「电灯」修訂間的差異檢視原始碼討論檢視歷史
小 （added Category:300 科學總論 using HotCat） |
|||
| (未顯示由 2 位使用者於中間所作的 14 次修訂) | |||
| 行 1： | 行 1： | ||
| − | [[File: | + | [[File: 第一个实用的白炽灯泡.jpg|350px|缩略图|右| 第一个实用的白炽 灯 泡[https://www.xianjichina.com/data/editer/20180814/image/eef62019253bb124e2b48ca95b0a39ea.jpg 原图链接][https://www.xianjichina.com/special/detail_351486.html 来自 贤集网 的图片]]] |
| − | '''电灯'''（Electric lamp）即用电作能源的人造照明用具、人工光源之一，是电流把灯丝加热到白炽状态后用来发光的灯。1809年，英国皇家研究院教授汉弗莱·戴维爵士（法拉第的老师）用2000节电池和两根炭棒，制成世界上第一盏弧光灯。1879年10月21日，美国发明家爱迪生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。电灯把电能转化为光能，在黑夜或暗室为人类照明。 | + | '''电灯'''（Electric lamp）即用电作[[ 能源]] 的人造照明用具、人工光源之一，是[[ 电流]] 把[[ 灯丝]] 加热到白炽状态后用来发光的灯。1809年，[[ 英国]] 皇家研究院教授[[ 汉弗莱·戴维]] 爵士（[[ 法拉第]] 的老师）用2000节电池和两根炭棒，制成世界上第一盏弧光灯。1879年10月21日，[[ 美国]] 发明家[[ 爱迪生]] 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<ref>[http://lishi.xuexila.com/lishizhishi/13515.html 爱迪生发明电灯的时间是什么时候]，学习啦，2016-7-4</ref> 。电灯把电能转化为光能，在黑夜或暗室为人类照明。 |
==电灯定义== | ==电灯定义== | ||
| 行 7： | 行 7： | ||
电灯：diàndēng（Electric lamp；Electric light） | 电灯：diàndēng（Electric lamp；Electric light） | ||
| − | 用电作光能源的灯叫做电灯（Electric lamp），最初名称为白炽灯（Incandescent light bulb），人工光源之一，它是电流把灯丝加热到白炽状态后用来发光的灯。 | + | 用[[ 电]] 作[[ 光能源]] 的[[ 灯]] 叫做电灯（Electric lamp），最初名称为[[ 白炽灯]] （Incandescent light bulb），人工光源之一，它是电流把灯丝加热到白炽状态后用来发光的灯。 |
| − | 电灯泡外壳用玻璃制成，如果把灯丝保持在真空，或低压的惰性气体之下，作用是防止灯丝在高温之下氧化。 | + | 电灯泡外壳用[[ 玻璃]] 制成，如果把[[ 灯丝]] 保持在[[ 真空]] ，或低压的惰性气体之下，作用是防止灯丝在高温之下氧化。 |
| − | 电灯是根据电产生热的原理制成的，后来灯泡一般都选用钨丝做灯丝。 | + | 电灯是根据电产生热的原理制成的，后来灯泡一般都选用[[ 钨丝]] 做灯丝。 |
在现代，由于技术的发展，电灯早已迈过白炽灯的年代，因此其准确名称应该为：利用电能，并将电能转化成光能的照明工具。 | 在现代，由于技术的发展，电灯早已迈过白炽灯的年代，因此其准确名称应该为：利用电能，并将电能转化成光能的照明工具。 | ||
| 行 17： | 行 17： | ||
==工作原理== | ==工作原理== | ||
| − | 电灯是将电能转化为光能，以提供照明的设备，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）。 | + | [[File:托马斯·爱迪生.jpg|300px|缩略图|右|托马斯·爱迪生.[https://www.xianjichina.com/data/editer/20180814/image/efa02f8cfff5507e92aadc98caaef69b.jpg 原图链接][https://www.xianjichina.com/special/detail_351486.html 来自 贤集网 的图片]]] |
| + | |||
| + | 电灯是将电能转化为[[ 光能]] ，以提供照明的设备，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）。 | ||
