照明與照明的起源

照明與照明的起源

因?yàn)樘?yáng)，才有照明。隨著時(shí)間的推移，有照明，就有照明。光是人類生存與發(fā)展的生命之源,同時(shí)光也改變了人類的生活方式。據(jù)研究,在人類獲得周圍環(huán)境及生存的外界信息中,有80%是通過(guò)光刺激視覺(jué)得到的。而人類對(duì)照明燈具的使用,要追溯到原始人對(duì)篝火的發(fā)現(xiàn)和人類自身對(duì)照明的需求。人類照明最初用的是篝火和火把,篝火是在野外架木材、樹(shù)枝燃燒的火堆,火把也稱單植枝燭,是指用單根植物枝條點(diǎn)燃來(lái)照明,篝火和火把沒(méi)有專門的燈具。早在石器時(shí)代,人類開(kāi)始有目的地使用火,用火取暖﹑烤熟食品,使用松明和人造火把(用動(dòng)物油脂浸漬木條)作為光源,所謂光源就是能發(fā)光的物體,從而揭開(kāi)了照明工程的序幕。1國(guó)外照明光源發(fā)展史15000年前,法國(guó)拉斯科Lascaux巖洞,已出現(xiàn)人類第一盞燈,這種燈是在空心石或貝殼或其他類似物中放入浸滿動(dòng)物油脂的苔蘚等植物,并用于點(diǎn)燃照明的器具。公元前5000年,人類用油脂多的鳥(niǎo)和魚(yú)通過(guò)一燈芯點(diǎn)燃照明,在地中海一帶,人們用芝麻和堅(jiān)果等植物油或魚(yú)油照明。公元前2000年,巴勒斯坦已出現(xiàn)人造燈。大約在公元前7世紀(jì),希臘人已開(kāi)始制作赤土陶器燈以替代手執(zhí)火把。人類的照明方式進(jìn)入了“見(jiàn)光必見(jiàn)燈”的時(shí)代后,火焰是唯一發(fā)出照明光線的來(lái)源,但各種火焰光源有如下缺陷:不安全、不可靠、不清潔,以及發(fā)光效率低下、功率太小和發(fā)光不穩(wěn),無(wú)法在火焰四周加上各種控制光分布的光學(xué)系統(tǒng)從而得到各種配光分布的燈具。到了中世紀(jì),人工照明由簡(jiǎn)單的木柴蘸油演進(jìn)到油燈和蠟燭,大約在蠟燭作為光源的時(shí)期出現(xiàn)了專門的燈具?；鹱鳛檎彰鞴庠匆苍诓粩嗟匮葑?從火把、松節(jié)油火把、蠟燭發(fā)展到煤油燈。1558年,巴黎街道上設(shè)置了裝有松脂或木條的容器,天黑時(shí)點(diǎn)燃松脂或木條照明;1667年冬季,在一些街道上改用油燈照明。在歐洲17世紀(jì)中葉的“洛可可”(Rococo)時(shí)期,水晶燈飾是配用金屬燈架懸掛天然水晶或石英垂飾并燃點(diǎn)蠟燭的照明裝飾燈具。1783年,瑞士化學(xué)家AmiArgand首次在油燈外加裝玻璃燈罩,并配用空芯燈芯。1784年,煤氣開(kāi)始作為照明燃料使用。1792年,WilliamMurdoch發(fā)明了氣體火焰燈(煤氣),這種燈開(kāi)始廣泛推廣應(yīng)用。1804年,德國(guó)發(fā)明家FreidrichWinzer是第一個(gè)獲得煤氣照明專利的人。1810年,DavidMelville是第一個(gè)獲得美國(guó)氣體燈專利的人。1816年,美國(guó)巴爾帝摩(Baltimore)市的街道采用氣燈照明,這種燈是在燃燒之前先將燃料汽化,汽化后再進(jìn)行燃燒。這種燈提高了燃料的利用率,還提高了火焰的溫度,有效地將黑體輻射峰值向可見(jiàn)光譜區(qū)移動(dòng),從而增加火所發(fā)出可見(jiàn)光的效率。這種氣體火焰燈被認(rèn)為是人類利用火作為照明光源的最高水平。在19世紀(jì)初期,美國(guó)及歐洲的街道主要采用氣體火焰燈照明,直到1879年白熾燈發(fā)明的實(shí)用化,氣體火焰燈才逐漸退出歷史舞臺(tái)。進(jìn)入19世紀(jì),人類開(kāi)始步入電氣照明時(shí)代,人造照明光源經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段:白熾燈、熒光燈、氣體放電燈和半導(dǎo)體固體光源,人造光源有效避免了火焰光源的缺陷,既保持“見(jiàn)光就見(jiàn)燈”的同時(shí),又使照明逐漸向“有光必有燈”的方向發(fā)展。