Lịch sử phát triển của ánh sáng

Như bạn có thể tưởng tượng, ánh sáng đã đi một chặng đường dài để đến được ngày hôm nay. Hãy xem sơ đồ này của họa sĩ minh họa người Pháp thế kỷ 20 Maurice Dessertenne:

Lịch sử công nghệ chiếu sáng

1: Tiền sử, 2-3: Ai Cập (Circa 400BC), 4-5: Assyrian, 6-13: La Mã, 14-15: Carthaginian, 16-17: Merovingian, 19-20: Thế kỷ 11, Thế kỷ 21: 12, 22: Thế kỷ 13, 23-24: Thế kỷ 14, 25-27: Thế kỷ 15, 28: Thế kỷ 16, Thế kỷ 29: 17, 30-31: Thế kỷ 18, 32-54: Thế kỷ 19 và 20

Khi bạn nghĩ về ánh sáng, điều quan trọng là phải nghĩ đến ba điều khác nhau: nguồn nhiên liệu, đèn điện và công nghệ được sử dụng để tạo ra ánh sáng khả kiến. Chúng ta sẽ chạm vào ba vật phẩm đó khi chúng ta nhìn vào sự phát triển của ánh sáng từ khi ra đời đến cuộc cách mạng hiện đại đang diễn ra với công nghệ LED thế kỷ 21:

 Ánh sáng tự nhiên: Nguồn sáng quan trọng nhất là mặt trời và có lẽ việc sử dụng ít nhất ánh sáng dồi dào này là kiến ​​trúc được thiết kế để tận dụng lợi thế của nó. Một trong những ví dụ nổi tiếng nhất về kiến ​​trúc lịch sử sử dụng ánh sáng ban ngày thông qua thiết kế của nó là Pantheon. Có lẽ thành tựu kiến ​​trúc quan trọng nhất từ ​​Đế chế La Mã, Pantheon được thiết kế gần như hoàn toàn xung quanh vòng tròn ngoài trời trên đỉnh vòm của nó.

• Ngọn đuốc: Theo Hiệp hội kỹ thuật chiếu sáng, Nỗ lực đầu tiên về chiếu sáng nhân tạo xảy ra khoảng 70.000 năm trước. Chiếc đèn đầu tiên được phát minh làm bằng vỏ sò, đá rỗng hoặc vật thể không cháy tương tự khác chứa đầy vật liệu dễ cháy (có thể là cỏ khô hoặc gỗ), rắc mỡ động vật (chất lỏng nhẹ hơn ban đầu) và đốt cháy. Ngọn đuốc cầm tay và tòa nhà gắn kết tiến triển vượt xa khởi đầu thô sơ của chúng nhưng các nguyên tắc cơ bản vẫn giống nhau: nguồn nhiên liệu là một số loại dầu, sáp hoặc vật liệu dễ cháy được bao quanh bởi vật liệu không bắt lửa.

• Nến & Giới thiệu Bấc: Như bạn có thể mong đợi, công nghệ như thông gió (ví dụ ống và ống khói) đã cải thiện đáng kể khả năng sử dụng lửa hiệu quả để thắp sáng. Tuy nhiên, có lẽ tiến bộ công nghệ quan trọng nhất là sự ra đời của bấc để sản xuất nến. Bấc kết hợp với các vật liệu nến ban đầu như sáp ong hoặc mỡ động vật (một dẫn xuất của mỡ động vật) sau đó đại diện cho sự tiến bộ ánh sáng công nghệ quan trọng nhất kể từ khi phát hiện ra lửa. Theo tác giả Patricia telesco, người giữ nến có niên đại từ thế kỷ thứ IV trước Công nguyên đã được tìm thấy ở Ai Cập. Cô ấy tin rằng người Hy Lạp và La Mã đã giới thiệu bấc cho ý tưởng của người Ai Cập về ánh sáng bằng mỡ động vật. Các xã hội châu Á đã tách riêng nến ra khỏi mỡ cá voi từ đầu năm 200 trước Công nguyên

Nến sáp ong Oberflacht từ thế kỷ 6/7 sau công nguyên

Bạn có biết không? Từ nến bắt nguồn từ tiếng Latin từ Incaendium, có nghĩa là lửa rừng, sức nóng hoặc ngọn đuốc. Những cây nến sáp ong lâu đời nhất còn sót lại là những cây nến Oberflacht được tìm thấy trong nghĩa địa của người Ai Cập ở Seitingen-Oberflacht, Kreis Tuttlingen, Đức, hiện họ đang cư trú tại Bảo tàng Bang Wurm ở Đức.
Những tiến bộ lớn tiếp theo trong chiếu sáng (đèn khí đốt và đèn điện) đã xảy ra theo trình tự cách nhau gần một thế kỷ với sự ra đời và tiến bộ của cuộc cách mạng công nghiệp. Những lợi thế chính cho gas (rào cản để nhập điện) bao gồm cơ sở hạ tầng đã có sẵn vào thời điểm đèn điện xuất hiện và khả năng sử dụng cho mục đích kép (gas cũng có thể được sử dụng để nấu ăn). Chúng ta hãy thảo luận từng cái một.