==功效比较== | ==功效比较== | ||
| − | |||
| − | |||
| − | 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。 | + | 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，[[萤光灯]]<ref>[http://www.elecfans.com/tags/%E8%8D%A7%E5%85%89%E7%81%AF/ 荧光灯]，电子发烧友网</ref>（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。 | ||
==种类用途== | ==种类用途== | ||
| − | + | ||
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。 | 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。 | ||
===白炽灯=== | ===白炽灯=== | ||
| + | [[File:电灯2.jpg|350px|缩略图|右|电灯[https://n.sinaimg.cn/sinacn20200101ac/702/w442h260/20200101/3ef4-imkzenq5820848.jpg 原图链接][https://k.sina.com.cn/article_6433852266_17f7ccb6a00100ol6j.html?from=home 来自 新浪 的图片]]] | ||
白炽灯（Incand==escent lamp）：普通白炽灯即一般常用的白炽灯泡。 | 白炽灯（Incand==escent lamp）：普通白炽灯即一般常用的白炽灯泡。 | ||
| − | 特点：广泛被人使用的一种光源，它能散发出温暖晕黄的光线，是我们大多数人所认为的灯泡。它的价格便宜，显色性好(Ra=100)、开灯即亮、可连续调光、结构简单。因此，钨丝灯泡也具有多变的式样以搭配不同的灯具。然而，钨丝灯泡的寿命并不长久，光效低，也不省电，它还会发出不低的温度，所以不可以距离纸张、纺织品或朔胶制品太近。 | + | 特点：广泛被人使用的一种[[ 光源]] ，它能散发出温暖晕黄的光线，是我们大多数人所认为的灯泡。它的价格便宜，显色性好(Ra=100)、开灯即亮、可连续调光、结构简单。因此，钨丝灯泡也具有多变的式样以搭配不同的灯具。然而，钨丝灯泡的寿命并不长久，光效低，也不省电，它还会发出不低的温度，所以不可以距离纸张、纺织品或朔胶制品太近。 |
用途：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。 | 用途：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。 | ||
| 行 61： | 行 64： | ||
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。 | 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 | + | 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 | + | 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 | + | 用紧凑型荧光灯取代白炽灯，节电70 ～80%，寿命长5 ～10 倍<ref>[http://www.jianshe99.com/new/201104/cu929422424174110210710.shtml 2011年一级建筑师辅导之建筑电气（28）]，建设工程教育网，2011-4-7</ref> ； |
===气体放电灯=== | ===气体放电灯=== | ||
| 行 71： | 行 74： | ||
(high intensity discharge lamp-HID) | (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。 | + | 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]] 。 |
===高压汞灯=== | ===高压汞灯=== | ||
| 行 84： | 行 87： | ||
用途：道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等。 | 用途：道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等。 | ||
