DIY掃盲講座：節日彩燈進化史手工電子DIY教程

GEEK指數: ★★★☆☆

 

1882年的聖誕節，看上去和從前不太一樣了。這一年，Thomas Edison電器公司的發明家兼副總裁Edward H. Johnson家的常青樹成為世界上第一棵用彩色燈泡裝飾的常青樹，在聖誕樹裝飾的歷史上留下的濃墨重彩的一筆！

Johnson將80個紅、白、藍燈泡串起來掛在他纖細的樹上，再加上一個通電的轉動曲柄，整棵聖誕樹每分鐘旋轉六次。聖誕樹從此告別了與蠟燭裝飾為伴的日子。

這棵角速度36度/秒的聖誕樹，無疑在當時掀起了人們聖誕審美的新高潮。比如底特律《Post and Tribune》的一位記者就是這樣評價這棵聖誕樹的：“我沒法告訴你這棵閃亮的常青樹有多漂亮，你幾乎想象不出有什麼東西能比它更漂亮了！”

一個多世紀過去，最初只有80個燈泡裝點的節日現在由成千上萬（或許上億）個各種形式的小燈裝點。每年，這些彩色的小燈泡裝飾著美國家家戶戶近4000萬棵聖誕樹、房頂、籬笆。

從最原始最簡單的小燈泡到如今電腦控制的發光二極體，今天我們就回頭遙望一下時間長河中這些改變了人類夜生活內容的星星點點。呃，我是說遙望一下時間長河中這些為歡度節日的人類帶來更多溫馨快樂的星星點點，在這個新年到來之際，回顧一下節日彩燈的發展歷程。

 

1   弧形燈

左：Joseph Swan的碳棒白熾燈泡。右：Thomas Alva Edison的白熾燈泡草圖。來源：Courtesy Science Museum (London) Library & ArchivesSwan和Edison

● 遠在現代白熾燈泡問世之前，化學家Humphry Davy就發明了一種弧光燈。這種燈用高電壓在兩個碳棒之間形成能通過電流的電弧，從而放射出一個耀眼的光點。弧光燈由於色溫與日光的色溫相近，今天的改進型還經常被用於室外彩色攝影的照明。弧光燈的缺點之一是用不了多長時間碳棒就消耗完了，想想也是嘛，上千度高溫的電弧肯定對電極不怎麼友好，第二個缺點就是不安全，畢竟生活中大量日常用品的燃點都沒到一千攝氏度呢。

● 1850年，世界上第一個白熾燈誕生在Joseph Wilson Swan先生的工作室。雖然Swan在1861年就為這一發明申請了專利，但這項發明還有許多缺陷。比如，因為燈泡內的氧氣，燈泡裡的碳制燈絲很快就燒不見了。

● 與此同時，愛迪生童鞋也在努力改進自己的燈泡，並最終用神祕的人格魅力吸引Swan加入他的公司，從而獲得了Swan的專利設計的使用權。愛迪生當時認為成功的祕訣就是要找到一種更好的碳燈絲（至於鎢絲的發現，又是很多年之後的事了……），所以他的工作室又開始測試各種纖維，尋找最適合的材質。

● 這個測試實驗可一做就是小半輩子啊，不過成果斐然：到1880年，他們發現棉纖維是最棒的自然燈絲，它能持續點亮1500小時。追求卓越的愛迪生童鞋當然不會就此止步，他的公司在此基礎上努力達成各種技術創新使得這種燈泡更具有推廣性。這些突破包括平行電路（迴路）、更耐用的玻璃燈泡、更好的發電機、更穩定的電壓、更保險的保險絲、更絕緣的絕緣體，還有燈架以及電燈開關。

 

2   電動聖誕樹● 1882年，世界上第一個比較靠譜的白熾燈泡問世後的第二年。本文開頭提到的故事發生了，Johnson用80個被他稱作“美味的玻璃雞蛋”的燈泡照亮了他位於紐約市第五大道上的小家。

