灯泡的历史:早期的led

第一部分:早期发展

如果没有托马斯·爱迪生这样一个人的技术和商业天赋，今天的世界将会大不相同。早在19世纪，进入光明的旅程是一系列模糊的事件。

灯泡(或工程师们所知的灯)的重要性如此之大，以至于这个表达已经作为发明的同义词进入了英语。然而，它通往霸权的道路是一场由托马斯•阿尔瓦•爱迪生(Thomas Alva Edison)一人主导的混乱的巷战。尽管爱迪生具有超凡的远见卓识和商业头脑，但他不可能预料到，一个世纪后，发光二极管技术的出现，将使他发明的点亮世界的想法变得几乎过时。

在技术命运的一个最巧妙的转折中，所谓的“发明”灯泡从未有过“灯泡时刻”。与许多对人类商业和文化发展产生深远影响的重大创新一样，灯泡——或者更具体地说，白炽灯——是工程师和科学家们在时间和地理上所取得的一系列独立和渐进突破的产物。尽管按照惯例，是伟大的美国发明家和企业家爱迪生将灯泡带到了世界上，但史密森学会荣誉馆长伯纳德·S·芬恩说，自从早期人类学会了可控的火可以产生光和热以来，我们一直在改进我们最重要的发现之一。

爱迪生在为现代世界带来光明方面的作用，是作为19世纪在他之前的其他工程师的想法的开发者。“是托马斯·爱迪生提出了一个商业上可行的解决方案，”芬恩说。1879年的新年前夜，爱迪生点亮了他在门洛帕克的实验室——20多英里外都能看到——电灯时代真的开启了。爱迪生总是准备好一段录音片段，他预测电灯将变得“如此便宜，只有富人才会点蜡烛”。

爱迪生这一成就的真正价值在于，它使白炽灯成为领先技术，标志着用电制造光的试探性阶段的结束。在爱迪生的《电灯:发明的艺术》一书中，历史学家罗伯特·弗里德尔和保罗·以色列列举了在爱迪生之前发明白炽灯的22位发明家，但仍将他牢牢地置于家族之首。这是由于爱迪生同时正确地结合了三个关键因素:白炽灯材料、高真空水平和高电阻。

爱迪生比他的前辈们更了解这三点中的最后一点。有了高电阻，热(因此光)就会积聚在元件中，而不是来自远程发电机的馈线。芬恩说，在测试了数百种材料后，“他选定了一种薄碳条或细丝”。由于碳丝暴露在空气中会燃烧，玻璃外壳或“灯泡”需要用真空泵抽真空。早期版本的白炽灯(这个词来自拉丁语“incandescens”，意思是“发光的”)有一个“尖端”，显示泵最初连接的位置。到1881年，在电灯泡的一端有了标准的连接器，现在可以把灯泡拧进插座里，并可以开关。

正是站在前人的肩膀上，爱迪生看到了电灯的未来。他坚持不懈地改进其他科学家的创新，如汉弗莱·戴维、詹姆斯·鲍曼·林赛、摩西·G·法默、威廉·E·索耶、约瑟夫·斯旺和海因里希Göbel，他们的想法在商业上不切实际。当他意识到铂金作为一种商品用于照明过于昂贵时，他开始研究碳涂层的竹丝(据闻，他在一次日食实地考察中观察鱼竿时，想到了使用竹子)。

他也会进行交易，收购其他工程师的专利，同时建立战略联盟，尤其是与他的英国竞争对手约瑟夫·斯旺(在许多方面，约瑟夫·斯旺也是一个同样重要的球员，他的房子是第一个用灯泡照明的)。爱迪生从范德比尔特家族(美国最富有的家族，靠航运和铁路发家致富)和企业金融家j·p·摩根那里获得了大量的资金支持。然而，这个名下拥有一千多项专利的人成为点亮20世纪的驱动力，主要是凭借远见卓识的独创性。