• Đèn khí đốt: Ánh sáng khí được phát triển ở Anh vào năm 1790 và được giới thiệu đến Hoa Kỳ ngay sau đó bởi William Murdoch. Phố Pelham ở Newport, Rhode Island là đoạn đường đầu tiên ở Mỹ giới thiệu đèn khí đốt của Murdoch (chúng được lắp đặt vào năm 1792). Chỉ một vài thập kỷ sau, nhiên liệu khí đã được sử dụng để thắp sáng đường phố tại các thành phố lớn phía đông của Hoa Kỳ như Philadelphia và Baltimore. Bạn có thể đọc toàn bộ lịch sử chiếu sáng đường phố ở Mỹ tại đây. Các loại khí khác nhau đã được sử dụng trong những năm qua để bao gồm metan, axetylen, butan, propan, hydro và khí tự nhiên. Sự phát triển của đèn khí đốt và cơ sở hạ tầng để hỗ trợ chúng ở các thành phố và vùng ngoại ô đã phản ánh những tiến bộ của thời đại trong sản xuất nhiên liệu hydrocarbon (sản xuất và chưng cất than và dầu mỏ).

• Đèn điện: Đèn điện đầu tiên được tạo ra bởi người Anh Humphry Davey. Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Davy, đã trình diễn ánh sáng sợi đốt đầu tiên cho Viện Hoàng gia ở Anh, sử dụng một bộ pin và hai thanh than. mà vẫn đang được sử dụng ngày nay).

Đèn sợi đốt của Humphry Davy

Có lẽ người đàn ông nổi tiếng nhất về sự phát triển của bóng đèn điện và cơ sở hạ tầng để hỗ trợ họ là nhà phát minh người Mỹ Thomas Edison. Năm 1879 Edison đã bắt đầu phát minh ra một bóng đèn điện lâu dài có thể cạnh tranh với ánh sáng khí (đặc biệt là sử dụng trong nhà). Nguyên mẫu thành công đầu tiên của ông là vào ngày 22 tháng 10 năm 1879 khi đèn sợi đốt của ông cháy trong 13 giờ rưỡi. Vài tháng sau đó, Edison đã phát hiện ra một sợi tre có ga sẽ cháy trong 1200 giờ. Đây là tiến bộ mang tính cách mạng mà ông đang tìm kiếm và nó đại diện cho công nghệ chiếu sáng cần thiết để thiết lập điện là nguồn năng lượng chính để chiếu sáng cả trong nhà và bên ngoài.

Một bản sao hoạt động của bóng đèn sợi đốt của Thomas Edison được tạo bởi John và Lynda Casey của Missouri

Bóng đèn sợi đốt sẽ tiếp tục thống trị thế giới ánh sáng cho đến khi đèn huỳnh quang được Daniel McFarlan Moore giới thiệu vào khoảng năm 1904. Mặc dù đèn huỳnh quang sớm cần các đầu nối điện áp cao và không chuẩn để hoạt động, hiệu quả tương đối cao của chúng so với đèn sợi đốt là rất đáng kể đủ cạnh tranh để khiến nhà sản xuất sợi đốt lớn General Electric cải thiện công nghệ sợi đốt của họ bằng cách giới thiệu dây tóc vonfram. Đồng thời (khoảng năm 1901), một nhà phát minh tên Peter Cooper Hewitt đã phát triển ánh sáng hơi thủy ngân đầu tiên vừa hiệu quả cao vừa tương thích với cơ sở hạ tầng điện tiêu chuẩn.

Thế kỷ 20 là thế kỷ của đèn phóng điện cường độ cao (HID). Trong số các loại đèn HID phổ biến và thành công nhất về mặt thương mại là huỳnh quang, hơi thủy ngân, natri áp suất cao và halogenua kim loại. Tất cả các loại đèn này là cùng một loại công nghệ mà chúng hoạt động bằng cách gửi một dòng điện giữa hai điện cực kim loại và qua một ống thủy tinh chứa đầy khí trơ dẫn đến sự phát ra ánh sáng khả kiến.

Đèn halogen kim loại

Công nghệ chiếu sáng khác biệt đáng kể so với các bóng đèn HID khác nhau được phát minh trong thế kỷ 20 là Diode phát sáng (LED). Ánh sáng LED là ánh sáng trạng thái rắn (SSL) không yêu cầu vỏ thủy tinh như bóng đèn truyền thống và tạo ra ánh sáng bằng cách chuyển đổi dòng điện bằng cách sử dụng chất bán dẫn. Đèn LED đầu tiên được phát minh vào những năm 1960 bởi nhà khoa học General Electric Nick Holonyak, người đã gọi nó là ma thuật. Một số bạn có thể thấy ông nói về nó vài thập kỷ sau trong video này:

Ánh sáng hiện đại đã tiếp tục cải thiện trên toàn phổ (sợi đốt, huỳnh quang, halogen kim loại, đèn LED, v.v.). Cho đến nay, đèn hứa hẹn nhất trong thế kỷ 21 dường như là đèn LED. Đèn LED hiện đại có tuổi thọ hữu ích gấp 2-4 lần so với đối thủ trung bình của họ đồng thời tạo ra ánh sáng chất lượng cao hiệu quả hơn rất nhiều. Để biết thêm thông tin về đèn LED.

 

Lumeon S1000 từ Philips Lumileds (được quảng cáo là sáng hơn bóng đèn 60W)

Tại một thời điểm, đèn LED có chi phí trả trước cao hơn đáng kể so với các đối thủ cạnh tranh - một xu hướng đang thay đổi nhanh chóng. Chi phí ban đầu cho các dự án trang bị thêm LED đã giảm và khả thi về mặt kinh tế trong một số năm. Mặc dù chi phí trả trước có thể vẫn cao hơn một chút so với các giải pháp chiếu sáng cũ, nhưng lợi tức đầu tư rất đáng kể theo thời gian mà bất cứ ai tìm kiếm tiết kiệm ngắn hạn, tiết kiệm dài hạn và chiếu sáng chất lượng cao hơn sẽ khiến công nghệ LED trở nên khó nhìn .