Search This Blog

Monday, October 14, 2013

Artificial Lighting and The Quality of Human Life

When we talk about the history of lighting and humans we need to understand that humans include all hominids. People first began using fire about 800,000 years ago. Fire was used for lighting, heat, and cooking. The use of fire for cooking vastly improved  the diet of humans and resulted in rapid evolution of the human brain. The availability of light from fires changed sleep patterns of humans. The necessity of keeping camp fires burning all night also helped change sleep patterns. Camp fires kept dangerous animals away. Camp fires also probably had an effect on the evolution of dogs since they evolved from camp followers who became domesticated.

The development of better light in the form of oil lamps and candles helped develop civilization. Large cities don't function very well with nothing but wood fires for lighting. Various oil lamps and eventually kerosene lamps had an immense effect on civilization. Whale oil drove a large industry for several centuries and the petroleum industry still dominates much of world economy.
Although electric lighting was first developed in the early 19th century it was not until the early 20th century that it began to be widely distributed. The broad distribution of electric power and lighting was funded by the  American people through their government to the considerable profit of a number of wealthy industrialists, much as with the rail system and a number of other industries. Electric lighting came in several different forms. The  primary form was incandescent lighting, which uses a filament usually  made of metal heated by electrical current. Close behind that was  fluorescent lighting, followed by gas-discharge such as neon  lighting, and arc lighting.

By the mid 20th century two other forms of lighting began to emerge. One of these, electroluminescence, is primarily used for lighting instrument  panels and advertising displays. It is not very useful for lighting even  though electroluminescent night lights were available until light emitting  diode technology began to develop. 
By the beginning of the 21st century developed nations began to try to      phase out the use of incandescent lighting because of the extremely poor  efficiency of incandescent lighting, usually about 5%. That means that only about 5% of the energy consumed by the lamp is converted into visible light with most of the rest being converted into heat. This compares to up to  60% efficiency for compact fluorescent light bulbs. Many incandescent  lights produce so much heat that they can be a fire hazard. Some  incandescent bulbs are used for heating purposes.

The initial push to replace incandescent light bulbs was centered on the  compact fluorescent light (CFL) bulb. Tube type fluorescent lights have  long been used for commercial lighting. A compact fluorescent bulb  produces about five times as much light as an incandescent bulb consuming the same amount of electricity. The   compact fluorescent lasts about seven  to eight times as long. The one environmental concern with all fluorescent lights is that they contain mercury, a toxic environmental concern. Of  course, coal burning power plants release mercury and other serious toxins so the danger of accidental release of mercury from fluorescent lights is at  least partially offset by the reduction of environmental harm from power  plants.


Recently the move to eliminating incandescent lighting has begun to shift to the use of light emitting diodes or LEDs. These lights are almost twice as  efficient as CF Ls and last at least 5 times longer. Currently an LED bulb is more expensive than a CFL but considerably cheaper in the long run. Just as the price of CFLs has plummeted in just a few years the cost of LEDs is  rapidly falling.

One type of LED fixture which is particularly more efficient is the troffer. Troffer fixtures are the 2'x2' or 2'x4' recessed fixture found in so many  commercial settings. LED lights direct all their output in one direction so  that none of the output is wasted. In a lighting fixture such as a troffer  that means that the efficiency is even greater than the difference  between the basic "bulbs". LED lights have several other advantages over  fluorescent fixtures. They do not fade, flicker, or buzz and they can be  dimmed. They also operate over a wide temperature range. Unlike both  fluorescent and incandescent lights they are not affected by being turned  on and off frequently. This means that they are particularly suited to use in commercial freezers with motion sensors. Many grocery stores now use   such lighting in frozen food displays. 

LED Christmas lights are now becoming common. No fire hazard and  replacing burned out bulbs. However, your bubble lights still need  incandescent bulbs.

No comments: