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电灯,即用电作能源的人造照明用具,能将电转化为光,大大推动了人类文明的进步。常见的电灯种类有白炽灯、荧光灯、LED灯等。
工作原理
电灯是将电能转化为光能,以提供照明的设备,出现于第二次工业革命,其工作原理是:电流通过灯丝(钨丝,熔点达3000℃以上)时产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集,使得灯丝的温度达2000℃以上,灯丝在处于白炽状态时,就像烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高,发出的光就越亮。故称之为白炽灯,从能量的转换角度看,电灯发光时,大量的电能将转化为热能,只有极少一部分可以转化为有用的光能。电灯发出的光是全色光,但各种色光的成份比例是由发光物质(钨)以及温度决定的。比例不平衡就导致了光的颜色的偏色,所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。(即显色性不高)
发明历史
最早实用的电灯是白炽灯,但早在白炽灯诞生之前,英国人汉弗莱?戴维用2000节电池和两根炭棒制成了弧光灯,但这种弧光灯亮度太强产热太多又不耐用,一般场所根本无法使用。
1854年,移民美国的德国钟表匠亨利?戈贝尔用一根放在真空玻璃瓶里的碳化竹丝,制成了首个有实际效用的电灯,持续亮了400个小时,不过他并没及时申请专利。1860年,英国人约瑟夫?斯旺也制成了碳丝电灯,但他未能获得使碳丝保持长时间工作的良好真空环境。直到1878年,英国的真空技术发展到合乎需要的程度,他才发明真空下用碳丝通电的灯泡,并且获得英国专利。斯旺自己的屋子是英国用电照明的第一所私人住宅。
1874年,加拿大的两名电气技师申请了一项电灯专利:在玻璃泡之下充入氮气,以通电的碳杆发光,但他们没有足够财力继续完善这项发明,于是在1875年把专利卖给了爱迪生。爱迪生购入专利后尝试改良灯丝,终于在1880年制造出能持续亮1200个小时的碳化竹丝灯。
不过,美国专利局判爱迪生的碳丝白炽灯发明落于人后,专利无效。打了多年的官司后,亨利?戈培尔赢得专利,最后爱迪生从戈培尔贫困的遗孀手上买下专利。在英国,斯旺控告爱迪生侵犯专利,后来他们在法庭之外和解,于1883年在英国建立一家联合公司。斯旺后来把他的股权及专利都卖给了爱迪生。
20世纪初,碳化灯丝被钨丝取代,钨丝白炽灯沿用至今。
1938年,荧光灯诞生。1998年白光LED灯诞生。
效能比较
大部分电灯会把消耗能量中的90%转化成无用的热能,只少于10%的能量会成为光。相比之下,荧光灯(Fluorescent lamp,亦称光管) 的效率高很多,接近40%,所产生的热只是相同亮度的白炽灯的六分一。故此很多地方,特别是夏天需要空气调节的商场、大楼都会使用萤光灯照明以节省电力。小型的萤光灯(节能灯泡)把萤光灯及启动电子结合,使用标准电灯泡的接口,用以替代普通白炽灯泡。例如一个26瓦的节能灯泡,发出的亮度为11瓦,热量为15瓦。比发出相同亮度11瓦的白炽灯泡耗电多四倍,达100瓦;放出热量多六倍,达90瓦。
很多家居内的电灯仍然是以普通电灯为主。卤素灯泡渐渐变得较为流行,特别是光源需要集中的情况,例如家居的射灯,汽车车头灯,经常会使用卤素灯泡。良好的卤素灯泡可以达到15%的效率。它是将电灯的普通玻璃换成更耐热的石英玻璃(卤素灯的温度很高,在2100度左右),并在灯泡中充入卤族元素气体(碘或溴),就是卤素灯了。卤素和钨利用温差在灯泡内部进行分解与合成的循环,以延长灯丝寿命。但是石英玻璃并不能像普通玻璃那样隔离紫外光。所以,如果你长时间暴露在它的紫外光照射下,皮肤会变成古铜色。
中国最早的电灯出现在1879年。
当时上海公共租界工部局电气工程师毕晓浦,在上海境内的一个仓库中,以蒸汽机为动力点亮了中国第一盏电灯,正式标志着点灯在中国开始使用。在127年前的今天,1888年7月23日?,广州第一盏电灯开启。
1888年7月23日,李鸿章在广州的两广总督衙门开启广州第一盏电灯,开启广州使用电力的历史。?在李鸿章的大力支持下,广州电灯公司顺利创办了。李鸿章要求各个部门都不能阻挠公司的建设。可以从当时的报纸媒体《捷报》上看到,媒体上已经对尚未成立的电灯公司专门进行报道。
发展历程:
1809年,英国皇家研究院教授汉弗莱·戴维爵士用2000节电池和两根炭棒,制成世界上第一盏弧光灯。但这种灯产生的光线太强,只能安装在街道或广场上,普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁,想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯。
灯泡是哥伯尔在1854年时发明的,哥伯尔是移民到美洲的一名德国钟表匠。他也是悲剧发明家名单中的一员,因为这些人都不懂得将他们的发明公诸于世。爱迪生在哥伯尔之后大约20年,他才发明了一颗类似的灯泡。而在1860年就做了一颗灯泡、一直改良到1878年至善至美的史旺,至少稍后还成为爱迪生的事业搭档。
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