1802年,理特發(fā)現(xiàn)紫外線,但直至20世紀(jì)30年代,第一只紫外燈管才被研制出來(lái)。1802年,英國(guó)HumphreyDavy在英國(guó)皇家學(xué)院闡述了人造電光源設(shè)想。同年,俄國(guó)彼德羅夫教授論述了碳極電弧發(fā)光現(xiàn)象,并提出了弧光照明,這是人類關(guān)于電光源照明的最早言論。1809年,英國(guó)HumphreyDavy礦燈的發(fā)明者——化學(xué)家HumphreyDavy用2000個(gè)伏打電池進(jìn)行了類似的碳極電弧發(fā)光試驗(yàn)。1842年,法國(guó)人在弧光裝置上加上鐘表裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)碳棒間距離,第一只碳極弧光燈誕生。1867年,CharlesWheatstone和WernerSiemens發(fā)明了自激發(fā)(self-excited)發(fā)電機(jī),電弧燈開(kāi)始照亮法國(guó)巴黎街道,取代了幾萬(wàn)盞煤氣燈,見(jiàn)圖1。1876年,俄國(guó)技師雅布洛奇可夫?qū)」鉄暨M(jìn)行了重要改進(jìn),兩根碳棒輪流作為陰陽(yáng)極,保證了兩根炭棒燒損速度相等,兩根垂直的碳棒像蠟燭一樣發(fā)光,燃燒時(shí)間為2h,俗稱為“電燭”,其光效率達(dá)40~60lm/W,但其缺點(diǎn)是壽命短,輻射大量的紫外線,并釋放有害氣體,在白熾燈出現(xiàn)后,全部被淘汰。1879年,美國(guó)的CharlesF.Brush發(fā)明了用于街燈的碳電弧燈。電應(yīng)用于照明是從碳極弧光燈開(kāi)始的,碳極弧光燈的問(wèn)世開(kāi)辟了電光源照明的新時(shí)代,它標(biāo)志著人類實(shí)現(xiàn)了由電到光的轉(zhuǎn)化過(guò)程。1815年8月以后,英國(guó)化學(xué)家HumphreyDavy研制出煤礦安全燈,避免了煤礦瓦斯爆炸,這種燈沿用到20世紀(jì)30年代。此后,被電池?zé)糁饾u取代。1851年,英國(guó)倫敦海德公園落成了國(guó)際博覽會(huì)展廳——水晶宮,夜晚以鑄鐵為支架的大玻璃罩屋面將室內(nèi)光明透射到戶外,整個(gè)建筑晶瑩透亮,成為當(dāng)時(shí)倫敦的一大景觀,這也是最早的內(nèi)透光夜景照明形式。1853年,煤油燈開(kāi)始在德國(guó)推廣應(yīng)用。1854年,德國(guó)HenricqGoebel首次研制出竹制碳絲玻璃燈泡。1857年,法國(guó)物理學(xué)家AlexandreE.Becquerel分析了熒光和磷光現(xiàn)象,并從理論上預(yù)測(cè)了可制作熒光燈管,這一熒光燈管同今天的熒光燈管相似。他也進(jìn)行了在放電管上涂有發(fā)光材料的實(shí)驗(yàn),這一試驗(yàn)工藝在后來(lái)的熒光燈研究中得到進(jìn)一步的發(fā)展。1875年,加拿大多倫多的HenryWoodward和MatthewEvans獲得白熾燈專利。1878年,英國(guó)物理家JosephSwan和美國(guó)發(fā)明家托馬斯·愛(ài)迪生(ThomasAlvaEdison)各自獨(dú)立地研制出具有實(shí)用意義的真空白熾燈泡,這一技術(shù)類似于德國(guó)HenricqGoebel的發(fā)明,圖2為愛(ài)迪生研制的鉑絲白熾燈。1879年10月,愛(ài)迪生小組研制出壽命為14h的真空碳絲白熾燈,12月開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn),其碳絲是用棉線燒成的,第二年即在1880年,改為竹子燒制,并首先在“S.S.Columbia”號(hào)蒸汽船中實(shí)現(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用;從1880年到1893年,白熾燈燈絲為竹制燈絲,圖3是1884~1886年間的銅頭竹碳絲白熾燈圖片,碳絲白熾燈結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖4,1880年,愛(ài)迪生白熾燈獲得美國(guó)專利USP223898授權(quán)。