各式電燈的來歷

【專家解說】：　　【電燈的發(fā)明】

　　在電燈問世以前，人們普遍使用的照明工具是煤油燈或煤氣燈。這種燈因燃燒煤油或煤氣，因此，有濃烈的黑煙和刺鼻的臭味，并且要經(jīng)常添加燃料，擦洗燈罩，因而很不方便。更嚴重的是，這種燈很容易引起火災(zāi)，釀成大禍。多少年來，很多科學家想盡辦法，想發(fā)明一種既安全又方便的電燈。
　　燈是人類征服黑夜的一大發(fā)明。真正發(fā)明電燈使之大放光明的是美國發(fā)明家愛迪生。他是鐵路工人的孩子，小學未讀完就輟學，在火車上賣報度日。愛迪生是一個異常勤奮的人，喜歡做各種實驗，制作出許多巧妙機械。他對電器特別感興趣，自從法拉第發(fā)明電機后，愛迪生就決心制造電燈，為人類帶來光明。
　　愛迪生在認真總結(jié)了前人制造電燈的失敗經(jīng)驗后，制定了詳細的試驗計劃，分別在兩方面進行試驗：一是分類試驗1600多種不同耐熱的材料；二是改進抽空設(shè)備，使燈泡有高真空度。他還對新型發(fā)電機和電路分路系統(tǒng)等進行了研究。
　　19世紀初，英國一位化學家用2000節(jié)電池和兩根炭棒，制成世界上第一盞弧光燈。但這種光線太強，只能安裝在街道或廣場上，普通家庭無法使用。無數(shù)科學家為此絞盡腦汁，想制造一種價廉物美、經(jīng)久耐用的家用電燈。
　　1879年10月21日，一位美國發(fā)明家通過長期的反復(fù)試驗，終于點燃了世界上第一盞有實用價值的電燈。從此，這位發(fā)明家的名字，就象他發(fā)明的電燈一樣，走入了千家萬戶。他，就是被后人贊譽為“發(fā)明大王”的愛迪生。
　　1847年2月11日，愛迪生誕生于美國俄亥俄州的米蘭鎮(zhèn)。他一生只在學校里念過三個月的書，但他勤奮好學，勤于思考，其發(fā)明創(chuàng)造了電燈、留聲機、電影攝影機等1000多種成果，為人類做出了重大的貢獻。
　　愛迪生12歲時，便沉迷于科學實驗之中，經(jīng)過自己孜孜不倦地自學和實驗，16歲那年，便發(fā)明了每小時拍發(fā)一個信號的自動電報機。后來，又接連發(fā)明了自動數(shù)票機，第一架實用打字機、二重與四重電報機，自動電話機和留聲機等。有了這些發(fā)明成果的愛迪生并不滿足，1878年9月，愛迪生決定向電力照明這個堡壘發(fā)起進攻。他翻閱了大量的有關(guān)電力照明的書籍，決心制造出價錢便宜，經(jīng)久耐用，而且安全方便的電燈。
　　他從白熱燈著手試驗。把一小截耐熱的東西裝在玻璃泡里，當電流把它燒到白熱化的程度時，便由熱而發(fā)光。他首先想到炭，于是就把一小截炭絲裝進玻璃泡里，剛一通電可馬上就斷裂了。
　　“這是什么原因呢？”愛迪生拿起斷成兩段的炭絲，再看看玻璃泡，過了許久，才忽然想起，“噢，也許因為這里面有空氣，空氣中的氧又幫助炭絲燃燒，致使它馬上斷掉！”于是他用自己手制的抽氣機，盡可能地把玻璃泡里的空氣抽掉。一通電，果然沒有馬上熄掉。但8分鐘后，燈還是滅了。
　　可不管怎么說，愛迪生終于發(fā)現(xiàn)：真空狀態(tài)對白熱燈非常重要，關(guān)鍵是炭絲，問題的癥結(jié)就在這里。
　　那么應(yīng)選擇什么樣的耐熱材料好呢？
　　愛迪生左思右想，熔點最高，耐熱性較強要算白金啦！于是，愛迪生和他的助手們，用白金試了好幾次，可這種熔點較高的白金，雖然使電燈發(fā)光時間延長了好多，但不時要自動熄掉再自動發(fā)光，仍然很不理想。
　　愛迪生并不氣餒，繼續(xù)著自己的試驗工作。他先后試用了鋇、鈦、錮等各種稀有金屬，效果都不很理想。
　　過了一段時間，愛迪生對前邊的實驗工作做了一個總結(jié)，把自己所能想到的各種耐熱材料全部寫下來，總共有1600種之多。
　　接下來，他與助手們將這1600種耐熱材料分門別類地開始試驗，可試來試去，還是采用白金最為合適。由于改進了抽氣方法，使玻璃泡內(nèi)的真空程度更高，燈的壽命已延長到2個小時。但這種由白金為材料做成的燈，價格太昂貴了，誰愿意化這么多錢去買只能用2個小時的電燈呢？
　　實驗工作陷入了低谷，愛迪生非?？鄲溃粋€寒冷的冬天，愛迪生在爐火旁閑坐，看著熾烈的炭火，口中不禁自言自語道：“炭炭……”
　　可用木炭做的炭條已經(jīng)試過，該怎么辦呢？愛迪生感到渾身燥熱，順手把脖子上的圍巾扯下，看到這用棉紗織成的圍脖，愛迪生腦海突然萌發(fā)了一個念頭：
　　對！棉紗的纖維比木材的好，能不能用這種材料？
　　他急忙從圍巾上扯下一根棉紗，在爐火上烤了好長時間，棉紗變成了焦焦的炭。他小心地把這根炭絲裝進玻璃泡里，一試驗，效果果然很好。
　　愛迪生非常高興，緊接又制造很多棉紗做成的炭絲，連續(xù)進行了多次試驗。燈泡的壽命一下子延長13個小時，后來又達到45小時。
　　這個消息一傳開，轟動了整個世界。使英國倫敦的煤氣股票價格狂跌，煤氣行也出現(xiàn)一片混亂。人們預(yù)感到，點燃煤氣燈即將成為歷史，未來將是電光的時代。
　　大家紛紛向愛迪生祝賀，可愛迪生卻無絲毫高興的樣子，搖頭說道：“不行，還得找其它材料！”
　　“怎么，亮了45個小時還不行？”助手吃驚地問道。“不行！我希望它能亮1000個小時，最好是16000個小時！”愛迪生答道。
　　大家知道，亮1000多個小時固然很好，可去找什么材料合適呢？
　　愛迪生這時心中已有數(shù)。他根據(jù)棉紗的性質(zhì)，決定從植物纖維這方面去尋找新的材料。
　　于是，馬拉松式的試驗又開始了。凡是植物方面的材料，只要能找到，愛迪生都做了試驗，甚至連馬的鬃，人的頭發(fā)和胡子都拿來當燈絲試驗。最后，愛迪生選擇竹這種植物。他在試驗之前，先取出一片竹子，用顯微鏡一看，高興得跳了起來。于是，把炭化后的竹絲裝進玻璃泡，通上電后，這種竹絲燈泡竟連續(xù)不斷地亮了1200個小時！
　　這下，愛迪生終于松了口氣，助手們紛紛向他祝賀，可他又認真地說道：“世界各地有很多竹子，其結(jié)構(gòu)不盡相同，我們應(yīng)認真挑選一下！”
　　助手深為愛迪生精益求精的科學態(tài)度所感動，紛紛自告奮勇到各地去考察。經(jīng)過比較，在日本出產(chǎn)的一種竹子最為合適，便大量從日本進口這種竹子。與此同時，愛迪生又開設(shè)電廠，架設(shè)電線。過了不久，美國人民便用上這種價廉物美，經(jīng)久耐用的竹絲燈泡。
　　竹絲燈用了好多年。直到1906年，愛迪生又改用鎢絲來做，使燈泡的質(zhì)量又得到提高，一直沿用到今天。
　　當人們點亮電燈時，每每會想到這位偉大的發(fā)明家，是他，給黑暗帶來無窮無盡的光明。1979年，美國花費了幾百萬美元，舉行長達一年之久的紀念活動，來紀念愛迪生發(fā)明電燈一百周年。

