《電燈的發(fā)展史》PPT課件.ppt

,燈,身邊的事物,燈的發(fā)展史,前10號,火開始了人類照明領域的第一次革命，而愛迪生發(fā)明的白熾燈被公認為第二次照明領域的革命，而被稱之為LED的半導體照明，無疑將引領人類照明領域第三次革命。 中國有車胤囊螢夜讀的傳說，螢火蟲的身體尾部有一個發(fā)光器，發(fā)光細胞中的主要物質是蟲熒光素和熒光酶。蟲熒光素是產生光能的來源，熒光酶則是催化劑。蟲熒光素轉換能量的效率很高，其中只有約2%10%的能量浪費在熱能上，其余能量都用來發(fā)光，因此螢火蟲的發(fā)光可以稱為一種“冷光”，物理學家認為這是非常理想的燈光。 一直到1879年10月21日，在美國新澤西州的一間積滿灰塵的實驗室里，愛迪生把很細的碳化纖維絲封在一個玻璃泡里面，利用真空泵把玻璃泡里的空氣抽走，再穩(wěn)定地供給電壓，使燈絲變成一個很穩(wěn)定的明亮光源，電力照明的時代從此降臨。雖白熾燈泡后來經過改良以適應特殊需求，因此可再細分為普通用照明燈、高壓和低壓電燈、鹵素燈、紅外線燈等種類。但是大致而言，白熾燈泡若要作為大型房間或大范圍的空間照明器材，還無法滿足人類的需求，但百余年來，電燈的發(fā)明一直在人類科學史上占有很重要的地位。,熒光燈可以說是室內照明非常重要的發(fā)明，現(xiàn)在全世界的夜間室內照明絕大多數(shù)都是采用熒光燈。熒光燈管比起傳統(tǒng)的燈泡來，具有使用壽命長，發(fā)光效率較高，光照面積大，可調整成不同光色等幾項優(yōu)點。熒光燈的使用，滿足了人類絕大多數(shù)場合的需求，雖然各式各樣的電燈仍陸續(xù)在開發(fā)中，然而截至20世紀為止，依舊無法發(fā)展出比日光燈更符合人類需求的發(fā)明。熒光燈雖然有許多的優(yōu)點，但最大的一個缺點就是熒光燈管非常消耗電力，絕大多數(shù)的電能都消耗在熱能上。此外，燈管中的汞存在污染環(huán)境的問題，因此，尋求新的照明光源一直是科學家和企業(yè)界的任務。,在20世紀后期開始發(fā)展的發(fā)光二極管給未來照明帶來曙光。1996年，日本日亞化學公司在GaN藍光發(fā)光二極管的基礎上，開發(fā)出以藍光LED激發(fā)釔鋁石榴石熒光粉而產生黃色熒光，所產生的黃色熒光進而與藍光混合產生白光(藍光LED配合YAG熒光粉)，開啟了LED邁入照明市場的序幕。 白光發(fā)光二極管的主要構造包含底部的二極管，涂在二極管或燈罩上的熒光粉，以及隔絕外界的燈罩。當?shù)撞康亩O管(通常是半導體材料)接受電能的激發(fā)后，產生電子與電洞對，當電子與電洞再結合的時候，二極管便發(fā)出第一發(fā)射光(紫外光或藍光)。這第一發(fā)射光可以被熒光粉吸收并轉換成第二發(fā)射光(可見光波長范圍)，當沒有被熒光粉吸收的第一發(fā)射光和熒光粉所發(fā)射出來的第二發(fā)射光混合以后，便得到白光。,利用不同熒光粉的搭配，發(fā)光二極管也可如日光燈管般具有偏冷色系或暖色系的不同光色。此外，經過多年的研究與發(fā)展，發(fā)現(xiàn)利用高效率的紫外光發(fā)光二極管作為發(fā)射光源，是未來白光發(fā)光二極管成為照明裝置的不二選擇。因此，如何發(fā)展高效率的紫外光發(fā)光二極管，以及適合于紫外光用的各色熒光粉，是現(xiàn)今大家所努力的目標。 隨著目前LED技術的進步，白光LED的應用也逐漸開展，包括指示燈、攜帶式手電筒、液晶屏幕背光板、汽車儀表及內裝燈等。而業(yè)界更相信，未來10年內，白光發(fā)光二極管將普遍應用在照明上，成為21世紀人類照明的曙光。,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，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。 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、經久耐用的家用電燈。 這一天終于來到了。1879年10月21日，一位美國發(fā)明家通過長期的反復試驗， 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。