| − | + | [[File:电灯1.jpg|350px|缩略图|右|电灯[https://n.sinaimg.cn/sinacn20200101ac/744/w535h209/20200101/a4a2-imkzenq5820850.jpg 原图链接][https://k.sina.com.cn/article_6433852266_17f7ccb6a00100ol6j.html?from=home 来自 新浪 的图片]]] | |
===卤化物灯=== | ===卤化物灯=== | ||
| 行 107： | 行 110： | ||
（electrodeless lamp） | （electrodeless lamp） | ||
| − | 特点：超长寿命（40000 | + | 特点：超长寿命（40000 ～80000 小时）、节能、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。 | 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。 | ||
| + | [[File:电灯3.jpg|350px|缩略图|右|电灯[https://n.sinaimg.cn/sinacn20200101ac/755/w515h240/20200101/5177-imkzenq5820853.jpg 原图链接][https://k.sina.com.cn/article_6433852266_17f7ccb6a00100ol6j.html?from=home 来自 新浪 的图片]]] | ||
===卤素灯泡=== | ===卤素灯泡=== | ||
| − | + | [[ 卤素]] 灯（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。 | |
用途：汽车前灯，宾馆/酒店大厅，展台照明。 | 用途：汽车前灯，宾馆/酒店大厅，展台照明。 | ||
| 行 121： | 行 125： | ||
发光原理 | 发光原理 | ||
| − | 50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 | + | 50年前人们已经了解[[ 半导体]] 材料可产生光线的基本知识，第一个商用[[ 二极管]] 产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光[[ 二极管]] ）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用[[ 环氧树脂]] 密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 |
| − | LED结构 | + | ===LED结构=== |
| − | 发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 | + | 发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，[[ 半导体]] 晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 |
| − | LED光源的特点 | + | ===LED光源的特点=== |
| − | + | [[ 电压]] ：LED使用[[ 低压电源]] ，[[ 供电电压]] 在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用[[ 高压电源]] 更安全的[[ 电源]] ，特别适用于公共场所。 | |
效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% | 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% | ||
| 行 141： | 行 145： | ||
对环境污染：无有害金属汞 | 对环境污染：无有害金属汞 | ||
| − | 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿篮橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 | + | 颜色：改变[[ 电流]] 可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿篮橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 |
价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。 | 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。 | ||
| − | LED显示器 | + | ===LED显示器=== |
现代显示屏使用LED做背光源的显示技术。 | 现代显示屏使用LED做背光源的显示技术。 | ||
| 行 159： | 行 163： | ||
</gallery> | </gallery> | ||
| − | + | [[ 美国麻省理工学院]] 研究人员2007年6月10日进行了“无绳灯泡”的实验。由[[ 索尔贾希克]] 领导的研究小组利用两个铜丝线圈充当[[ 共振器]] ，一个线圈与电源相连，作为发射器；另一个与台灯相连，充当接收器。结果，他们成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮。而且试验显示“无线电能传输”技术对人类无害，因为电磁场只对能与之产生共振的物品有影响。 | |
===重力电灯=== | ===重力电灯=== | ||
| 行 165： | 行 169： | ||
“重力电灯”依靠重力产生电力，其亮度相当于一个12瓦的日光灯，且使用寿命长。 | “重力电灯”依靠重力产生电力，其亮度相当于一个12瓦的日光灯，且使用寿命长。 | ||
| − | 来自美国弗吉尼亚州的克雷·毛尔顿，在弗吉尼亚科技大学获得了硕士学位。他的研究课题是一种使用发光二极管制成的灯具，这种灯具被命名为“格拉维亚”，它事实上是一个高度略大于4英尺(约1.21米)、由丙烯酸材料做成的柱体。这种灯具的发光原理是：灯具上的重物在缓缓落下时带动转子旋转，由旋转产生的电能将给灯具通电并使其发光。 | + | 来自美国[[ 弗吉尼亚州]] 的[[ 克雷·毛尔顿]] ，在[[ 弗吉尼亚科技大学]] 获得了[[ 硕士]] 学位。他的研究课题是一种使用发光二极管制成的灯具，这种灯具被命名为“[[ 格拉维亚]] ”，它事实上是一个高度略大于4英尺(约1.21米)、由[[ 丙烯酸]] 材料做成的柱体。这种灯具的发光原理是：灯具上的重物在缓缓落下时带动转子旋转，由旋转产生的电能将给灯具通电并使其发光。 |
这种灯具的光通量为600至800流明(相当于一个12瓦日光灯的亮度)，持续时间为4小时。要打开灯具，操作者只需将灯上的重物从底端移到顶部，将其放进顶部的凹槽里。让重物缓缓下降，只需几秒钟，这种发光二极管灯具即被点亮。 | 这种灯具的光通量为600至800流明(相当于一个12瓦日光灯的亮度)，持续时间为4小时。要打开灯具，操作者只需将灯上的重物从底端移到顶部，将其放进顶部的凹槽里。让重物缓缓下降，只需几秒钟，这种发光二极管灯具即被点亮。 | ||
| − | 克雷·毛尔顿说，操作这种灯当然要比按开关麻烦，但仍可接受，而且更显有趣，这就好比给一款古典的钟表上弦或悠然自得地冲上一杯可口的咖啡。毛尔顿估计，格拉维亚灯具的使用寿命可以达到200年以上。这种名为“格拉维亚”的灯具已经申请并获得了专利。 | + | 克雷·毛尔顿说，操作这种灯当然要比按开关麻烦，但仍可接受，而且更显有趣，这就好比给一款古典的钟表上弦或悠然自得地冲上一杯可口的咖啡。毛尔顿估计，格拉维亚灯具的使用寿命可以达到200年以上。这种名为“[[ 格拉维亚]] ”的灯具已经申请并获得了专利。 |
==中国首盏== | ==中国首盏== | ||
| − | 中国的第一盏电灯出现在清光绪五年四月初八 (1879年5月28日), | + | 中国的第一盏电灯出现在清[[ 光绪]] 五年四月初八 (1879年5月28日)<ref>[https://www.sohu.com/a/133124671_724636 中国第一盏电灯和发电厂]，搜狐网，2017-4-10</ref>,当时在[[ 上海]] 公共租界工部局工作的电气工程师[[ 英国]] 人[[ 毕晓浦]](J. D. Bishop)在境内乍浦路一幢仓库里，以10马力(7.46千瓦)蒸汽机为动力，带动自激式直流发电机发电，点燃[[ 碳极弧光]] 灯，由此，宣告电灯在中国开始投入使用。 |
| − | 1882年英国人立德尔购买美国制造的发电设备，在南京路江西路北角(今华东电业管理局)创办了中国第一家发电厂，并在外滩一带串接15盏电灯。夜幕下，眩人眼目的弧光灯吸引了成百上千的市民翘首围观。 | + | 1882年英国人立德尔购买美国制造的发电设备，在[[ 南京]] 路[[ 江西]] 路北角(今[[ 华东]] 电业管理局)创办了中国第一家发电厂，并在外滩一带串接15盏电灯。夜幕下，眩人眼目的弧光灯吸引了成百上千的市民翘首围观。 |
| − | 上世纪50年代，在鼓浪屿上，每天晚上只要电灯暗了一下立马又亮起来，人们就知道是8点整了。 | + | 上世纪50年代，在[[ 鼓浪屿]] 上，每天晚上只要电灯暗了一下立马又亮起来，人们就知道是8点整了。 |
