2、从传统灯泡到固态照明的发展历程

从传统灯泡到固态照明的发展历程

1. 传统照明光源的发展

在爱迪生发明灯泡近三十年后，钨丝灯泡成为商业产品，其发光效率达到10流明/瓦，相比最初的爱迪生灯泡有了约一个数量级的提升。白炽灯基于黑体辐射原理，人们认识到可以通过提高灯丝温度来提高其发光效率，但这会牺牲使用寿命。卤素灯通过在石英外壳内引入少量卤素气体解决了这个问题，使灯泡能在更高温度下工作。同时，从灯丝表面蒸发的钨会与卤素气体重新结合，然后再沉积回灯丝上。这种再生过程利用了微妙的表面化学原理，使灯泡能在更高温度下工作，从而在提高发光效率的同时保持良好的使用寿命，这也是纳米科学的一个奇迹。卤素灯的发光效率约为15 - 20流明/瓦。然而，尽管经过了大量研究，白炽灯的发光效率在过去一个世纪里几乎没有什么改进，它仍然是美国住宅建筑中主要的照明光源，其整体功率转换效率约为5%。

荧光灯方面，或许很少有人知道爱迪生也是荧光灯的发明者之一，他甚至在1896年为X射线荧光灯申请了专利，并于1907年获得批准。但由于X射线作为光源在经济上不可行，爱迪生的这项发明未能成为成功的商业产品。直到1938年，通用电气（GE）成功设计出实用的荧光灯并于当年推向市场。荧光灯的玻璃管内充有少量汞和低压惰性气体（如氩气），玻璃管内壁涂有一层荧光粉。当灯开启时，放电电流使电子碰撞并激发汞原子，汞原子发出的紫外线通过荧光粉转化为可见光。荧光灯的发光效率在60 - 100流明/瓦之间，是商业室内照明的主力军，其整体功率转换效率约为25%。

白炽灯和荧光灯是住宅和商业室内建筑中主要的照明光源，约占照明用电的90%。非建筑照明（如路灯和商业户外照明）则占照明用电的其余部分。总体而言，照明用电约占全球总发电量的20%。