灯的发展过程是怎么的?

普灯的发展历程

物理学教授的大胆畅想1802年，在俄国的彼得堡外科医学院，一名叫作彼德罗夫的物理学教授宣布，他打算“以电取光”。在篝火、松明、动植物油以及燃气还是主要照明方式的19世纪初期，在电流还是一件新鲜事物的前提下，这一决定无异于天方夜潭。但是彼德罗夫的热情并没有被众人的冷嘲所压熄，因为在不久前，美国物理学家富兰克林用放风筝的方法引出火花一事让他受到启发：电池组两端在被导线连接时所产生的电火花，能不能变成持久的灯光，以供照明之用？为了达到预想的效果，彼德罗夫进行了不懈的努力。尽管在临死前始终没有见到“持久的灯光”，但彼德罗夫发现了“电弧”———“如果把两根炭棒彼此接近，那么在它们中间就出现了非常明亮的白色光或白色火焰，这就使炭棒很快地或者慢慢地燃烧掉，并且可以完全照亮黑暗的大房间。”这是关于电气照明的最早言论。电弧的发现，标志着人类在由电到光的转化过程中迈出了具有决定性意义的一步。
从弧光灯到白炽灯
差不多在同一时期，1809年正在埋头进行电化学研究的英国著名化学家戴维也发现了电弧。他亲手做了个很大的蓄电器，动用了2000个伏打电池，得到了更强烈更明亮的弧光。
彼德罗夫和戴维的实验装置较为相似，这实际是一种新灯———炭极弧光灯的雏形。当时这种灯采用一般木炭做成的炭棒，烧损过快，耀眼的弧光仿佛昙花一现。
大约在30年后，有人想起并应用了坚硬致密的焦炭来替代一般的木炭。由于焦炭比木炭燃烧慢，弧光闪亮的时间也就延长了许多。
后来法国科技人员给弧光装置装上一种钟表装置，使它能够自动调节两根炭棒间的距离。这样，第一只炭极弧光灯正式诞生了。
1876年，俄国电工技师雅布洛奇可夫又对弧光灯进行了较大改革。他取消了复杂的钟表机关和磁铁灯调节装置，而让两根炭棒并排竖立，中间隔着一块用黏土或石膏做成的绝缘片。他还采用一种装置，能够不断改变电流的方向，使两根炭棒交替地充当阳极和阴极，这样两根炭棒的烧损速度就基本相同，而他们端头之间的距离也就可以保持不变了。由于这两根并排竖立的炭棒在发光的时候像蜡烛一样，人们就给它取了个好听的名字“电烛”。电烛发出美丽的淡红色或淡紫色的光，每支能持续发光两小时左右。
在19世纪70年代的后几年里，电烛曾经风行一时。由法国通用电气协会投资制造的电烛，曾被用作路灯一支支地点燃在大街上，单单巴黎一个城市就用了成千支电烛，代替了街道上原有的7万盏煤油灯，使热闹繁华的巴黎成了名副其实的不夜城。电烛还照亮了英国伦敦和古老波斯的街道，也在罗马大剧院和柬埔寨王宫上空闪闪发光……
弧光灯的问世开辟了电气照明的新时代，在人类照明史上具有预示性的伟大意义。弧光灯由于光度强，发光效率高，显色性好，在印刷制版、电影放映等领域具有不可比拟的优势，直到今天仍占据着一席之地。但是电烛的耗电量大，寿命短暂，还会产生有害气体，所以在白炽灯出现以后，它在照明领域里几乎销声匿迹了。
1879年，爱迪生在前人研究实践的基础上，制造了世界上第一批可供实用的炭丝白炽灯。爱迪生利用改进的炭化方法，把一截棉线撒满炭粉，弯成马蹄形，装到陶土坩埚里高温加热做成灯丝，再把灯丝密封到玻璃泡里，细致地抽去里面的空气。在当年的10月21日，这个灯泡开始点亮，持续发光45个小时！爱迪生在白炽灯的创制过程中作出了巨大贡献。
由稚嫩走向成熟
白炽灯的光辉深入人心，先后有一大批发明家投身到白炽灯的改进事业中。事实上在炭丝白炽灯诞生以前，人们就试着用各种难熔的金属做灯丝，而在白炽灯问世之后，人们寻求理想状态中的灯丝更是不遗余力。终于在20世纪的第9个年头，美国人柯里奇找到了性能极佳的灯丝材料———钨。钨有许多显著特点，它比其他任何一种金属元素的熔点都要高，并且它在受热时蒸发量较小，因此在用作灯丝的材料中，钨是再合适不过的。用钨丝充当灯丝制作白炽灯，这是照明技术发展史上的一座里程碑。钨丝的引进使得白炽灯在同煤油灯、煤气灯、汽油灯的竞争中取得了决定性的胜利；钨丝的应用有力地促进了电气照明工业的发展，开辟了电气照明技术的新纪元。
白炽灯的改进工作并没有故步自封。1913年，兰米尔首次往玻壳里充入氮气，这是继灯丝由炭丝改为钨丝之后，白炽灯的又一重要革新。玻壳里充入氮气，灯丝周围就形成一薄层稳定的气体保护层，使灯丝能够在更高的温度下工作，并有效抑制了钨丝的蒸发，克服了钨丝在使用过程中的性能缺陷（直到今天，充气仍然是灯泡制作过程中一道重要工序）。
之后，为了提高白炽灯的发光效率，延长灯泡的使用寿命，人们再次在灯丝的成分和结构上下足了工夫。发明家们引进了一种新元素———铼。铼的优势在于不仅熔点高、耐腐蚀，而且机械性能好，电阻率比钨高得多。钨丝镀上铼后，强度和电阻大大加强，寿命可以延长5倍！与此同时，人们开始把灯丝制成螺旋形，这样做一方面可以缩小所占空间，提高发光效率，另一方面又能继续降低钨的蒸发，延长使用年限，可谓一举两得。1936年，人们制成了双螺旋灯丝，使充气白炽灯的工作温度提高到2500°以上，而摄影用的白炽灯甚至达到了3000°：第一代白炽灯成熟了。
在整个20世纪直至21世纪，白炽灯一直是照明器具大家族里一道亮丽的风景线。尽管在今天的生活中已经出现了比白炽灯更加出色的荧光灯、日光灯、霓虹灯……但是在普通人的家居生活中，普通白炽灯仍然发挥着不可替代的作用。