　　發(fā)明爭議
　　一般認為電燈是由美國人托馬斯·愛迪生發(fā)明的。但是，另一美國人亨利·戈培爾比愛迪生早數(shù)十年已發(fā)明了使用相同原理和物料、而且可靠的電燈泡，而在愛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)明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當時試驗的燈泡已可維持400小時，但是并沒有及時申請設(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英國的專利，并開始在英國建立公司，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。但是他們無足夠財力繼發(fā)展這發(fā)明，于是在1875年把專利賣給愛迪生。
　　愛迪生購下專利后，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小時。但是在英國，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)益及專利都賣給了愛迪生。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)。

　　中國第一盞電燈
　　1882 年7月26日下午7時，上海的一臺發(fā)電機開始轉(zhuǎn)動起來，點亮了15盞電燈。這是上海文明史上的重要時刻，也是中國電燈歷史的新紀元。從此以后，中國的大地上亮起了電燈。

　　【效能比較】

　　大部分白熾燈會把消耗能量中的90%轉(zhuǎn)化成無用的熱能，只少于10%的能量會成為光。相比之下，螢光燈（Fluorescent lamp，亦稱光管） 的效率高很多，接近40%，所產(chǎn)生的熱只是相同亮度的白熾燈的六分一。故此很多地方，特別是夏天需要空氣調(diào)節(jié)的商場、大樓都會使用螢光燈照明以節(jié)省電力。小型的螢光燈（節(jié)能燈泡）把螢光燈及啟動電子結(jié)合，使用標準電燈泡的接口，用以替代普通白熾燈泡。例如一個26瓦的節(jié)能燈泡，發(fā)出的亮度為11瓦，熱量為15瓦。發(fā)出相同亮度11瓦的白熾燈泡耗電多四倍，達100瓦；放出熱量多六倍，達90瓦。
　　很多家居內(nèi)的電燈仍然是以普通白熾燈為主。鹵素燈泡近年亦變得較為流行，特別是光源需要集中的情況，例如家居的射燈，汽車車頭燈，經(jīng)常會使用鹵素燈泡。良好的鹵素燈泡可以達到15%的效率。例如一個60瓦的鹵素燈泡，亮度可等同一個100瓦的普通燈泡。但是鹵素燈泡體積細小，運作時溫度非常高。在家居應(yīng)用時需要特別防護，防止引起火災(zāi)。

　　【電燈的種類及用途】

　　照明電光源一般分為白熾燈、氣體放電燈和其他電光源三大類，在綠色照明工程中，可根據(jù)具體情況，選擇各種光源。
　　1.白熾燈（Incandescent lamp）

　　1.普通白熾燈即一般常用的白熾燈泡
　　特點：顯色性好(Ra=100)、開燈即亮、可連續(xù)調(diào)光、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但壽命短、光效低。 用途：居室、客廳、大堂、客房、商店、餐廳、走道、會議室、庭院。
　　運用方式：臺燈、頂燈、壁燈、床頭燈、走廊燈。

　　2.鹵鎢燈（tungsten halogen lamp）

　　填充氣體內(nèi)含有部分鹵族元素或鹵化物的充氣白熾燈。具有普通照明白熾燈的全部特點，光效和壽命比普通照明白熾燈提高一倍以上，且體積小。
　　用途：會議室、展覽展示廳、客廳、商業(yè)照明、影視舞臺、儀器儀表、汽車、飛機以及其它特殊照明。二、氣體放電燈(discharge lamp) 1.低氣壓放電燈( low pressure (vapor) discharge lamp) (1)熒光燈(fluorescent lamp)

　　3.熒光燈俗稱日光燈

　　特點：光效高、壽命長、光色好。
　　熒光燈有直管型、環(huán)型、緊湊型等，是應(yīng)用范圍十分廣泛的節(jié)能照明光源。
　　用直管型熒光燈取代白熾燈，節(jié)電70~90%，壽命長5~10倍；
　　對直管型熒光燈進行升級換代，節(jié)電15~50%；
　　用緊湊型熒光燈取代白熾燈，節(jié)電70~80%，壽命長5~10倍；(2)低壓鈉燈(low pressure sodium (vapor) lamp)
　　特點：發(fā)光效率特高、壽命長、光通維持率高、透霧性強，但顯色性差。
　　用途：隧道、港口、碼頭、礦場等照明。

　　4.高強度氣體放電燈(high intensity discharge lamp-HID)

　　高強度氣體放電燈有：熒光高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。
　　(1)熒光高壓汞燈
　　特點：壽命長、成本相對較低。
　　用途：道路照明、室內(nèi)外工業(yè)照明、商業(yè)照明。
　　(2)高壓鈉燈
　　特點：壽命長、光效高、透霧性強。
　　用途：道路照明、泛光照明、廣場照明、工業(yè)照明等。
　　(3)金屬鹵化物燈
　　特點：壽命長、光效高、顯色性好。
　　用途：工業(yè)照明、城市亮化工程照明、商業(yè)照明、體育場館照明以及道路照明等。
　　(4)陶瓷金屬鹵化物燈
　　特點：性能優(yōu)于一般金鹵燈。
　　用途：商場、櫥窗、重點展示及商業(yè)街道照明。

　　5。高頻無極燈（electrodeless lamp）

　　特點：超長壽命（40000~80000小時）、無電極、瞬間啟動和再啟動、無頻閃、顯色性好。

　　用途：公共建筑、商店、隧道、步行街、高桿路燈、保安和安全照明及其他室外照明。

　　6.鹵素燈泡

　　鹵素燈泡（Halogen lamp），亦稱鎢鹵燈泡，是白熾燈的一種。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作用，蒸發(fā)的鎢會重新凝固在鎢絲 上，形成平衡的循環(huán)，避免鎢絲過早斷裂。因此鹵素燈泡比白熾燈更長壽。此外，鹵素燈泡亦能以比一般白熾燈更高的溫度運作，它們的亮度及效率亦更高。不過在 這溫度下，普通玻璃可能會軟化。因此鹵素燈泡需要采用熔點更高的石英玻璃。而由于石英玻璃不能阻隔紫外線，故此鹵素燈泡通常都而需要另外使用紫外線濾鏡。鹵素燈泡上的水晶玻璃如果有油，會造成玻璃上溫度不一，減低燈泡的壽命。因此換鹵素燈泡時要避免人手觸及燈泡的玻璃。