1891年,荷蘭皇家飛利浦電子集團(tuán)(簡(jiǎn)稱飛利浦公司)開(kāi)始生產(chǎn)白熾燈泡。從1878年到1928年,愛(ài)迪生申請(qǐng)了電燈的相關(guān)專利1093個(gè),從此取代了傳統(tǒng)的火焰光源,引發(fā)了一場(chǎng)照明技術(shù)的革命,開(kāi)創(chuàng)了人類電光源照明的新時(shí)代。這一時(shí)期除了愛(ài)迪生小組進(jìn)行白熾燈研究外,還有美國(guó)的MosesFarmer,WilliamSawyer,AlbonMan和HiramMaximEdison及英國(guó)的St.GeorgeLane-Fox和JosephSwan等人。一百多年來(lái),白熾燈成了人們生活中必不可少的東西,最初碳絲白熾燈光效只有1.4lm/W。1900年,成熟的碳絲白熾燈發(fā)光效率為3.5lm/W。1898年,澳大利亞CarlAuervanWelsbach研制出鋨絲白熾燈,其發(fā)光效率為5.5lm/W,但成本高。1902年,德國(guó)WernervonBolton和OttoFeuerlien研制出鉭絲白熾燈,其發(fā)光效率為5lm/W。1904年,三種不同非螺旋型鎢絲燈已出現(xiàn)在歐洲市場(chǎng),其發(fā)光效率為8lm/W,見(jiàn)圖5。1910年,美國(guó)通用電氣GE公司(1892年,由美國(guó)的三大照明公司中的Edison公司和Thomson-Houston公司合并而成)的WilliamD.Coolidge研制出鎢絲白熾燈;圖6為1911年Osram公司生產(chǎn)的40W鎢絲燈,鎢絲燈的光效和壽命比碳絲燈又提高了一個(gè)水準(zhǔn),其發(fā)光效率為10lm/W,用鎢絲作燈絲制作白熾燈,這是照明技術(shù)發(fā)展史上的又一座里程碑,鎢絲的引進(jìn)使得白熾燈在同煤油燈、煤氣燈、汽油燈的競(jìng)爭(zhēng)中取得了決定性的勝利;目前的白熾燈泡發(fā)光效率為14lm/W,壽命約為1000~1500h,但白熾燈用電能轉(zhuǎn)換為光能的平均效率只有10%,其余90%的能量被浪費(fèi)。1901年11月,美國(guó)工程師PeterCooperHewitt水銀燈專利獲得批準(zhǔn),這種燈是熒光燈前身,也是首只使用汞蒸氣的弧光燈,但水銀燈發(fā)出的是耀眼的藍(lán)綠色光,其顯色指數(shù)不高,曾用于道路照明和黑白影室攝影,見(jiàn)圖7。GeorgeWestinghouse和PeterCooperHewitt組建了美國(guó)著名的照明公司W(wǎng)estinghouse公司,圖8為1936年GE公司生產(chǎn)的S-2型85W紫外太陽(yáng)燈。1906年,美國(guó)照明工程協(xié)會(huì)成立,它關(guān)注照明光對(duì)人的視覺(jué)影響,GE公司MatthewLuckiesh提出照明為視覺(jué)科學(xué)(TheScienceofSeeing);同年,底庫(kù)赫和雷欣斯凱發(fā)現(xiàn)了高壓汞蒸氣放電現(xiàn)象。1910年,法國(guó)科學(xué)家GeorgesClaudé研制出氖放電燈-霓虹燈,其發(fā)光效率為15lm/W,同年12月,他將其制造的第一只商業(yè)性霓虹燈安裝在巴黎的皇宮大廈;1915年,他的霓虹燈發(fā)明獲得專利授權(quán),他開(kāi)創(chuàng)了霓虹燈廣告標(biāo)識(shí)的新時(shí)代,早期的霓虹燈充的是氖氣(Neon),霓虹為氖氣“Neon”的發(fā)音。