各式电灯的来历

【专家解说】：　　【电灯的发明】

　　在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯因燃烧煤油或煤气，因此，有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味，并且要经常添加燃料，擦洗灯罩，因而很不方便。更严重的是，这种灯很容易引起火灾，酿成大祸。多少年来，很多科学家想尽办法，想发明一种既安全又方便的电灯。
　　灯是人类征服黑夜的一大发明。真正发明电灯使之大放光明的是美国发明家爱迪生。他是铁路工人的孩子，小学未读完就辍学，在火车上卖报度日。爱迪生是一个异常勤奋的人，喜欢做各种实验，制作出许多巧妙机械。他对电器特别感兴趣，自从法拉第发明电机后，爱迪生就决心制造电灯，为人类带来光明。
　　爱迪生在认真总结了前人制造电灯的失败经验后，制定了详细的试验计划，分别在两方面进行试验：一是分类试验1600多种不同耐热的材料；二是改进抽空设备，使灯泡有高真空度。他还对新型发电机和电路分路系统等进行了研究。
　　19世纪初，英国一位化学家用2000节电池和两根炭棒，制成世界上第一盏弧光灯。但这种光线太强，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。
　　1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就象他发明的电灯一样，走入了千家万户。他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。
　　1847年2月11日，爱迪生诞生于美国俄亥俄州的米兰镇。他一生只在学校里念过三个月的书，但他勤奋好学，勤于思考，其发明创造了电灯、留声机、电影摄影机等1000多种成果，为人类做出了重大的贡献。
　　爱迪生12岁时，便沉迷于科学实验之中，经过自己孜孜不倦地自学和实验，16岁那年，便发明了每小时拍发一个信号的自动电报机。后来，又接连发明了自动数票机，第一架实用打字机、二重与四重电报机，自动电话机和留声机等。有了这些发明成果的爱迪生并不满足，1878年9月，爱迪生决定向电力照明这个堡垒发起进攻。他翻阅了大量的有关电力照明的书籍，决心制造出价钱便宜，经久耐用，而且安全方便的电灯。
　　他从白热灯着手试验。把一小截耐热的东西装在玻璃泡里，当电流把它烧到白热化的程度时，便由热而发光。他首先想到炭，于是就把一小截炭丝装进玻璃泡里，刚一通电可马上就断裂了。
　　“这是什么原因呢？”爱迪生拿起断成两段的炭丝，再看看玻璃泡，过了许久，才忽然想起，“噢，也许因为这里面有空气，空气中的氧又帮助炭丝燃烧，致使它马上断掉！”于是他用自己手制的抽气机，尽可能地把玻璃泡里的空气抽掉。一通电，果然没有马上熄掉。但8分钟后，灯还是灭了。
　　可不管怎么说，爱迪生终于发现：真空状态对白热灯非常重要，关键是炭丝，问题的症结就在这里。
　　那么应选择什么样的耐热材料好呢？
　　爱迪生左思右想，熔点最高，耐热性较强要算白金啦！于是，爱迪生和他的助手们，用白金试了好几次，可这种熔点较高的白金，虽然使电灯发光时间延长了好多，但不时要自动熄掉再自动发光，仍然很不理想。
　　爱迪生并不气馁，继续着自己的试验工作。他先后试用了钡、钛、锢等各种稀有金属，效果都不很理想。
　　过了一段时间，爱迪生对前边的实验工作做了一个总结，把自己所能想到的各种耐热材料全部写下来，总共有1600种之多。
　　接下来，他与助手们将这1600种耐热材料分门别类地开始试验，可试来试去，还是采用白金最为合适。由于改进了抽气方法，使玻璃泡内的真空程度更高，灯的寿命已延长到2个小时。但这种由白金为材料做成的灯，价格太昂贵了，谁愿意化这么多钱去买只能用2个小时的电灯呢？
　　实验工作陷入了低谷，爱迪生非常苦恼，一个寒冷的冬天，爱迪生在炉火旁闲坐，看着炽烈的炭火，口中不禁自言自语道：“炭炭……”
　　可用木炭做的炭条已经试过，该怎么办呢？爱迪生感到浑身燥热，顺手把脖子上的围巾扯下，看到这用棉纱织成的围脖，爱迪生脑海突然萌发了一个念头：
　　对！棉纱的纤维比木材的好，能不能用这种材料？
　　他急忙从围巾上扯下一根棉纱，在炉火上烤了好长时间，棉纱变成了焦焦的炭。他小心地把这根炭丝装进玻璃泡里，一试验，效果果然很好。
　　爱迪生非常高兴，紧接又制造很多棉纱做成的炭丝，连续进行了多次试验。灯泡的寿命一下子延长13个小时，后来又达到45小时。
　　这个消息一传开，轰动了整个世界。使英国伦敦的煤气股票价格狂跌，煤气行也出现一片混乱。人们预感到，点燃煤气灯即将成为历史，未来将是电光的时代。
　　大家纷纷向爱迪生祝贺，可爱迪生却无丝毫高兴的样子，摇头说道：“不行，还得找其它材料！”
　　“怎么，亮了45个小时还不行？”助手吃惊地问道。“不行！我希望它能亮1000个小时，最好是16000个小时！”爱迪生答道。
　　大家知道，亮1000多个小时固然很好，可去找什么材料合适呢？
　　爱迪生这时心中已有数。他根据棉纱的性质，决定从植物纤维这方面去寻找新的材料。
　　于是，马拉松式的试验又开始了。凡是植物方面的材料，只要能找到，爱迪生都做了试验，甚至连马的鬃，人的头发和胡子都拿来当灯丝试验。最后，爱迪生选择竹这种植物。他在试验之前，先取出一片竹子，用显微镜一看，高兴得跳了起来。于是，把炭化后的竹丝装进玻璃泡，通上电后，这种竹丝灯泡竟连续不断地亮了1200个小时！
　　这下，爱迪生终于松了口气，助手们纷纷向他祝贺，可他又认真地说道：“世界各地有很多竹子，其结构不尽相同，我们应认真挑选一下！”
　　助手深为爱迪生精益求精的科学态度所感动，纷纷自告奋勇到各地去考察。经过比较，在日本出产的一种竹子最为合适，便大量从日本进口这种竹子。与此同时，爱迪生又开设电厂，架设电线。过了不久，美国人民便用上这种价廉物美，经久耐用的竹丝灯泡。
　　竹丝灯用了好多年。直到1906年，爱迪生又改用钨丝来做，使灯泡的质量又得到提高，一直沿用到今天。
　　当人们点亮电灯时，每每会想到这位伟大的发明家，是他，给黑暗带来无穷无尽的光明。1979年，美国花费了几百万美元，举行长达一年之久的纪念活动，来纪念爱迪生发明电灯一百周年。

