电灯的发展与未来

颜士州

照明与人们的生活关系密切，自从爱迪生发明了电灯后，电灯成为人类照明不可缺少的光源。

在电灯的大家庭里，白炽灯和荧光灯是发光原理不同的两个家族。白炽灯是熱辐射光源，它是在通电之后，使物体温度升高而发光。荧光灯是气体放电光源，是由电通过气体而发光的。白炽灯的品种有将近14000种左右。在它的家族中，还有碘钨灯和溴钨灯，以及开发时间不到30年的分子辐射灯，总计大约有300种。荧光灯的种类有上千种。除了照明，它的用途更广。

电灯的形状也千差万别。小的只有几个毫米，像米粒;大的直径有1～2米，像炮弹。功率小的只有毫瓦级;功率大的有几瓦、几十瓦甚至上万瓦。正在开发的世界最亮灯——直流氩弧灯，功率达300千瓦。

节约能源的灯

电灯诞生以来，人类向着节约能源的方向一步步前进。

最初的灯泡光效只有1.4流明/瓦，现在的白炽灯光效已达到了10流明/瓦。在使用同样电能的情况下，白炽灯比以前的灯亮多了。在白炽灯基础上发展起来的碘钨灯光效为30流明/瓦，又比白炽灯亮得多。将碘钨灯和白炽灯控制在同样亮的情况下，显然是碘钨灯更加省电。

碘钨灯为什么会节能呢？我们知道，白炽灯是热辐射光源，发光体的材料是钨丝。发光体工作温度越高，它的发光效率也就越高。当它能达到绝对温度6500度时，最大的发光量是85流明/瓦。但遗憾的是，钨的熔点只有3650度，而且钨丝在高温下会蒸发，以至影响到灯的寿命。因此，科学家在设计时，把普通的白炽灯发光体的温度控制在2400度左右，光效只有10流明/瓦，寿命为1000小时。

在研究节能灯的道路上，科学家不断探索。他们发现，碘和钨会产生可逆的反应。于是，他们在白炽灯中加入了一点卤元素（碘），制成了碘钨灯。碘钨灯内灯丝蒸发出来的钨，遇到碘元素，就形成易于挥发的碘化钨化合物。同时这些化合物在灯丝附近又被分解，使钨重新回到灯丝上去。这个循环过程使灯丝温度得到提高，发光效率就大大提高了。因此，碘钨灯要比白炽灯节约很多能源。

特殊功效的灯

电灯不仅用于家庭、商店和马路照明，它在各行各业有着广泛的用途。一架现代化的飞机，要用30多种不同的光源。一艘现代化的军舰，要用300～400种光源。在医疗设备如胃镜、腹腔镜探测件上用的灯要做得非常精巧，是一种微粒状的小灯。在运动场地上照明，需要大体积、强功率的灯。

电灯在特殊的岗位上有特殊的作用。紫外荧光灯是杀灭细菌的能手。对于空气、水和物体表面的细菌，用紫外荧光灯照一下，就会变得安全、无毒。因此，它高效、简便的灭菌功能，被广泛应用于医院、生物制品、食品生产、水净化等领域。

奇妙的是，不同波长的荧光灯还有不同的功效。波长为253.7纳米的短波紫外灯，对大肠菌、伤寒菌有杀灭作用;而波长为320纳米的中波紫外灯，对人的身体有保健治疗功能。

我们知道，在矿井下工作的工人，由于长期得不到太阳的照射，往往容易缺钙。怎么办呢？科学家们发现，中波紫外灯可以弥补这个不足。经过中波紫外灯照射之后，能促使人体的麦角甾醇转化为维生素D，促进机体的钙磷代谢，从而获得与太阳光照射同样的效果。

日新月异的灯

在色彩缤纷的灯的世界里，电灯正在不断地更新，各种各样的电灯，不断以新的样式出现在人们的面前。对普通的白炽灯，设计者改变了灯丝结构，充入其他惰性气体，如氪气或氪氮混合气，在灯泡壳内增加红外线反射涂层等，就成为一种新的节能白炽灯。有一种采用反射红外线透射可见光涂层的白炽灯，可节约30%的能源，但这种灯目前价格还比较贵。

碘钨灯在光效和寿命方面比白炽灯高一倍，卤钨灯则做得更加小。小功率的卤钨灯与反射器一起，组成一种密封式的灯具，把它装在矿工的帽子上，在井下使用，效果特别好。

荧光灯的光效比白炽灯高4～5倍。新颖的荧光灯，灯管越来越细，汞放电时的电子温度会上升，产生的紫外线容易激发管壁上的荧光粉，可节电5%～10%。在荧光灯内，采用高光效的荧光粉，它的光效可达90流明/瓦左右。

马路上的照明灯，是车辆和行人夜间行走不可缺少的光源灯。过去一般采用荧光高压汞灯。这种灯由于照明亮度低、汞光谱线中紫外线较多，容易刺激司机的眼睛，引起他们视觉疲劳。现在用的高压钠灯就不会产生眩光作用，它的亮度高、均匀、清晰度好，很受驾驶员的欢迎。即使是在雾天，高压钠灯也能穿透雾层，为道路带来光明。它发出金黄色光线，光效可达110流明/瓦，寿命长达8000小时，是非常理想的路灯。

性能优越的灯

如今LED灯以其优越的性能特点，被广泛应用于生活中，其使用寿命在5万小时以上。未来的电灯将要比它更加优越。

未来的电灯将是长明灯。永久灯外型似白炽灯，其实是一种无极荧光灯。它的管壁也涂有荧光粉，充有一定的汞气，但没有电极和启动器附件。它靠变换电路点燃，在灯泡内形成环形放电区，建立很强的电磁场。在磁力线的作用下，汞蒸气释放出大量紫外线，去激活荧光粉而发光。永久灯没有钨丝，不怕电极被烧断，寿命更长。它使用高频振荡变换电路，比荧光灯更节电，但其发光机理比较复杂。

未来的电灯将是节能灯。正在设计中的异型节能灯，具有较高的光效，比一般日光灯节电50%，寿命长一倍;比白炽灯节电83%，是一种全日光型的荧光灯。7瓦节能灯相当于40瓦的灯泡，11瓦节能灯相当于60瓦灯泡。

未来的电灯将是高效灯。金属卤化物灯将发挥它高光效的特点。随着塑料工业的发展，一种聚碳酸酯塑料将用来制作新颖的灯泡。这种灯，光线扩散均匀，不刺眼睛，又具有耐冲击和重量轻的特点。

灯具革命见证着我国的发展变化，眩光四射的照明已经变得光亮柔和，可以随心所欲地控制调节。照明与科学艺术相结合，给人们的家庭生活带来温馨与幸福。