| − | 人们可以使用充氮气来延长灯泡的使用寿命。 | + | 人们可以使用充[[ 氮气]] 来延长灯泡的使用寿命。 |
==节电技巧== | ==节电技巧== | ||
| − | 选用节能灯：日光灯比白炽灯节电。20瓦日光灯的亮度甚至赛过40瓦白炽灯(出来的更好的环保节能产 | + | 选用节能灯：日光灯比白炽灯节电。20瓦日光灯的亮度甚至赛过40瓦白炽灯(出来的更好的环保节能产 品[[LED]] 日光灯2瓦就可以替代40瓦的白炽灯。4瓦就完全可以替代20瓦的普通日光灯及20瓦的普通节能灯)。 |
充分利用反射与反光：如给灯配上合适的反射罩可进步照度。利用室内墙壁的反光加白色墙也可进步照度20%左右。 | 充分利用反射与反光：如给灯配上合适的反射罩可进步照度。利用室内墙壁的反光加白色墙也可进步照度20%左右。 | ||
| 行 189： | 行 193： | ||
常保持灯泡及灯罩的清洁，确保最高照明及灯光反射效果。 | 常保持灯泡及灯罩的清洁，确保最高照明及灯光反射效果。 | ||
| − | 安装高度要合适。如20瓦的日光灯，若装1米高，照度是60勒克司；0.8米高是93.75勒克司。高度适当放低就可减少瓦数，节约用电。(只有LED有部门商家可以做到 若安装2米高，照度是200勒克司左右；3米高大概有96200勒克司左右)所心说用LED照明灯产品来节能照明长短常有用的。 | + | 安装高度要合适。如20瓦的日光灯，若装1米高，照度是60[[ 勒克司]] ；0.8米高是93.75勒克司。高度适当放低就可减少瓦数，节约用电。(只有LED有部门商家可以做到 若安装2米高，照度是200勒克司左右；3米高大概有96200勒克司左右)所心说用LED照明灯产品来节能照明长短常有用的<ref>[http://www.whsgsl.org.cn/view/251.html 照明灯节能]，武汉市工商业联合会，2019-06-21</ref> 。 |
==视频== | ==视频== | ||
| 行 213： | 行 217： | ||
==参考文献== | ==参考文献== | ||
| − | [[Category: | + | [[Category:337 電學；電子學]] |
| + | [[Category:300 科 學總論]] | ||
於 2020年8月12日 (三) 13:16 的最新修訂
電燈（Electric lamp）即用電作能源的人造照明用具、人工光源之一，是電流把燈絲加熱到白熾狀態後用來發光的燈。1809年，英國皇家研究院教授漢弗萊·戴維爵士（法拉第的老師）用2000節電池和兩根炭棒，製成世界上第一盞弧光燈。1879年10月21日，美國發明家愛迪生通過長期的反覆試驗，終於點燃了世界上第一盞有實用價值的電燈[1]。電燈把電能轉化為光能，在黑夜或暗室為人類照明。
目錄
電燈定義
電燈：diàndēng（Electric lamp；Electric light）
用電作光能源的燈叫做電燈（Electric lamp），最初名稱為白熾燈（Incandescent light bulb），人工光源之一，它是電流把燈絲加熱到白熾狀態後用來發光的燈。
電燈泡外殼用玻璃製成，如果把燈絲保持在真空，或低壓的惰性氣體之下，作用是防止燈絲在高溫之下氧化。
電燈是根據電產生熱的原理製成的，後來燈泡一般都選用鎢絲做燈絲。
在現代，由於技術的發展，電燈早已邁過白熾燈的年代，因此其準確名稱應該為：利用電能，並將電能轉化成光能的照明工具。
工作原理
電燈是將電能轉化為光能，以提供照明的設備，其工作原理是：電流通過燈絲（鎢絲，熔點達3000℃以上）時產生熱量，螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達2000℃以上，燈絲在處於白熾狀態時，就像燒紅了的鐵能發光一樣而發出光來。燈絲的溫度越高，發出的光就越亮。故稱之為白熾燈，從能量的轉換角度看，電燈發光時，大量的電能將轉化為熱能，只有極少一部分可以轉化為有用的光能。電燈發出的光是全色光，但各種色光的成份比例是由發光物質（鎢）以及溫度決定的。比例不平衡就導致了光的顏色的偏色，所以在白熾燈下物體的顏色不夠真實（即顯色性不高）。
功效比較
大部分電燈會把消耗能量中的90%轉化成無用的熱能，只少於10%的能量會成為光。相比之下，螢光燈[2]（Fluorescent lamp，亦稱光管） 的效率高很多，接近40%，所產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節的商場、大樓都會使用螢光燈照明以節省電力。小型的螢光燈（節能燈泡）把螢光燈及啟動電子結合，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瓦的節能燈泡，發出的亮度為11瓦，熱量為15瓦。發出相同亮度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。
