光源发展史

光源的发展史
照明的最佳光源是太阳光。

太阳以可见的光谱提供光线，千百年来，人们的眼睛已经熟悉了这种光谱。

现在人类已经开始重视对日光源的应用，一些创新的技术如侧窗、天窗、光栅板和光线管道等，可将日光引入大楼内部，作为主要的照明光源。

人工光源分物理光源与电光源
物理光源主要是从人工取火开始，人工取火是一件意义十分重大的发明。

恩格斯说：“就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过了蒸汽机，因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物界分开”(《马恩选集》第3卷154页)。

从这儿可以看出照明对人类的文明的意义有多么重大。

钻木取火是最古老的取火方法，据说是在上古时期，西方荒远的地方有一个遂明国，终年暗无天日，唯一靠一棵大树闪闪发光照明全国。

后来一个聪明的人发现，是一些形状象鹗的长脚爪、黑脊背、白肚子的大鸟在啄树干，一啄的顷间便放射出灿烂的火光。

这人反复思绪，就用树支试钻，不一会就发热冒烟而后起火，从此，真正的火就产生了，遂明国也变成了光明的国度。

人们为了感谢这位钻木取火的发明者，就称他为“燧人”。

2.标准白炽灯
1879年，爱迪生最先成功发明的是白炽灯。

现代的白炽灯是将电流通过一小圈钨丝，使钨丝受热而发亮。

白炽灯是照明领域最成功的产品。

目前在几乎所有家用照明应用中占主导地位。

然而由于白炽灯只能将约二十分之一的电能转化为光能，它的效率很低。

托马斯爱迪生为了设计这种新发明以替代旧有的煤没灯以及汽灯，他和他的同事们试用了上千种不同质料的灯丝，同时也把原设计做了上千次的个性在1879年的一次实验中，他们终于获得了成功。

他们在一个抽掉了空气的灯光中放入一段碳化的棉线做灯丝，结蛤洒泡连续发光13小后灯丝才被烧断。

现代灯泡使用的是更为耐久的用钨做的灯压缩荧光灯的寿命是标准白炽灯的10倍，而且发出同样的亮度所需的能量只是白炽灯的四分之一。

现在的荧光灯也不再是无法安进一般灯座的笨重家伙了，它们有各种形状--短管、环状、圈状和螺旋状等，且能和大多数灯座配合。

3.荧光灯发光的基本原理：
灯丝导电加热，阴极发射出电子，与(灯管内充装的)惰性气体碰撞而电离，汞液化为汞蒸气，在电子撞击和两端电场作用下，汞离子大量电离，正负离子运动形成气体放电，即弧光放电，同时释放出能量并产生紫外线，玻璃管内壁上的荧光粉吸收紫外线的能量后，被激发而放出可见光。

故荧光灯全称为：低压汞(水银)蒸气荧光放电灯(属于气体放电灯的一种)
4. LED半导体照明
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。

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。

人类社会自钻木取火以来，经历了制造和使用动物油灯、植物油灯、煤油灯到白炽灯、日光灯、LED的漫长历史过程，可谓“一步一个脚印”。

照明灯具是一种历史、是一种独特的文化，她蕴含人类的文明发展史，凝聚着人类深厚的文化积淀和文化底蕴。

灯具的发展史：
远古时代，世人没有灯具，没有火种。

而黑夜从来不是人类的朋友，它桎梏着先民们原本低级的生存活动，也为野兽的肆虐和侵袭制
造了可乘之机……这一切，因火的使用而发生了翻天覆地的革命：火，结束了“茹毛饮血”的时代，驱散了虫豸和野兽，也消减着人们内心深处的恐惧和忧患;同时，人类渐渐地有意识地固定火源，而这些用来固定火源的辅助设备经过不断改进和演变，也就出现了专用照明的物事——灯具。

人类社会自钻木取火以来，经历了制造和使用动物油灯、植物油灯、煤油灯到白炽灯、日光灯的漫长历史过程。

灯具所要完成的工作是将光源发出的光线经灯具控光器件后按
预定的要求分配到需要的方向中去。

一般控光方式后有反射式，透射式和反射——透射式。

现代灯具的三大构件为电光源、灯罩和管架。

灯罩的作用是十分明显的，它不仅能够提高光量的利用率、保护光源和视力，而且作为一种装饰品，创造着现代高度的审美情趣。

灯具造型追求艺术性与科学性的有机结合，灯具造型除了功能合理外，还应有美化环境、装饰建筑、创造气氛的作用。

灯具造型设计既要彩现代科学技术成果，还要体现文化特色，要把科学性和艺术性有机地结合起来，而不能片面追求科学性(功能性)或艺术性。

特别是当今流行的"建筑化" 照明，把发光器件(光源)和建筑构件(顶棚、梁、柱墙和地面等)及室内设施(写字台、家具、吊扇等)
融为一体，有仅使用权照明灯具的内涵不断深化与扩展，而且形式多种多样，让人耳目一新。