霓虹燈的第二位成員是陰極輝光放電型霓虹燈,它是由美國(guó)GE公司的DanielMacFarlanMoore發(fā)明的。到20世紀(jì)30年代,研制出色彩豐富的熒光粉發(fā)光型霓虹燈,圖9為Osglim公司1935年生產(chǎn)的5W蜂巢霓虹燈,燈中字符為N。圖10為1975年GEC公司生產(chǎn)的NE/H型400W線型泛光照明燈。至20世紀(jì)70年代,霓虹燈開(kāi)始應(yīng)用稀土三基色熒光粉。1913年,市場(chǎng)上出現(xiàn)了美國(guó)通用電氣GE公司IrvingLangmuir(蘭米爾)研制出的功率大、壽命長(zhǎng)、效率高的充氮?dú)饴菪捂u絲燈泡,這種燈減少了熱傳導(dǎo)損失,其發(fā)光效率不小于12lm/W,其商標(biāo)為“Mazda”;并且他還發(fā)明了小功率、高效率的充氖氣燈泡。1936年,人們研制出雙螺旋燈絲,提高了充氣白熾燈的工作溫度及其發(fā)光效率,圖11為1919年P(guān)hilips公司生產(chǎn)的100W充氣鎢絲燈。1917年,愛(ài)因斯坦提出了輻射吸收及發(fā)射理論,這是激光技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1923年,康普頓和范沃希斯研制出發(fā)出黃色光的低壓鈉燈,其發(fā)射波長(zhǎng)為589.0nm和589.6nm。1932年,英國(guó)的GE公司、荷蘭Philips公司和德國(guó)的Osram公司合作生產(chǎn)出低壓鈉燈,荷蘭人首先開(kāi)始在街道上用低壓鈉燈照明,其發(fā)光效率為40lm/W,到1960年,其發(fā)光效率為100lm/W。1964年,SOX型低壓鈉燈使用金屬氧化物薄膜后,其光效顯著提高,這是因?yàn)榻饘傺趸锉∧?duì)紅外光有較高的紅外反射特性而對(duì)可見(jiàn)光有較大的透光率。1964~1966年,采用錫氧化物薄膜的SOX型低壓鈉燈已出現(xiàn)在市場(chǎng)上,圖12為典型的SOX型結(jié)構(gòu)圖,圖13為1966年P(guān)hilips公司生產(chǎn)的SOX型40W涂有錫氧化物紅外薄膜的低壓鈉燈。1983年,改進(jìn)的SOX-E型低壓鈉燈發(fā)光效率達(dá)200lm/W。1932年,英國(guó)的GE公司研制出螺旋插座高壓汞燈,其發(fā)光效率為40lm/W,1937年125W石英MB型高壓汞燈投入生產(chǎn),并開(kāi)始大量用于道路照明,但高壓汞燈的光效和顯色指數(shù)不佳,圖14為Mazda公司在1947年生產(chǎn)的MB/V型80W高壓汞燈圖片。1932年,飛利浦(Philips)公司推出100W高壓鈉燈,見(jiàn)圖15,其電流為0.6A,光效為62lm/W,見(jiàn)圖16。1962年,美國(guó)GE公司宣布研制出新型高壓鈉燈HPS;1965年開(kāi)始銷售高壓鈉燈;1967年進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),它的光效大于100lm/W,壽命大于2000h。如今高壓鈉燈光效達(dá)到120~150lm/W,壽命可達(dá)20000h,為白熾燈的10~15倍,相當(dāng)于當(dāng)時(shí)廣泛用于道路照明高壓汞燈光效的3~4倍,它為道路照明提供了一種新的高光效長(zhǎng)壽命的光源。在1973年世界性的能源危機(jī)之后,高壓鈉燈的應(yīng)用更為廣泛,并在很多場(chǎng)合取代了高壓汞燈。另一種高效低壓鈉燈的發(fā)展也極為迅速,它的光效高達(dá)180~200lm/W。20世紀(jì)30年代,低壓鈉燈和高壓汞燈開(kāi)始用于街燈照明,科學(xué)家開(kāi)始研究光致發(fā)光機(jī)理,并研制出攝影用化學(xué)閃光燈。1934年,美國(guó)科學(xué)家ArthurCompton向GE公司報(bào)告,發(fā)現(xiàn)了綠色熒光燈,其發(fā)光效率為3.0lm/W。