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明天更光明

时间:2019-10-09    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

明天更光明

 

时代的列车在飞奔,“不满足”是这一列车的轮子,载着人们滚滚向前!

人类和黑夜进行了几十万年的斗争,近百年来取得了辉煌的胜利。特别

是白炽灯出现以来,照明领域发生了翻天覆地的变化。白炽灯到本世纪初发

展成钨丝白炽灯。而电弧灯到了本世纪发展成 30 年代的荧光灯,40 年代的

高压汞灯, 50 年代的氙灯,60 年代的金属卤化物灯、高压钠灯,70 年代的

无极荧光灯等等,形成了庞大的照明工业,真是万紫无极荧光灯千红,争光

斗艳。灯的性能也越来越好, 光效从爱迪生第一只实用白炽灯的每瓦 1.4

流明,提高到高光效灯的每瓦 140 流明,整整提高 100 倍。灯的寿命从几小

时提高到几十万小时。最亮的光源可以比太阳还亮(如激光),最大的放电

灯长度在一、二米以上,功率几十万瓦;最小的白炽灯泡直径不到 0.8 毫

米……

但是人们并不满足,还在不断努力、不断探索、不断前进!人们要使最

少的电能发出最多的光能,要用最少的钱获得最好的灯,达到尽可能好的照

明效果,要使照明灯的使用寿命越来越长。总之,人们还在努力寻找经济、

长寿、方便和高光效的光源。

热辐射灯的特点是发连续光,使用方便;缺点是寿命短,光效低,大量

电能变为热损失。充气或用卤钨循环原理制成的灯,光效虽有提高,人们还

是不满足。继续改进的一条途径是提高热辐射灯的灯丝工作温度。例如氟钨

循环就是一种方法,如能实现,可以稍稍提高工作温度,提高光效和寿命。

另一条途径是找熔点更高的材料,这样的材料早就发现了,而且不止一种,

但是有的加工性能差,有的容易蒸发,有的在高温下不稳定。比较好的是碳

化钽,熔点达 4150K,1963 年已经克服加工困难,用来做白炽灯,工作温度

达到 3500~3600K,光效和光色均有改善。

还有一种想法是:既然白炽灯中有大量的热损失,其中大部分是红外辐

射,能不能把红外辐射利用起来呢?从根本上讲,这种想法更富有创造精神,

因为白炽灯中可见光能只占 5%~6%,而红外辐射却占 75%左右。如能利用

起来,光效就不是 10~20 流明/瓦,而是 100~200 流明/瓦了。世界上点这

么多的白炽灯,如能把光效提高 10 倍,90%的电能就可以省下来,这将是一

项多么重大的改革啊!有没有人想过这小灯泡里的大事业呢?确实有人在

想。提出来的一种方法是在白炽灯泡壁上涂上一层红外反射层,透过可见光,

把红外线反射回去加热灯丝。另一种方法更妙,要找一种特殊材料,直接把

红外辐射转化为可见光。对这两种方法都在做研究,也取得了一定的进展。

气体放电灯是一种正在迅速发展、日趋成熟并在广泛使用的光源。它的

特点是高光效、长寿命、花色品种繁多;主要缺点是使用不如白炽灯方便。

这种灯也在不断改进和发展。现在,已经试验成功一种高频无极荧光灯,它

兼有荧光灯和白炽灯的优点:光效高,寿命长,使用又方便。它的外形和 100

瓦的白炽灯泡一样,不过它有内外两层泡壳组成,泡壳之间抽真空,充入一

定量的汞和氩,外层泡壳的内壁涂荧光粉。它和荧光灯、白炽灯都不一样的

地方是没有灯丝。它的灯头上有一个高频电子组件,把 220 伏交流电变为高

频电流,通过磁性线圈在灯泡内形成高频电磁场。在高频电磁场作用下,氩

汞混合气体中产生高频放电,发出强烈的紫外线,然后荧光物质把紫外线转

变为可见光。用无极荧光灯代替白炽灯,可以节省 60%~70%电能。这种灯


目前正从实验室走向工厂,是一种有前途的新型荧光灯。

同时,人们利用稀土铝酸盐荧光材料,制成了红、黄、蓝三基色荧光粉,

可以制成光效和光色兼优的荧光灯。其他如高压钠灯和低压钠灯正在继续改

进。一些金属卤化物的新灯也在继续发展,还在研究进一步提高气压、简化

结构、改进工艺等方面的问题,以便使之更加实用。

另外,人们还发明了一种利用放射性同位素激发荧光粉发光的灯,叫做

原子灯。这种灯不用电源,可以自动发光,寿命达十几年,使用也比较方便

可靠。不过,它还在发展阶段,不够完善。

为了寻找更理想的灯,人们还在研究怎样跳出白炽灯和气体放电灯的框

框,作更大胆的设想,研制发光原理根本不同的新光源。

从能量利用的角度考虑,用电的光源并不理想。目前的电能大多是从燃

料燃烧产生的。燃烧产生热来推动发电机,从化学能转化为机械能,然后发

电机发电,再从机械能转化为电能,总的转换效率只有 30%左右。电能再转

变为光能,平均效率约 10%。所以从化学能转化为光能的总效率才 3%。能

不能把化学能直接转化为光能呢?能,自然界给了我们种种启示。自然界中

存在许多发光的动物,萤火虫就是其中的一种。

夏夜在农村里乘凉,经常会看到萤火虫慢慢地闪动着黄绿色的光。据说,

古时候还有人把许多萤火虫捉来当灯。萤火虫发的光是由一种叫“萤光素”

和一种叫“萤光酶”的物质和氧气产生化学反应时放出来的。经过研究,人

们发现萤火虫发光的能量转换效率高达 97%!我们现在用的光源距离这样的

水平还远着哩。真是科学无止境啊!目前有人研究把镁氧化时的化学能转化

为光能,制成镁光灯。在古老的照相馆里曾用过这种镁光作光源,淘汰了几

十年后,人们又想到它了,据说现在这种灯的效率已可达到 10%。

还有一种设想是利用世界上最大的能源——太阳。目前利用太阳能,主

要是使它转变为热,例如太阳灶;或使它转变为电,如太阳能电池。是否可

以用太阳来照明呢?白天利用太阳比较方便,建筑物采光性能好,就可以直

接利用太阳光。采光不好的,也有可能通过高效的光学装置把阳光引入室内,

国外已经有人在做这方面的实验。晚上呢?目前还没有太好的办法。是否可

以大胆地设想,将来会发明一种蓄光系统,将白天的阳光储存起来,到夜间

放出来供人们使用呢?应该是可以的。从某种意义上讲,整个科学技术史就

是由大胆设想、刻苦钻研和辛勤劳动构成的和谐而美妙的乐章。大胆设想、

刻苦钻研和辛勤劳动将为科学技术发展带来美好的未来,也将使未来的灯更

加光辉灿烂!

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