起初，太陽是地球及其居民的唯一光源。后來，我們的祖先發(fā)現(xiàn)了如何控制火，人類從此開始使用火光源。直到蠟燭和油燈被開發(fā)出來，僅利用火來照明。在 18世紀 和 19世紀開始流行煤氣燈和煤油燈 。

一、電燈

19 世紀末電燈的興起，尤其是白熾燈泡，燈泡本質(zhì)上是通過高電阻燈絲傳輸電流，從而使其加熱至 3000 ℃。因此，只有一小部分(百分之幾)的電能轉(zhuǎn)化為光，其余的則作為不需要的熱量消散。此外，還發(fā)射出許多人類看不見的輻射;因此，白熾燈泡的發(fā)光效率(衡量光源產(chǎn)生可見輻射的程度)被限制為17 lumen/W。

此外，惡劣的工作條件(真空、高溫)使白熾燈泡變得敏感，并限制了其工作壽命(通?？蛇_1000小時)。另一方面，白熾燈發(fā)出的輻射類似于太陽的輻射，本質(zhì)上只是一個距離我們約 1.5 億公里的非常熱的球體。

太陽是處于熱平衡的熱非反射體，根據(jù)黑體輻射物理學發(fā)光。僅觀察發(fā)射光的光譜，太陽和白熾燈泡之間的差異只能歸因于它們的溫度不同。這就是為什么白熾燈泡發(fā)出的光對我們來說看起來很自然。下圖包括白熾燈泡在光譜可見部分的典型平滑光譜。

二、霓虹燈和熒光燈

霓虹燈和熒光燈被發(fā)明是基于放電觸發(fā)的氣體管中的原子躍遷，這些光源被證明比白熾燈泡更節(jié)能(發(fā)光效率高達 60 lumen/W)，甚至更耐用(工作壽命延長 15 倍)。在管中添加熒光材料可以吸收產(chǎn)生的紫外線并發(fā)射更長的波長，從而產(chǎn)生白光源。這項技術(shù)可以制作用于商業(yè)目的的大型標牌，并在20世紀得到廣泛應用 。

它的主要缺點，除了燈的脆弱性和它們可能含有有害元素之外，還在于它們的發(fā)射光譜在與原子躍遷相關(guān)的波長中包含幾個離散的尖峰(取決于確切的氣體混合物)，因此不平滑且不平滑、連續(xù)的，如下圖所示。這就是為什么這些光源對我們的眼睛來說看起來不太自然。

三、LED

LED 是基于發(fā)光二極管(因此縮寫為 LED)的半導體光源?；旧希琇ED 因電流流過而發(fā)光;電子穿過兩種半導體材料的結(jié)，與電子空穴復合并釋放光子，其能量由二極管的帶隙設(shè)定。LED于20世紀60年代開始在電子設(shè)備中流行，但一開始它們僅發(fā)出人眼看不見的紅外區(qū)域的光。

后來，紅色LED被發(fā)明，主要用作電子設(shè)備中的指示器。經(jīng)過 30 多年的時間，科學突破使這項技術(shù)能夠用于普通照明用途，特別是高亮度藍色 LED 的發(fā)明，它依賴于使用新材料開發(fā)先進的制造工藝。借助強大的藍色 LED 光源，可以使用與熒光燈類似的概念來創(chuàng)建白光源 - 通過添加吸收藍光并發(fā)射更長波長光的材料，創(chuàng)建適合照明的白光源。

如今 LED 的發(fā)光效率高達 300 lumen/W，并且使用壽命長，是高效白熾燈泡的 18 倍。此外，許多 LED 可以與適當?shù)碾娮雍凸鈱W器件組裝在一起，形成 LED 燈具，可以照亮從小房間到巨型體育場的一切。此外，LED 的預熱時間短，可以輕松調(diào)暗，更耐沖擊，并且對快速開/關(guān)周期不太敏感。

LED 照明缺點：

① 白光 LED 光譜中含有比白熾燈更多的紫外線，可能會對眼睛和皮膚造成更多風險。

② 與熒光燈或霓虹燈相比，LED 的白光光譜看起來更自然，但它通常包含 405 或 450 nm(紫色或藍色)附近的峰值，無法與平滑的白熾燈泡光譜競爭。效應如圖所示。

③ LED 可能會閃爍，即及時快速改變其亮度，這在某些情況下會影響我們的大腦，具體取決于這種現(xiàn)象的頻率和強度。

由于白熾燈泡在一個多世紀以來一直被認為是標準照明器，并且由于其發(fā)出的自然光，研究人員開發(fā)了各種指標和標準，以便量化其他照明技術(shù)與自然光相比發(fā)出的光。其中幾個重要的指標包括：

① 相關(guān)色溫：估計最接近非白熾光源的黑體輻射溫度

② 顯色指數(shù)：衡量光源與理想光源相比顯示給定照明物體顏色的能力

③ TM-30-18：這是評估光源保真度和飽和度水平的高級標準，還包括結(jié)果的圖形表示

④ 閃爍指數(shù)和閃爍百分比：分別測量高于平均光水平的波形部分和最大波形幅度變化。