1935年9月,美國(guó)GE公司GeorgeE.Inman和RichardThayer突破了啟動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與制作大關(guān),制作出實(shí)用的熒光燈照明系統(tǒng),這種熒光燈是在水銀燈管內(nèi)壁涂上熒光物質(zhì),1936年,美國(guó)GE公司研制的涂覆磷酸鹽低壓熒光燈在美國(guó)照明協(xié)會(huì)和海軍展示;1938年,這種熒光燈開(kāi)始銷售;1939年,美國(guó)GE公司和Westinghouse公司在紐約世界博覽會(huì)和舊金山金門博覽會(huì)展示了直徑為38mm的熒光燈,光效為40lm/W;1941年10月,GeorgeE.Inman的美國(guó)專利USP2259040(專利申請(qǐng)日期為1936年4月)授權(quán)。由于熒光燈輸出光與日光相似,因此又稱為“日光燈”,從此日光燈開(kāi)始了廣泛的應(yīng)用,其光效從最初的30lm/W逐步提高至目前的105lm/W。圖17為1950年GE公司的14WMazda熒光燈。實(shí)際上,20世紀(jì)20年代末期美國(guó)的GE公司和Westinghouse公司以及30年代初的法國(guó)都進(jìn)行了在霓虹管涂覆磷酸鹽實(shí)驗(yàn);1927年,德國(guó)科學(xué)家EdmundGermer,FriedrichMeyer和HansSpanner研制的實(shí)驗(yàn)型熒光燈獲得美國(guó)專利授權(quán),專利號(hào)為USP2182732,美國(guó)GE公司為研制出實(shí)用的熒光燈購(gòu)買了這一專利;而愛(ài)迪生在1896年就申請(qǐng)了熒光燈專利,1907年10月授權(quán),專利號(hào)為USP865367,不過(guò)是通過(guò)X射線激發(fā),并由此發(fā)明了熒光燈。1936年,在居里夫人巴黎實(shí)驗(yàn)室工作的喬治·優(yōu)斯特里安發(fā)現(xiàn)了硫化鋅在交變電場(chǎng)中的發(fā)光現(xiàn)象,這是一種電場(chǎng)激勵(lì)發(fā)光的電光效應(yīng),稱為電致發(fā)光或場(chǎng)致發(fā)光,簡(jiǎn)稱EL(Electroluminesence)。20世紀(jì)50年代初,科學(xué)家開(kāi)始研究場(chǎng)致發(fā)光機(jī)理,1958年,研制出實(shí)用的場(chǎng)致發(fā)光板(EL光源)。背光源最早產(chǎn)生于20世紀(jì)二戰(zhàn)時(shí)期,用于軍用設(shè)備上的儀表顯示。1948年,西德Osram公司研制出碳短弧光燈,并在1951年開(kāi)始銷售碳短弧光燈,這是第一種用于投影的光源;1967年2月21日,ElmerFridrich制備的短弧氙燈獲得美國(guó)專利授權(quán),專利號(hào)為USP3305289,這種燈已用于汽車前燈照明,圖18為1972年Thorn公司生產(chǎn)的CSI型1000W短弧氙燈。到20世紀(jì)70年代,研制出短弧金鹵燈,這種燈具有更高的發(fā)光效率、更好的顯色指數(shù)和更長(zhǎng)的使用壽命。1953年,A.B.Bernanose等人最初在蒽單晶片的兩側(cè)加400V的直流電壓時(shí)觀測(cè)到發(fā)光現(xiàn)象,這是人類首次發(fā)現(xiàn)了有機(jī)材料的電致發(fā)光現(xiàn)象。1959年4月21日,GE公司ElmerG.Fridrich和EmmettWiley的鹵鎢燈獲得專利授權(quán),專利號(hào)為2,883,571,ElmerG.Fridrich等人研制出第一只鹵鎢循環(huán)白熾燈——碘鎢燈,這是在石英泡殼的鎢絲燈中充入鹵化物,從而使其發(fā)光效率提高了1倍,達(dá)到20lm/W,壽命延長(zhǎng)了1倍以上,長(zhǎng)達(dá)2000~3000h,并具有較高的顯色指數(shù),圖19為現(xiàn)今的碘鎢燈。1963年,發(fā)明了溴鎢燈。