來又出現(xiàn)了各種緊湊型熒光燈，如H燈、2D燈等。1976年，綠色LED燈問世。1983年，熒光燈（日光燈）電子鎮(zhèn)流器（臺灣稱為安定器）問世，由荷蘭飛利浦公司首先研制成功。相對于原來的電感式鎮(zhèn)流器和電子式鎮(zhèn)流器，具有更多優(yōu)點?，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

20、（緊湊型熒光燈）以及最新型T5+T8管中管節(jié)能燈環(huán)。1986年，Biax® 熒光燈問世，是一種高效節(jié)能的40 W熒光燈，適用于住宅。1990年，2D® 熒光燈問世，獨特的小型輪廓燈，擴展了熒光燈的應(yīng)用場合。1993年，藍色LED燈問世。1993年 2月 4日，格林威治時間 5點多，俄羅斯“進步”號宇宙飛船所攜帶的一面直徑為 22米的鍍鋁箔圓形反射鏡像傘一樣打開，它把太陽光反射到地球背陽一面的歐洲里昂、日內(nèi)瓦、伯爾尼、慕尼黑等 4公里寬的地區(qū)達6分鐘之久。這面反射鏡用凱夫拉纖維制成，厚度僅 5微米，加上反射鏡骨架總重 40千克，它反射到地面的陽光相當(dāng)于日光的 23倍。據(jù)科學(xué)家

21、測算，如果建一個實用型太空太陽能照明系統(tǒng)，約需要 80萬美元，但由此節(jié)省的電費卻高達 3500萬美元。如果制造多個類似反射鏡的照明系統(tǒng)，并采用定點式照射，那么其亮度可達 4050個滿月強度，地球上將出現(xiàn)真正的“不夜城”。1994年，飛利浦CDM燈（防爆型陶瓷金鹵燈）問世。1994年，GE公司推出第一只緊湊型無極感應(yīng)燈“Genura”。它自身帶有控制電路，工作電壓為市電電壓，電路的工作頻率為2.6MHz。最新型號的無極感應(yīng)燈，理論壽命6萬小時。Genura燈可瞬時啟動和再啟動，燈內(nèi)有幾層涂層。在凹腔融封前邊殼內(nèi)涂敷一層透明的導(dǎo)電層，用于降低EMI。在凹腔和泡殼的頸部涂敷一層二氧化鈦反射層，最后在

22、玻殼上涂一層三基色熒光粉。絕大多數(shù)傳統(tǒng)光源的壽命局限在于電極，那是否可以去掉電極呢？隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們終于發(fā)現(xiàn)了光、電、磁之間的相互聯(lián)系，隨著深一步的了解和大膽創(chuàng)新的構(gòu)想，科學(xué)家們終于成功研發(fā)了電磁感應(yīng)燈（無極燈感應(yīng)燈）。其采用的是電磁感應(yīng)原理，先由電產(chǎn)生磁場，再由磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流，再應(yīng)用藕合震蕩原理將產(chǎn)生的高頻電壓注入到真空的玻殼或玻管里！與三基色熒光粉及惰性氣體作用發(fā)光，從而避免了電極損耗的問題。由于沒有電極，一般來說，電磁感應(yīng)燈的壽命可以達到6萬小時以上。1996年，ConstantColor® CMH®燈問世，具有新型混合HID技術(shù)，高效且性能高級。1998年

23、，Starcoat XL® 和 Ecolux XL® 高級熒光燈問世，壽命延長。1999年，白色LED燈問世。2000年，T5熒光燈問世，熒光燈直徑更小，在多種應(yīng)用場合提供了一種節(jié)能解決方案。2000年，LED應(yīng)用于室內(nèi)照明。2000年，由于氮化鎵的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家開發(fā)出用于照明的新型發(fā)光二極管燈泡。這種燈泡具有效率高、壽命長的特點，可連續(xù)使用10萬小時，比普通白熾燈泡長100倍。LED的開發(fā)是繼白熾燈照明發(fā)展歷史120年以來的第二次革命。2001年，Reveal® I白熾燈問世，釹玻璃將黃光濾出，從而提供更豐富而鮮明的彩色。2003年，300/320 W CMH&#

24、174; 第一個雙功率陶瓷金鹵燈問世，可在兩個不同的鎮(zhèn)流器上進行操作，并具有相同的彩色再現(xiàn)性。2004年12月22日，中國人發(fā)明的第三項無燈絲、無電極的“磁能燈”發(fā)明專利與美國在1991年發(fā)明的無極燈僅僅相隔了13年時間。中國的第四項無燈絲、無電極高光效環(huán)保型的“磁能燈”發(fā)明專利在2007年5月16日問世，與中國在2004年12月22日發(fā)明的第三項無燈絲、無電極的“磁能燈”發(fā)明專利相隔了兩年半時間。中國的第五項用電磁感應(yīng)原理發(fā)明的無燈絲電極的U形磁能燈的發(fā)明專利，于2009年7月18日在中國問世，與中國第四項磁能燈發(fā)明專利僅僅相隔了兩年的時間。2008年，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的“神

25、舟七號出艙活動照明燈”將為航天員出艙行走以及太空圖像拍攝提供照明。這是世界上首次使用LED（發(fā)光二極管）光源作為載人航天器的照明系統(tǒng)，也是我國首個用于太空艙外的照明系統(tǒng)。LED技術(shù)的特點是發(fā)光效率高，可靠性強，抗震性能好，使用壽命上理論上長達10萬小時，光的顏色、結(jié)構(gòu)都能夠靈活調(diào)整。2008年，日本東京的龍谷大學(xué)已經(jīng)開發(fā)了一種黑暗中發(fā)光的材料，可以發(fā)出全彩色的可見光，即赤橙黃綠青藍紫七色光，甚至還能發(fā)出白光。他們可以用這種材料提供照明和清楚易讀的緊急信號燈，且不需要電。在光照下，磷光性材料能吸收能量；而在沒有光照的情況下，它就會釋放能量。好的藍和綠二色磷光復(fù)合材料已經(jīng)出現(xiàn)一段時間了，但紅光現(xiàn)在還只能持續(xù)發(fā)光幾分鐘而不是小時。于是，研究人員將紅色染料添加到