,燈泡,燈的首次使用已很難確切地考證了。不過，電燈的問世卻有據(jù)可查。世界上第一盞犁口般大小的電燈由美國科學家托馬斯阿爾瓦托馬斯瓦愛迪生于1879年10月21日試制成功。 在研制過程中，托馬斯阿爾瓦托馬斯阿爾瓦愛迪生仔細分析了當時的煤氣燈和弧光燈，他的主攻方向是尋找一種耐熱材料。由電流把它燒到白熱化程度而發(fā)出熾熱的光卻又不至于斷裂或熔化。他偶然發(fā)現(xiàn)棉線在空氣中一下子燒成灰燼，而碳棉線放入處理過的玻璃球內則發(fā)出了熾光。很遺憾，光亮只維持了幾分鐘就消失了。他錯誤地放棄了這項試驗，轉而試用銫、鎳、鉑(白金)、鉑銥合金等1，600種不同的耐熱材料，收獲都甚微。,托馬斯阿爾瓦托馬斯阿爾瓦愛迪生重新回到了碳的研究上。那年10月，他試驗了一段長20厘米、直徑為015厘米的碳棒，其耐熱力達到55小時，他又不斷改進著碳化方法和抽氣處理。 1879年10月21日那天，他把1根直徑為0025厘米碳化了的棉線用作燈絲，發(fā)出的光度明亮、穩(wěn)定，它以4燭光的照明度，1小時、2小時足足亮了45個小時，經過1年多的努力，數(shù)千次的試驗。人們盼望已久的電燈終于誕生了。,同年11月，托馬斯阿爾瓦托馬斯阿爾瓦愛迪生改用碳化了的卡紙大大改進電燈壽命后，生產商就迫不及待地把它投入生產。1880年除夕，3，000人走上紐約街頭觀賞這一新發(fā)明。成功并未使托馬斯阿爾瓦?a target=_blank href=/view/37912.htm斯瓦愛迪生停步。第二年，他制造出能連續(xù)亮上1，200個小時的毛竹絲燈。直到1904年，奧地利人發(fā)明了比毛竹絲燈強3倍的鎢絲燈，前者才被取代。鎢絲燈從1907年起一直沿用至今,節(jié)能燈是白熾燈的進步,眾所周知,白熾燈是愛迪生的重要發(fā)明,這個重要的發(fā)明使人類從此告別了黑暗,迎來了光明.但是白熾燈太耗電了,它大概只有不到十分之一的能量才變成了光能,其它都是熱能白白的被浪費掉了.所以人們都在想辦法要用新的光源來替代白熾燈.節(jié)能燈就應運而生了.由于它相比而言便宜又好制作,所以就得到了大量的應用,有逐步取代白熾燈的趨勢.,節(jié)能燈的兩極是普通的鎢絲.鎢絲通電發(fā)熱后,就能發(fā)射出電子.在燈管兩側加上比較高的電壓,形成電場,這些電子就會在燈管里被加速,形成有一定速度和能量的電子流. 燈管是被抽成真空的，里面充有汞，就是我們稱為的水銀。 在燈管通電發(fā)熱的情況下,這些水銀從液態(tài)蒸發(fā)就變成了氣態(tài).形成游離狀態(tài)的汞原子。電子流中的電子以一定速度打在汞原子上,使汞原子受到激發(fā),變成激發(fā)狀態(tài)的電離子.稱為發(fā)生了階躍，激發(fā)狀態(tài)的汞過了很短的時間就自發(fā)地回落到原來的狀態(tài),同時釋放出紫外線光，紫外線光不能用來照明.于是我們在燈管的內壁涂了一些熒光物質,在紫外線光的轟擊下,熒光物質受到激發(fā)以后,就能發(fā)出比較自然的光線, 可用于我們照明。,市面上較常見的節(jié)能燈管有一般的普通燈管及漸為主流的三基色燈管，和白熾燈泡相比都有省電的優(yōu)點。所不同的是普通燈管的顯色性偏低，而三基色的燈管則呈現(xiàn)出自然的陽光色，并且在顯色性及光效率上都更勝過一般的普通燈管。從上面我們就可以知道，汞在節(jié)能燈管中是起中介作用的，沒有汞節(jié)能燈就不會發(fā)光。每支燈管里的汞是很少的。 據(jù)查：一支管徑為36毫米的粗管徑熒光燈含汞量在2545毫克，一支管徑為26毫米的細管徑熒光燈含汞量為20毫克，一支管徑為10毫米的緊湊型熒光燈含汞量為10毫克。汞在常溫下呈液態(tài)，是一種易流動的銀白色液態(tài)金屬。汞在熒光燈管里作為氣體放電介質而存在，不但提高了燈的光效，而且豐富了光源的種類。所以目前的節(jié)能燈光源都含有汞。由于汞的沸點很低，,在常溫下即可蒸發(fā)，廢棄的熒光燈管破碎后，立即向周圍散發(fā)汞蒸氣，瞬時可使周圍空氣中的汞濃度達到每立方米1020毫克，國家規(guī)定的汞在空氣中的最高允許濃度為每立方米0.01毫克。它還可以隨著空氣而流動.