DIY扫盲讲座：节日彩灯进化史手工电子DIY教程

GEEK指数: ★★★☆☆

 

1882年的圣诞节，看上去和从前不太一样了。这一年，Thomas Edison电器公司的发明家兼副总裁Edward H. Johnson家的常青树成为世界上第一棵用彩色灯泡装饰的常青树，在圣诞树装饰的历史上留下的浓墨重彩的一笔！

Johnson将80个红、白、蓝灯泡串起来挂在他纤细的树上，再加上一个通电的转动曲柄，整棵圣诞树每分钟旋转六次。圣诞树从此告别了与蜡烛装饰为伴的日子。

这棵角速度36度/秒的圣诞树，无疑在当时掀起了人们圣诞审美的新高潮。比如底特律《Post and Tribune》的一位记者就是这样评价这棵圣诞树的：“我没法告诉你这棵闪亮的常青树有多漂亮，你几乎想象不出有什么东西能比它更漂亮了！”

一个多世纪过去，最初只有80个灯泡装点的节日现在由成千上万（或许上亿）个各种形式的小灯装点。每年，这些彩色的小灯泡装饰着美国家家户户近4000万棵圣诞树、房顶、篱笆。

从最原始最简单的小灯泡到如今电脑控制的发光二极管，今天我们就回头遥望一下时间长河中这些改变了人类夜生活内容的星星点点。呃，我是说遥望一下时间长河中这些为欢度节日的人类带来更多温馨快乐的星星点点，在这个新年到来之际，回顾一下节日彩灯的发展历程。

 

1   弧形灯

左：Joseph Swan的碳棒白炽灯泡。右：Thomas Alva Edison的白炽灯泡草图。来源：Courtesy Science Museum (London) Library & ArchivesSwan和Edison

● 远在现代白炽灯泡问世之前，化学家Humphry Davy就发明了一种弧光灯。这种灯用高电压在两个碳棒之间形成能通过电流的电弧，从而放射出一个耀眼的光点。弧光灯由于色温与日光的色温相近，今天的改进型还经常被用于室外彩色摄影的照明。弧光灯的缺点之一是用不了多长时间碳棒就消耗完了，想想也是嘛，上千度高温的电弧肯定对电极不怎么友好，第二个缺点就是不安全，毕竟生活中大量日常用品的燃点都没到一千摄氏度呢。

● 1850年，世界上第一个白炽灯诞生在Joseph Wilson Swan先生的工作室。虽然Swan在1861年就为这一发明申请了专利，但这项发明还有许多缺陷。比如，因为灯泡内的氧气，灯泡里的碳制灯丝很快就烧不见了。

● 与此同时，爱迪生童鞋也在努力改进自己的灯泡，并最终用神秘的人格魅力吸引Swan加入他的公司，从而获得了Swan的专利设计的使用权。爱迪生当时认为成功的秘诀就是要找到一种更好的碳灯丝（至于钨丝的发现，又是很多年之后的事了……），所以他的工作室又开始测试各种纤维，寻找最适合的材质。

● 这个测试实验可一做就是小半辈子啊，不过成果斐然：到1880年，他们发现棉纤维是最棒的自然灯丝，它能持续点亮1500小时。追求卓越的爱迪生童鞋当然不会就此止步，他的公司在此基础上努力达成各种技术创新使得这种灯泡更具有推广性。这些突破包括平行电路（回路）、更耐用的玻璃灯泡、更好的发电机、更稳定的电压、更保险的保险丝、更绝缘的绝缘体，还有灯架以及电灯开关。

 

2   电动圣诞树● 1882年，世界上第一个比较靠谱的白炽灯泡问世后的第二年。本文开头提到的故事发生了，Johnson用80个被他称作“美味的玻璃鸡蛋”的灯泡照亮了他位于纽约市第五大道上的小家。

● 1890年底，美国宾夕法尼亚洲的Annas Hummel又申请了一个人造圣诞树的专利。随后的一些相关发明专利都是基于他的人造圣诞树和Johnson的旋转底座，但鉴于这些技术在当时制作成本太高，几十年后才被商业化。

 

3   白宫的第一棵爱迪生版圣诞树

第一批上市的串联灯饰。来源：

● 从1895年起，爱迪生的电力公司开始售卖悬挂在圣诞树上的梨形小灯泡灯和树座儿。起初，这些商业化售卖的灯泡都是无色透明的（注意副总裁Edward H. Johnson先生1882年就用上彩色的了！），然后逐渐开始出现红色，绿色和其他颜色的灯泡。

● 据《The History of the Christmas Figural Bulb》记载，Grover Cleveland（格罗弗•克利夫兰，美国第22任总统）在任期间“白宫中的那棵圣诞树是用金灿灿的天使，黄金或白银制成的小雪靴，很多很多金箔和电灯装饰而成的。”

● 虽然事实上早在十多年前Johnson就已经展示过他的发光圣诞树。但麻瓜们普遍认为白宫中的这棵这才是世界上第一棵能通电会发光的圣诞树。╮(╯▽╰)╭

 