很多家居內的電燈仍然是以普通電燈為主。鹵素燈泡漸漸變得較為流行，特別是光源需要集中的情況，例如家居的射燈，汽車車頭燈，經常會使用鹵素燈泡。良好的鹵素燈泡可以達到15%的效率。它是將電燈的普通玻璃換成更耐熱的石英玻璃（鹵素燈的溫度很高，在2100度左右），並在燈泡中充入鹵族元素氣體（碘或溴），就是鹵素燈了。鹵素和鎢利用溫差在燈泡內部進行分解與合成的循環，以延長燈絲壽命。但是石英玻璃並不能像普通玻璃那樣隔離紫外光。所以，如果你長時間暴露在它的紫外光照射下，皮膚會變成古銅色。
種類用途
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，可根據具體情況，選擇各種光源。
白熾燈
白熾燈（Incand==escent lamp）：普通白熾燈即一般常用的白熾燈泡。
特點：廣泛被人使用的一種光源，它能散發出溫暖暈黃的光線，是我們大多數人所認為的燈泡。它的價格便宜，顯色性好(Ra=100)、開燈即亮、可連續調光、結構簡單。因此，鎢絲燈泡也具有多變的式樣以搭配不同的燈具。然而，鎢絲燈泡的壽命並不長久，光效低，也不省電，它還會發出不低的溫度，所以不可以距離紙張、紡織品或朔膠製品太近。
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：檯燈、頂燈、壁燈、床頭燈、走廊燈等。
鹵鎢燈
鹵鎢燈（tungsten halogen lamp）：填充氣體內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、商業照明、影視舞台、儀器儀表、汽車、飛機以及其它特殊照明。
氣體
(discharge lamp)
低氣壓放電燈( low pressure (vapor) discharge lamp)
熒光燈
熒光燈（fluorescent lamp），俗稱日光燈
特點：光效高、壽命長、光色好。
熒光燈有直管型、環型、緊湊型等，是應用範圍十分廣泛的節能照明光源。
用直管型熒光燈取代白熾燈，節電70～90%，壽命長5～10倍；
對直管型熒光燈進行升級換代，節電15～50%；
用緊湊型熒光燈取代白熾燈，節電70～80%，壽命長5～10倍[3]；
氣體放電燈
(high intensity discharge lamp-HID)
高壓汞燈
特點：壽命長、成本相對較低。
用途：道路照明、室內外工業照明、商業照明。
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、工業照明等。
鹵化物燈
特點：壽命長、光效高、顯色性好。
用途：工業照明、城市亮化工程照明、商業照明、體育場館照明以及道路照明等。
陶瓷金屬燈
特點：性能優於一般金鹵燈。
用途：商場、櫥窗、重點展示及商業街道照明。
低壓鈉燈
特點：發光效率特高、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。
高頻無極燈
（electrodeless lamp）
特點：超長壽命（40000～80000小時）、節能、無電極、瞬間啟動和再啟動、無頻閃、顯色性好。
用途：公共建築、商店、隧道、步行街、高杆路燈、保安和安全照明及其他室外照明。
鹵素燈泡
鹵素燈（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，蒸發的鎢絲與鹵素進行化學作用，蒸發的鎢會重新凝固在鎢絲上，形成平衡的循環，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。因此鹵素燈泡需要採用熔點更高的石英玻璃。而由於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。
用途：汽車前燈，賓館/酒店大廳，展台照明。
LED燈
發光原理
50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生於1960年。LED是英文light emitting diode（發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置於一個有引線的架子上，然後四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。
LED結構