　　发明争议
　　一般认为电灯是由美国人托马斯·爱迪生发明的。但是，另一美国人亨利·戈培尔比爱迪生早数十年已发明了使用相同原理和物料、而且可靠的电灯泡，而在爱迪生之前很多其它人亦对电灯的发明作出了不少贡献。1801年，英国一名化学家戴维将铂丝通电发光。他在1810年亦发明了电烛，利用两根碳棒之间的电弧照明。1854年亨利·戈培尔使用一根炭化的竹丝，放在真空的玻璃瓶下通电发光。他的发明今天看来是首个有实际效用的白炽灯。他当时试验的灯泡已可维持400小时，但是并没有及时申请设计专利。
　　1850年，英国人约瑟夫·威尔森·斯旺（Joseph Wilson Swan）开始研究电灯。1878年，他以真空下用碳丝通电的灯泡得到英国的专利，并开始在英国建立公司，在各家庭安装电灯。
　　1874年，加拿大的两名电气技师申请了一项电灯专利。他们在玻璃泡之下充入氦气，以通电的碳杆发光。但是他们无足够财力继发展这发明，于是在1875年把专利卖给爱迪生。
　　爱迪生购下专利后，尝试改良使用的灯丝。1879年他改以碳丝造灯泡，成功维持13个小时。到了1880年，他造出的炭化竹丝灯泡曾成功在实验室维持1200小时。但是在英国，斯旺控告爱迪生侵犯专利，并且获得胜诉。爱迪生在英国的电灯公司被迫让斯旺加入为合伙人。但后来斯旺把他的权益及专利都卖给了爱迪生。在美国，爱迪生的专利亦被挑战。美国专利局曾判决他的发明已有前科，属于无效。最后经过多年的官司，爱迪生才取得碳丝白炽灯的专利权。