第二部分:市场主导地位

在20世纪的大部分时间里，白炽灯似乎没有遇到过真正的挑战者。然而，随着提高能源效率的压力越来越大，在最后的几十年里，墙上的文字已经出现了。

早在1835年，苏格兰发明家詹姆斯·鲍曼·林赛(James Bowman Lindsay)就展示了他的早期版本的持续电灯，并声称通过使用这种技术，他能够“在1.5英尺远的地方阅读一本书”。他很难预料到，在一个世纪之内，他为之做出巨大贡献的白炽灯将把黑夜变成白天。它将照亮我们的生活，延长办公时间，让足球场在黑暗中熠熠生辉。它将为公共建筑提供安全和照明，并为战时防空武器提供探照灯。道路将被点亮，以适应汽车的不断崛起，夜间机场将彻底改变国际货运。

随着20世纪的到来，新发明的白炽灯的开发者迎来了前所未有的机遇。应用是无限的，从极其不起眼的(如自行车大灯)到国家基础设施(如道路照明)。这个领域是开放的，市场上很快就充斥着希望在人工照明的淘金热中赚钱的制造商。

然而，到1924年圣诞节，欧司朗(Osram)、飞利浦(Philips)和通用电气(General Electric)等家喻户晓的品牌开始紧张起来。这是因为市场虽然繁荣，但却变得不可预测。欧司朗的销量从1922年至1923年的6300万辆暴跌至次年的一半以上，欧司朗总裁威廉·迈因哈特(William Meinhardt)提议与竞争对手会面，就贸易原则达成一致，以保障他们的未来。当圣诞树上的彩灯装点着瑞士的日内瓦时，1924年12月23日，全球白炽灯制造界的高层串通成立了福比斯卡特尔(Phoebus Cartel)，以建立配额和领域，分享知识，并就标准达成一致(如爱迪生螺纹连接器)。

然而，隐藏的议程是在一个制造商正成为自身成功受害者的市场中实现收入保护。早在20世纪30年代，灯泡制造就已经非常先进，灯泡的使用寿命达到2500小时，这意味着灯泡需要更换已经是很多年以后的事了。“国际白炽灯工业发展与进步公约”的主要成果之一(但较少被宣传)是预期寿命将被控制在1000小时。为了确保公司遵守新的淘汰规定，他们有义务将产品送到瑞士进行独立测试。如果产品显示出不必要的寿命，制造商将面临高额罚款。

尽管卡特尔故意使技术发展停滞不前，白炽灯作为当时最伟大的创新之一获得了关注。到第一次世界大战结束时，随着电力成本的急剧下降，它也成为瓦斯照明的重要替代品。

爱迪生说只有富人才会点蜡烛，他说得没错。根据富凯和皮尔森发表的研究数据，几个世纪以来，随着我们从使用手工蜡烛发展到大规模生产灯泡，人造光的成本已经从每流明小时数千英镑下降到不到一美分。成本的下降导致20世纪人造光的消耗量是18世纪的10万倍。

能源和照明是如此丰富，市场能够承受，而且确实变得自满。钨丝可以吸收出现在工厂和办公室的新兴荧光“条形灯”技术带来的冲击。为人造光源供电的成本如此之高，以至于在20世纪70年代中期的石油危机之前，没有改变现状的真正压力。这引发了紧凑型荧光灯(CFL)的出现，其能源效率是白炽灯技术的五倍，使其成为一个严重的挑战者。随着飞利浦和欧司朗在20世纪80年代早期将白炽灯推向市场，白炽灯霸权的第一次裂缝出现了。

