电灯

第一個實用的白熾燈泡原圖鏈接來自 賢集網 的圖片

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。電燈把電能轉化為光能，在黑夜或暗室為人類照明。

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

托馬斯·愛迪生.原圖鏈接來自 賢集網 的圖片

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（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

電燈原圖鏈接來自 新浪 的圖片

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；

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。

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。

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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。

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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

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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),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。

視頻

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