電燈的發(fā)展史-課件

燈2020/12/1512020/12/152精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”42020/12/1552020/12/156身邊的事物2020/12/1572020/12/158燈的發(fā)展史前10號2020/12/159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(zhì)是蟲熒光素和熒光酶。蟲熒光素是產(chǎn)生光能的來源，熒光酶則是催化劑。蟲熒光素轉(zhuǎn)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(jīng)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。2020/12/1510熒光燈可以說是室內(nèi)照明非常重要的發(fā)明，現(xiàn)在全世界的夜間室內(nèi)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(diào)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。2020/12/1511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(chǎn)生黃色熒光，所產(chǎn)生的黃色熒光進而與藍光混合產(chǎn)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(gòu)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(chǎn)生電子與電洞對，當電子與電洞再結(jié)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(zhuǎn)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。2020/12/1512

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(jīng)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(nèi)裝燈等。而業(yè)界更相信，未來10年內(nèi)，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。2020/12/1513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，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(jīng)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。

2020/12/15142020/12/15152020/12/1516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(nèi)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(zhuǎn)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。2020/12/1517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0．15厘米的碳棒，其耐熱力達到5．5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0．025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(jīng)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(chǎn)商就迫不及待地把它投入生產(chǎn)。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?atarget=_blankhref=/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2020/12/1518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.2020/12/1519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(cè)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(nèi)壁涂了一些熒光物質(zhì),在紫外線光的轟擊下,熒光物質(zhì)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。

2020/12/15202020/12/1521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25～45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(zhì)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，2020/12/1522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10～20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(jīng)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。2020/12/1523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(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。

2020/12/15242020/12/1525三、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(lowpressuresodium(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。

2020/12/15262020/12/1527四、高強度氣體放電燈(highintensitydischargelamp-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。

2020/12/15282020/12/1529五、高頻無極燈（electrodelesslamp）

特點：超長壽命（40000~80000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（Halogenlamp），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。

2020/12/1530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。2020/12/1531

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(zhuǎn)角圍墻內(nèi)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。2020/12/15