1966年3月26日,FrederickMosby發(fā)明的鹵鎢A燈獲得授權(quán),專利號(hào)USP為3243634,這種鹵鎢A燈可直接安裝在白熾燈的螺紋插座上,見(jiàn)圖20。1980年,美國(guó)Duro-Test公司推出二向色涂層球形燈,這種燈反射紅外光而透過(guò)紅外光,從而提高燈絲溫度和發(fā)光效率,見(jiàn)圖21。1962年,美國(guó)GE公司宣布研制出金鹵燈,并在1964年應(yīng)用于世界博覽會(huì)上。1972年,德國(guó)慕尼黑奧運(yùn)會(huì)第一次使用金屬鹵化物燈作為體育場(chǎng)館照明?，F(xiàn)今的金鹵燈光效在80lm/W以上,金屬鹵化物燈的雛型可追溯到1912年GE公司CharlesProteusSteinmetz的美國(guó)授權(quán)專利USP1025932。在20世紀(jì)50年代末期,西德的OttoNeunhoeffer及PaulSchultz等人都進(jìn)行了金屬鹵化物燈研究;1960年,GE公司的物理學(xué)家GilbertReiling采用鈉和鉈進(jìn)行了金屬鹵化物燈試驗(yàn);1961年,GilbertReiling申請(qǐng)了現(xiàn)今的金屬鹵化物燈專利,1966年授權(quán),專利號(hào)為USP3234421。圖22為1965年Sylvania公司生產(chǎn)的單端Na-Sc型400W金鹵燈。1965年,Monsanto和惠普HP公司推出了用GaAsP材料制作的商用化紅色LED,其光效為0.1lm/W;1968年,利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達(dá)到了1lm/W,并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃色光,圖23為1969年MonsantoMV2型的紅色LED;1971年,研制出具有相同效率的GaP綠色LED,圖24為L(zhǎng)ED基本結(jié)構(gòu)示意圖;1991年,日本Nichia(日亞)公司研制出藍(lán)色LED;1996年,日本Nichia(日亞)公司研制出白色LED,圖25為1996年研制成功的InGaN基LED。20世紀(jì)60年代,研究表明熒光燈的發(fā)光性能與使用的電源頻率有很大關(guān)系,頻率越高熒光燈發(fā)出的光通量越多。1973年,稀土三基色熒光燈問(wèn)世,其顯色指數(shù)Ra值為84,而普通熒光燈的顯色指數(shù)為63,目前稀土三基色熒光燈顯色指數(shù)Ra已達(dá)98。20世紀(jì)70年代末期,Philips公司推出了直徑為26mm、功率為36W的細(xì)管徑直管熒光燈T8,其光效比直徑為38mm的熒光燈T12提高近20%,這一時(shí)期熒光燈用高頻電子鎮(zhèn)流器也研制成功;1976年,GE公司的EdwardHammer研制出螺旋形燈,即緊湊型熒光燈,見(jiàn)圖26;1978年,Philips公司采用三基色熒光粉研制出細(xì)管徑緊湊型高效節(jié)能熒光燈——PL燈以及與白熾燈使用方法相同的內(nèi)藏鎮(zhèn)流器的SL燈,光效達(dá)到50lm/W以上,這一光效值是白熾燈的4~6倍,從而開(kāi)創(chuàng)了用緊湊型熒光燈CPL(單端熒光燈)代替白熾燈的新時(shí)代。20世紀(jì)90年代中期,出現(xiàn)了可調(diào)光的熒光燈用電子鎮(zhèn)流器。1974年,國(guó)際照明委員會(huì)CIE正式公布了評(píng)價(jià)光源顯色指數(shù)的方法。1979年,中國(guó)香港的C.W.Tang發(fā)現(xiàn)了有機(jī)蓄電池的發(fā)光現(xiàn)象,并開(kāi)始了對(duì)有機(jī)電致發(fā)光(OLED)的研究,1987年,C.W.Tang和VanSlyke研制出具有雙層結(jié)構(gòu)的EL器件,獲得了較高的發(fā)光亮度(1000cd/m2),并證明了小分子有機(jī)材料與金屬半導(dǎo)體類似,能在電場(chǎng)作用下發(fā)光,亮度高,工作電壓低,電光轉(zhuǎn)換效率高。