4   奢侈的光芒● 1899年和1900年，New York Post和Scientific American这些杂志开始刊登出租节日彩灯的广告。1901年前后，大商场里也开始将这些会发光的圣诞树摆在橱窗里展示。但由于过于昂贵（一棵圣诞树的装饰成本相当于现在的2000美元），这种半成品的节日彩灯对大多数人来说也只能是一饱眼福了。

● 不过这一系列的展示和广告效应也带动了科技的发展，越来越多低成本的电灯的价格开始逐渐能让消费者接受。美国Eveready公司（现今以电池出名）在1903年卖出了第一套带有插座、只需通电就可使用的节日灯饰套件。1907年，他们又开始售卖规格更小的节日灯泡。1908年，Ralph E. Morris既不使用插座，也没用蜡烛来装饰圣诞树，而是直接将灯泡串在通电的电话线上来点亮圣诞树！（邮电局：啊~该死的Geek！）

 

5   NOMA公司的兴起● 坊间传说Albert Sadacca （NOMA电器公司的创始人之一）15岁的那年，因为目击了一棵挂满蜡烛的圣诞树烧毁一幢房子的悲惨情景，萌生了要在长大后制造出更安全的发光物的想法。

● Sadacca和他的哥哥在1910年间发明了一种小型彩色灯泡并迅速热卖。基于这个小小的成功，他们家族在1925年成立了NOMA电器公司，并一举成为未来40多年里最负盛名的圣诞灯饰制造商（1965年倒闭，只剩个商标啦~）。

 

6   眨眼的电灯● 1920年间发明家们纷纷为自己设计的可以闪烁的灯泡申请专利。有些灯泡的机械原理要比其他一些灯泡复杂，但大多数都是基于一个简单的自动恒温器。

● 当电流通过时，灯泡内的金属条遇热变弯阻断了电流的回路，金属条冷却下来后又弯了回去并且重新接通回路。这样一来就形成了如同一些专利所描述的 “眨眼”效果。这种设计理念现在的红色尖头闪烁灯泡还在使用！（好先进啊…）

 

7   冒泡儿灯

1945年，Carl Otis申请的圣诞气泡灯专利。来源：美国专利商标局。

● 冒泡灯是由Carl Otis在1935年发明的，他之后的专利不断就这一设计进行着改进。这种灯是通过加热一管沸点很低的液体（早期使用轻质油）实现冒泡效果的，而白炽灯泡就“隐藏”在这管液体下面。如今这种冒泡灯的除了改用二氯甲烷做冒泡儿液以外，并没有其他大的变化。

● NOMA公司买下了Otis的设计，但直到二战结束后都没法把这种奇怪的灯推向市场，直到1947年，冒泡灯才第一次获得销售上的成功。

 

8   安全措施

1976年Donald A. White申请的烟热报警器专利，来源：GOOGLE专利搜索

● NOMA公司从1951年起开发并和售卖可替换的小保险丝，它大大提高了灯的安全性。如今，几乎所有的装饰用灯都离不开这一小小的管状装置。

● 1976年，发明家们为这种“装饰用烟热报警器”申请了专利，这个东西往往就狡猾的隐藏在圣诞树顶上的那颗星星里！

 

9   特效的时代！● 公众对装饰用标准白炽灯泡以及“可以眨眼”的装饰用白炽灯泡的新鲜劲儿很快就过去了。发明家们绞尽脑汁用层出不穷的设计满足着人们对灯饰的要求。

● 例如1965年时，Arthur和Gustavo Cardenas就以闪烁的灯泡中的恒温器原理为基础申请了一项“电铃灯”的专利。每当灯闪一下的时候，与回路连接的电磁铁就会敲一下某小铃铛。

● 1977年，世界上第一个可以通过声音频率调节亮度的灯诞生了。这种灯可以根据麦克风里声音的频率高低调节闪烁的频率。

● 1979年，Harold J. Weber申请了一项新的灯饰专利叫做“摇曳的火焰”，利用一个半导体装置控制电流在两个灯丝之间的转换。

 

10   智能灯饰● 90年代，电脑控制的灯饰出现了。比如1995年的可编程照明系统。更加先进的发明则利用软件和无线网络控制复杂的灯饰系统，这些灯可以为了表现正在播放的音乐发出不同颜色的光或者组成不同的图案。

● 这其中最著名的例子要数Carson Williams在俄亥俄州Mason的家了。2004年，Williams利用Light-O-Rama的设备，以Trans-Siberian的重金属音乐为灵魂控制了88个不同线路上的16,000盏灯。他2005年把录制好的视频放在YouTube上然后迅速蹿红！

 

11   发光二极管照亮未来● “当电流通过某些半导体时，材料中的电子被激发就会发射出特定波长的光线。”这个小把戏 Henry Joseph 1907年就发现了，但是直到十九世纪60年代末，半导体市场日趋成熟，发光二极管用到的半导体材料成本才下降到可以市场化的程度。

● 十几年后，半导体合金的发现让灯饰可以变幻出甚至包括白色在内的更多的颜色。90年代末，发光二极管灯饰出现了，并且随着价格的降低，变得越来越流行。

● 从现在的情况来看，发光二极管灯是未来节日灯饰的主导，一方面因为它结实耐用（塑料封装），另一方面也因为它节能——与白炽灯泡相比，它只需1/8的电力。