照明灯具的设计技术水平正不断提高。

灯具设计软件，即CAD 将逐步推广并普及化。

在理论上，应用场论来设计灯具的[L]=[S]X[O]方程可望求解。

按场论概念分析，灯具改变光源的光分布，用[S]表示光源的光场，[O] 为灯具光学系统的光场，[L]为灯具的光分布的光场。

未来灯具的光学设计、热学设计、安全设计、机械与工艺设计的科学化程度将大大提高，可用正行或逆行光路法和FIELD法计算配光技术;温度场分布、热流模型和气流分布等研究成果及技术，特别是灯具系统化设计的理论和技术。

将得到推广和应用。

当今的灯具不仅要有最佳的内在质量，而且还要简洁、明快、美观大方和安全经济，以满足人们生活、生产和文化娱乐的要求，为人们提供一个最佳的视觉光照环境。

以往室内照明灯具的艺术化实例甚多，并给人美的享受和留下了深刻的印象;而工厂和道路照明功能性很强的灯具，近年来也悄悄地发生变化，国际上近年来推出的艺术路灯和工矿灯，不仅功能合理，而且具有很高艺术观赏价值。

关键词:照明照明历史第二次照明荧光素半导体照明
火开始了人类照明领域的第一次革命，而爱迪生发明的白炽灯被公认为第二次照明领域的革命，而被称之为LED的半导体照明，无疑将引领人类照明领域第三次革命。

中国有车胤囊萤夜读的传说，萤火虫的身体尾部有一个发光器，发光细胞中的主要物质是虫荧光素和荧光酶。

虫荧光素是产生光能的来源，荧光酶则是催化剂。

虫荧光素转换能量的效率很高，其中只有约2%%~10%%的能量浪费在热能上，其余能量都用来发光，因此萤火虫的发光可以称为一种“冷光”，物理学家认为这是非常理想的灯光。

一直到1879年10月21日，在美国新泽西州的一间积满灰尘的实验室里，爱迪生把很细的碳化纤维丝封在一个玻璃泡里面，利用真空泵把玻璃泡里的空气抽走，再稳定地供给电压，使灯丝变成一个很稳定的明亮光源，电力照明的时代从此降临。

虽白炽灯泡后来经过改良以适应特殊需求，因此可再细分为普通用照明灯、高压和低压电灯、卤素灯、红外线灯等种类。

但是大致而言，白炽灯泡若要作为大型房间或大范围的空间照明器材，还无法满足人类的需求，但百余年来，电灯的发明一直在人类科学史上占有很重要的地位。

荧光灯可以说是室内照明非常重要的发明，现在全世界的夜间室内照明绝大多数都是采用荧光灯。

荧光灯管比起传统的灯泡来，具有使用寿命长，发光效率较高，光照面积大，可调整成不同光色等几项优点。

荧光灯的使用，满足了人类绝大多数场合的需求，虽然各式各样的电灯仍陆续在开发中，然而截至20世纪为止，依旧无法发展出比日光灯更符合人类需求的发明。

荧光灯虽然有许多的优点，但最大的一个缺点就是荧光灯管非常消耗电力，绝大多数的电能都消耗在热
能上。

此外，灯管中的汞存在污染环境的问题，因此，寻求新的照明光源一直是科学家和企业界的任务。

在20世纪后期开始发展的发光二极管给未来照明带来曙光。

19 96年，日本日亚化学公司在GaN蓝光发光二极管的基础上，开发出以蓝光LED激发钇铝石榴石荧光粉而产生黄色荧光，所产生的黄色荧光进而与蓝光混合产生白光（蓝光LED配合YAG荧光粉），开启了L ED迈入照明市场的序幕。

白光发光二极管的主要构造包含底部的二极管，涂在二极管或灯罩上的荧光粉，以及隔绝外界的灯罩。

当底部的二极管（通常是半导体材料）接受电能的激发后，产生电子与电洞对，当电子与电洞再结合的时候，二极管便发出第一发射光（紫外光或蓝光）。

这第一发射光可以被荧光粉吸收并转换成第二发射光（可见光波长范围），当没有被荧光粉吸收的第一发射光和荧光粉所发射出来的第二发射光混
合以后，便得到白光。

利用不同荧光粉的搭配，发光二极管也可如日光灯管般具有偏冷色系或暖色系的不同光色。

此外，经过多年的研究与发展，发现利用高效率的紫外光发光二极管作为发射光源，是未来白光发光二极管成为照明装置的不二选择。

因此，如何发展高效率的紫外光发光二极管，以及适合于紫外光用的各色荧光粉，是现今大家所努力的目标。

随着目前LED技术的进步，白光LED的应用也逐渐开展，包括指示灯、携带式手电筒、液晶屏幕背光板、汽车仪表及内装灯等。

而业界更相信，未来10年内，白光发光二极管将普遍应用在照明上，成为21世纪人类照明的曙光。