20世紀(jì)80年代,出現(xiàn)了LED背光源。1981年,英國(guó)Thorn照明公司在Hannover世界照明博覽會(huì)展示了第一只TSH陶瓷金鹵燈,其外觀見(jiàn)圖27,其功率為150W。最早的金鹵燈專利出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代。圖28為1997年P(guān)hilips公司生產(chǎn)的CDM-TD型150W雙端金鹵燈。1986年,日本明拓公司發(fā)明了導(dǎo)光板照明技術(shù)。1990年,日本松下公司首先推出燈具一體化的無(wú)極熒光燈,而無(wú)極燈的研制始于20世紀(jì)70年代,1976年,Philips公司的JanHasker申請(qǐng)了無(wú)極燈專利,專利號(hào)為USP4101185。現(xiàn)今的電磁感應(yīng)無(wú)極熒光燈見(jiàn)圖29。1991年,美國(guó)環(huán)境保護(hù)署首先發(fā)起實(shí)施“綠色照明”計(jì)劃,提出“在保證照明質(zhì)量的前提下,節(jié)約照明用電,減少因發(fā)電產(chǎn)生的SO2,CO2,NO2等廢氣和飄塵,達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的”。1990年7月,美國(guó)Fusion照明公司的MichaelUry和JimDolan進(jìn)行了球形硫燈試驗(yàn),這種燈發(fā)出了可見(jiàn)光,并帶有少量紫外和紅外光,微波硫燈見(jiàn)圖30。1992年,國(guó)際電光源科技界提出了微波硫燈的新概念,在石英泡殼內(nèi)充填硫和低壓氬氣,在頻率為2450MHz微波驅(qū)動(dòng)下,通過(guò)硫分子的振動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能的躍遷,微波硫燈輻射出連續(xù)的可見(jiàn)光光譜。1994年,美國(guó)Fusion公司發(fā)明并推出了首個(gè)微波硫燈照明系統(tǒng),其功率為3400W,其光效達(dá)120lm/W,壽命為60000h,顯色指數(shù)為86,色溫為6000K,其輻射光譜接近太陽(yáng)光譜,可在很大范圍內(nèi)調(diào)光,并在任意方向點(diǎn)燃。1995年,荷蘭飛利浦(Philips)公司開(kāi)發(fā)超高壓汞燈成功,其極距約為1.3mm,功率100W燈的壽命達(dá)12000h,在燈工作時(shí),汞蒸氣壓可達(dá)200atm,由于汞蒸氣壓愈高,燈的亮度也越高,而且汞原子譜線寬度變大,分子連續(xù)譜與帶電粒子復(fù)合光譜也更強(qiáng),特別是595nm以上的紅光輻射隨燈內(nèi)工作壓強(qiáng)增大而增強(qiáng),從而提高燈的顯色性。1998年,白光LED的光效只有5lm/W;1999年,光效已達(dá)到15lm/W,這一值與家用白熾燈相近;2000年,白光LED的光效達(dá)到25lm/W,這一指標(biāo)與鹵鎢燈相近。2003年,美國(guó)Cree公司推出了光效達(dá)65lm/W白光LED;2005年,美國(guó)Cree公司推出了光效達(dá)70lm/W白光LED,工作電流為350mA。2006年6月,日本Nichia公司開(kāi)始提供光效為100lm/W的白光LED。2007年,Osram公司研制出高亮度白光LED,其光效接近130lm/W,圖31為InGaN藍(lán)光晶粒涂上一層釔鋁石榴石YAG熒光材料發(fā)出白光的LED發(fā)光原理圖。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,研制開(kāi)發(fā)出多種半導(dǎo)體發(fā)光材料,LED輸出光開(kāi)始只有紅、黃和綠三種顏色,