發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子複合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理製作的二極管叫發光二極管，通稱LED。 當它處於正向工作狀態時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。
LED光源的特點
電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用於公共場所。
效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80%
適用性：很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以製備成各種形狀的器件，並且適合於易變的環境
穩定性：10萬小時，光衰為初始的50%
響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級
對環境污染：無有害金屬汞
顏色：改變電流可以變色，發光二極管方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現紅黃綠籃橙多色發光。如小電流時為紅色的LED，隨着電流的增加，可以依次變為橙色，黃色，最後為綠色
價格：LED的價格比較昂貴，較之於白熾燈，幾隻LED的價格就可以與一隻白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300～500隻二極管構成。
LED顯示器
現代顯示屏使用LED做背光源的顯示技術。
無繩電燈
美國麻省理工學院研究人員2007年6月10日進行了「無繩燈泡」的實驗。由索爾賈希克領導的研究小組利用兩個銅絲線圈充當共振器，一個線圈與電源相連，作為發射器；另一個與檯燈相連，充當接收器。結果，他們成功地把一盞距發射器2.13米開外的60瓦電燈點亮。而且試驗顯示「無線電能傳輸」技術對人類無害，因為電磁場只對能與之產生共振的物品有影響。
重力電燈
「重力電燈」依靠重力產生電力，其亮度相當於一個12瓦的日光燈，且使用壽命長。
來自美國弗吉尼亞州的克雷·毛爾頓，在弗吉尼亞科技大學獲得了碩士學位。他的研究課題是一種使用發光二極管制成的燈具，這種燈具被命名為「格拉維亞」，它事實上是一個高度略大於4英尺(約1.21米)、由丙烯酸材料做成的柱體。這種燈具的發光原理是：燈具上的重物在緩緩落下時帶動轉子旋轉，由旋轉產生的電能將給燈具通電並使其發光。
這種燈具的光通量為600至800流明(相當於一個12瓦日光燈的亮度)，持續時間為4小時。要打開燈具，操作者只需將燈上的重物從底端移到頂部，將其放進頂部的凹槽里。讓重物緩緩下降，只需幾秒鐘，這種發光二極管燈具即被點亮。
克雷·毛爾頓說，操作這種燈當然要比按開關麻煩，但仍可接受，而且更顯有趣，這就好比給一款古典的鐘表上弦或悠然自得地衝上一杯可口的咖啡。毛爾頓估計，格拉維亞燈具的使用壽命可以達到200年以上。這種名為「格拉維亞」的燈具已經申請並獲得了專利。
中國首盞
中國的第一盞電燈出現在清光緒五年四月初八 (1879年5月28日)[4],當時在上海公共租界工部局工作的電氣工程師英國人畢曉浦(J. D. Bishop)在境內乍浦路一幢倉庫里，以10馬力(7.46千瓦)蒸汽機為動力，帶動自激式直流發電機發電，點燃碳極弧光燈，由此，宣告電燈在中國開始投入使用。
1882年英國人立德爾購買美國製造的發電設備，在南京路江西路北角(今華東電業管理局)創辦了中國第一家發電廠，並在外灘一帶串接15盞電燈。夜幕下，眩人眼目的弧光燈吸引了成百上千的市民翹首圍觀。
上世紀50年代，在鼓浪嶼上，每天晚上只要電燈暗了一下立馬又亮起來，人們就知道是8點整了。
人們可以使用充氮氣來延長燈泡的使用壽命。
節電技巧
選用節能燈：日光燈比白熾燈節電。20瓦日光燈的亮度甚至賽過40瓦白熾燈(出來的更好的環保節能產品LED日光燈2瓦就可以替代40瓦的白熾燈。4瓦就完全可以替代20瓦的普通日光燈及20瓦的普通節能燈)。
充分利用反射與反光：如給燈配上合適的反射罩可進步照度。利用室內牆壁的反光加白色牆也可進步照度20%左右。
常保持燈泡及燈罩的清潔，確保最高照明及燈光反射效果。
安裝高度要合適。如20瓦的日光燈，若裝1米高，照度是60勒克司；0.8米高是93.75勒克司。高度適當放低就可減少瓦數，節約用電。(只有LED有部門商家可以做到 若安裝2米高，照度是200勒克司左右；3米高大概有96200勒克司左右)所心說用LED照明燈產品來節能照明長短常有用的[5]。
視頻
電燈 相關視頻
參考文獻
- ↑ 愛迪生髮明電燈的時間是什麼時候，學習啦，2016-7-4
- ↑ 熒光燈，電子發燒友網
- ↑ 2011年一級建築師輔導之建築電氣（28），建設工程教育網，2011-4-7
- ↑ 中國第一盞電燈和發電廠，搜狐網，2017-4-10
- ↑ 照明燈節能，武漢市工商業聯合會，2019-06-21