　　中国第一盏电灯
　　1882 年7月26日下午7时，上海的一台发电机开始转动起来，点亮了15盏电灯。这是上海文明史上的重要时刻，也是中国电灯历史的新纪元。从此以后，中国的大地上亮起了电灯。

　　【效能比较】

　　大部分白炽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，萤光灯（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。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白炽灯为主。卤素灯泡近年亦变得较为流行，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。例如一个60瓦的卤素灯泡，亮度可等同一个100瓦的普通灯泡。但是卤素灯泡体积细小，运作时温度非常高。在家居应用时需要特别防护，防止引起火灾。

　　【电灯的种类及用途】

　　照明电光源一般分为白炽灯、气体放电灯和其他电光源三大类，在绿色照明工程中，可根据具体情况，选择各种光源。
　　1.白炽灯（Incandescent lamp）

　　1.普通白炽灯即一般常用的白炽灯泡
　　特点：显色性好(Ra=100)、开灯即亮、可连续调光、结构简单、价格低廉，但寿命短、光效低。 用途：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。
　　运用方式：台灯、顶灯、壁灯、床头灯、走廊灯。

　　2.卤钨灯（tungsten halogen lamp）

　　填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯。具有普通照明白炽灯的全部特点，光效和寿命比普通照明白炽灯提高一倍以上，且体积小。
　　用途：会议室、展览展示厅、客厅、商业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其它特殊照明。二、气体放电灯(discharge lamp) 1.低气压放电灯( low pressure (vapor) discharge lamp) (1)荧光灯(fluorescent lamp)

　　3.荧光灯俗称日光灯

　　特点：光效高、寿命长、光色好。
　　荧光灯有直管型、环型、紧凑型等，是应用范围十分广泛的节能照明光源。
　　用直管型荧光灯取代白炽灯，节电70~90%，寿命长5~10倍；
　　对直管型荧光灯进行升级换代，节电15~50%；
　　用紧凑型荧光灯取代白炽灯，节电70~80%，寿命长5~10倍；(2)低压钠灯(low pressure sodium (vapor) lamp)
　　特点：发光效率特高、寿命长、光通维持率高、透雾性强，但显色性差。
　　用途：隧道、港口、码头、矿场等照明。

　　4.高强度气体放电灯(high intensity discharge lamp-HID)

　　高强度气体放电灯有：荧光高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯。
　　(1)荧光高压汞灯
　　特点：寿命长、成本相对较低。
　　用途：道路照明、室内外工业照明、商业照明。
　　(2)高压钠灯
　　特点：寿命长、光效高、透雾性强。
　　用途：道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等。
　　(3)金属卤化物灯
　　特点：寿命长、光效高、显色性好。
　　用途：工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育场馆照明以及道路照明等。
　　(4)陶瓷金属卤化物灯
　　特点：性能优于一般金卤灯。
　　用途：商场、橱窗、重点展示及商业街道照明。

　　5。高频无极灯（electrodeless lamp）

　　特点：超长寿命（40000~80000小时）、无电极、瞬间启动和再启动、无频闪、显色性好。

　　用途：公共建筑、商店、隧道、步行街、高杆路灯、保安和安全照明及其他室外照明。

　　6.卤素灯泡

　　卤素灯泡（Halogen lamp），亦称钨卤灯泡，是白炽灯的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下，蒸发的钨丝与卤素进行化学作用，蒸发的钨会重新凝固在钨丝 上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿。此外，卤素灯泡亦能以比一般白炽灯更高的温度运作，它们的亮度及效率亦更高。不过在 这温度下，普通玻璃可能会软化。因此卤素灯泡需要采用熔点更高的石英玻璃。而由于石英玻璃不能阻隔紫外线，故此卤素灯泡通常都而需要另外使用紫外线滤镜。卤素灯泡上的水晶玻璃如果有油，会造成玻璃上温度不一，减低灯泡的寿命。因此换卤素灯泡时要避免人手触及灯泡的玻璃。