一旦進入人體的汞超過某一閾值，就會破壞人的中樞神經系統(tǒng)，造成對身體的極大危害。汞進入人體后很難被排除。筆者工廠的工人有十多年沒有接觸汞了,但現(xiàn)在檢查身體汞的含量仍然很高，而且隨時都還在打排汞針。所以筆者對節(jié)能燈有種本能的恐懼。其實含汞照明燈在使用過程中一般沒有什么污染，污染主要是報廢后電光源被隨意丟棄，破裂造成汞擴散到空氣中，危害人體健康，污染環(huán)境。由于回收困難和回收價值太低，加之它還有許多的其它弊病，所以唯一的辦法就是淘汰它。,燈的種類,一、白熾燈,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)調光、結構簡單、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。,三、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7090%，壽命長510倍； 對直管型熒光燈進行升級換代，節(jié)電1550%； 用緊湊型熒光燈取代白熾燈，節(jié)電7080%，壽命長510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。,四、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。,五、高頻無極燈（electrodeless lamp） 特點：超長壽命（4000080000小時）、節(jié)能、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。,中國的電燈,中國的第一盞電燈出現(xiàn)在清光緒五年四月初八(1879年5月28日)，當時上海公共租界工部局電氣工程師畢曉浦(J.D.Bishop)在乍浦路一幢倉庫里，以10馬力(7.46千瓦)蒸汽機為動力，帶動自激式直流發(fā)電機發(fā)電，點燃碳極弧光燈，全國第一盞電燈問世。,光緒八年（1882年），英國人立德爾(R.W.Little)招股成立上海電氣公司(亦稱上海電光公司)，在大馬路31號A(今南京東路190號)創(chuàng)辦上海第一座發(fā)電廠。同時，在電廠的轉角圍墻內豎起第一盞弧光燈桿，并沿外灘到虹口招商局碼頭立桿架線，串接15盞燈。清光緒八年六月十二日（1882年7月26日）下午7時，電廠開始供電，夜幕下，弧光燈一齊發(fā)光，炫人眼目，吸引成百上千的人聚集圍觀。第二天，上海中外報紙都作了電燈發(fā)光的報道。,這家電廠，在全國是第一家，比全球率先使用弧光燈的法國巴黎火車站電廠晚7年，比日本東京電燈公司早5年，標志著中國電力工業(yè)從上海起步。,隨后，上海的民族電力工業(yè)亦開始崛起。清光緒二十三年（1897年），清政府上海南市馬路工程善后局在十六鋪老太平碼頭創(chuàng)建供30盞路燈照明的南市電燈廠，于次年除夕（1898年1月21日）建成，并于當晚試燈，上?？h令黃愛棠率官員親臨觀看。 清光緒三十二年（1906年），地方名紳李平書等集銀6萬余兩，將經營困難的官辦南市電燈廠接歸商辦，改名上海內地電燈公司，移廠于紫霞殿，翌年七月（1907年8月）建成發(fā)電，設備容量650千瓦。后逐步發(fā)展，到清宣統(tǒng)三年（1911年）供電燈數(shù)已增至7000余盞。清宣統(tǒng)三年九月初六（1911年10月27日），李平書奉兩江總督之命而創(chuàng)辦的閘北水電公司在廣肇山莊北首（今鐵路上海站）落成，裝有發(fā)電機組100千瓦，供白熾燈2000盞照明。,到民國二十五年（1936年），上海人口已逾300萬，成為國際大都市。上海電力工業(yè)經過57年發(fā)展，發(fā)電設備容量已達26.62萬千瓦，占全國總容量的45.5%，在國內15個一等電氣事業(yè)中，上海就有5個，占1/3，職工增至4185人，成為上海工人階級隊伍中一支重要的力量。 早期的電燈用戶，大都是洋行、醫(yī)院、機關等大樓。1951年，上海市人民政府在建設道路、供給自來水的同時，提供居民照明用電，首先以康家橋和金家巷地區(qū)的簡屋棚戶作為試點。同年6月27日接通康家橋50戶60盞燈，金家巷400余戶472盞燈。,