效率成了流行语。新技术正在排队成为下一个大事件。不可思议的事情开始发生了:政府通过立法逐步淘汰白炽灯。

第三部分:LED革命

白炽灯现在已经过时了，所有人都在关注新兴的LED技术，认为它是环保的灵丹妙药，照明的下一个进化阶段就是效率和立法。

根据灯泡制造商飞利浦(Philips)的数据，如今照明占全球用电量的19%。鉴于白炽灯实际上浪费了高达95%的能量产生热量而不是光，在一个日益立法地减轻对资源的需求的世界里，节能有巨大的潜力。看看2010年的美国灯泡市场——大约在全世界起草淘汰白炽灯的立法的时候——有80亿只灯泡售出，其中一半是白炽灯，只有10%是led灯。

当时，消费者似乎对LED革命毫无准备，尽管剑桥大学的研究预测切换到LED的潜在节能“巨大”。这篇题为《21世纪照明》的研究论文反复分析了基准节能数据，称在英国，照明消耗了发电站五分之一以上的电力，而led有潜力将这一数字至少降低50%。美国能源部的统计数据也同意这一说法，估计到2025年，“led等固态照明可以将全球照明用电量减少50%，减少2.58亿吨碳排放，减少133座新电站的需求，累计节省超过1000亿美元的财政开支。”

随着人们普遍认为可以节省大量能源，世界似乎准备自发地改变我们的照明方式。然而，这种预测中的市场革命一直缓慢而不情愿，导致政府介入，加速我们的制造业和消费模式的变化。在过去的十年中，欧盟逐步禁止了各种类型的白炽灯产品，今年9月，卤素荧光灯和紧凑型荧光灯(cfl)逐步淘汰——正如我们所知，这实际上是白炽灯的终结。

节能信托组织(Energy Saving Trust)使用了更慎重的语调，表示尽管从历史上看，我们可能“很少担心”“灯泡的效率只有10%……在过去的几年里，人们对照明有了一种非常不同的态度。”该基金会在其白皮书《正确的灯光》中表示，这种新态度部分是由立法推动的，“越来越多的公众认识到良好的照明在改善家庭环境中所起的作用”是市场转变的剩余部分。

现实情况是，工业和家庭现在才真正开始经历一个台阶上的转变，因为人们希望逐步采用节能新兴技术，如led，而不是白炽灯，现在还有卤素和紧凑型荧光灯。

今天，尽管英国在脱欧谈判上僵持了很长时间，但英国仍然是欧盟的一员，我们正面临着媒体所选择的“灯泡禁令”，更容易激动的日报经常报道(基本上不存在的)公众储存白炽灯泡，以防止未来被led照明。反对它的理由尚不清楚，除了模糊地感觉LED照明不如白炽灯“温暖”。这个“灯泡禁令”实际上是一套关于效率的欧洲法规草案，该草案将在2020年之前取消钨卤和节能灯作为光源。

作为其生态设计法律审查的一部分，欧盟公布了替代光源的最低效率要求为85流明/瓦，最大待机功率为0.5W的必要性。在欧盟销售的所有标准灯泡、荧光灯和射灯都必须符合生态设计要求。这些法规规定了能源效率要求和其他因素，如灯泡寿命、预热时间和能源标签。根据欧盟的说法，“使用节能照明，家庭电费每年可以减少25欧元。通过用LED代替卤素灯，在产品大约20年的使用寿命内，您可以节省高达100欧元。节能照明可以节省足够1100万家庭使用一年的能源，并在欧洲减少1200万吨二氧化碳的排放。”

然而，并不是所有人都对LED替代技术的好处或生态设计要求充满热情，娱乐行业表示，欧盟的指令将敲响戏剧性照明的丧钟。德国舞台照明公司GLP的首席执行官Udo Künzler预测，“剧院、音乐会场地和其他表演艺术领域将会灭绝，因为没有钨丝灯具和许多led娱乐灯具似乎无法满足这些要求”。

为了保护专业舞台灯光行业，他希望“成功说服欧盟委员会批准我们行业的一个例外。不能再浪费时间了。我们需要作为一个统一的行业采取行动，防止这些提议被写入法律。”