● 1890年底，美國賓夕法尼亞洲的Annas Hummel又申請了一個人造聖誕樹的專利。隨後的一些相關發明專利都是基於他的人造聖誕樹和Johnson的旋轉底座，但鑑於這些技術在當時製作成本太高，幾十年後才被商業化。

 

3   白宮的第一棵愛迪生版聖誕樹

第一批上市的串聯燈飾。來源：

● 從1895年起，愛迪生的電力公司開始售賣懸掛在聖誕樹上的梨形小燈泡燈和樹座兒。起初，這些商業化售賣的燈泡都是無色透明的（注意副總裁Edward H. Johnson先生1882年就用上彩色的了！），然後逐漸開始出現紅色，綠色和其他顏色的燈泡。

● 據《The History of the Christmas Figural Bulb》記載，Grover Cleveland（格羅弗•克利夫蘭，美國第22任總統）在任期間“白宮中的那棵聖誕樹是用金燦燦的天使，黃金或白銀製成的小雪靴，很多很多金箔和電燈裝飾而成的。”

● 雖然事實上早在十多年前Johnson就已經展示過他的發光聖誕樹。但麻瓜們普遍認為白宮中的這棵這才是世界上第一棵能通電會發光的聖誕樹。╮(╯▽╰)╭

 

4   奢侈的光芒● 1899年和1900年，New York Post和Scientific American這些雜誌開始刊登出租節日彩燈的廣告。1901年前後，大商場裡也開始將這些會發光的聖誕樹擺在櫥窗裡展示。但由於過於昂貴（一棵聖誕樹的裝飾成本相當於現在的2000美元），這種半成品的節日彩燈對大多數人來說也只能是一飽眼福了。

● 不過這一系列的展示和廣告效應也帶動了科技的發展，越來越多低成本的電燈的價格開始逐漸能讓消費者接受。美國Eveready公司（現今以電池出名）在1903年賣出了第一套帶有插座、只需通電就可使用的節日燈飾套件。1907年，他們又開始售賣規格更小的節日燈泡。1908年，Ralph E. Morris既不使用插座，也沒用蠟燭來裝飾聖誕樹，而是直接將燈泡串在通電的電話線上來點亮聖誕樹！（郵電局：啊~該死的Geek！）

 

5   NOMA公司的興起● 坊間傳說Albert Sadacca （NOMA電器公司的創始人之一）15歲的那年，因為目擊了一棵掛滿蠟燭的聖誕樹燒燬一幢房子的悲慘情景，萌生了要在長大後製造出更安全的發光物的想法。

● Sadacca和他的哥哥在1910年間發明了一種小型彩色燈泡並迅速熱賣。基於這個小小的成功，他們家族在1925年成立了NOMA電器公司，並一舉成為未來40多年裡最負盛名的聖誕燈飾製造商（1965年倒閉，只剩個商標啦~）。

 

6   眨眼的電燈● 1920年間發明家們紛紛為自己設計的可以閃爍的燈泡申請專利。有些燈泡的機械原理要比其他一些燈泡複雜，但大多數都是基於一個簡單的自動恆溫器。

● 當電流通過時，燈泡內的金屬條遇熱變彎阻斷了電流的迴路，金屬條冷卻下來後又彎了回去並且重新接通迴路。這樣一來就形成了如同一些專利所描述的 “眨眼”效果。這種設計理念現在的紅色尖頭閃爍燈泡還在使用！（好先進啊…）

 

7   冒泡兒燈

1945年，Carl Otis申請的聖誕氣泡燈專利。來源：美國專利商標局。

● 冒泡燈是由Carl Otis在1935年發明的，他之後的專利不斷就這一設計進行著改進。這種燈是通過加熱一管沸點很低的液體（早期使用輕質油）實現冒泡效果的，而白熾燈泡就“隱藏”在這管液體下面。如今這種冒泡燈的除了改用二氯甲烷做冒泡兒液以外，並沒有其他大的變化。

● NOMA公司買下了Otis的設計，但直到二戰結束後都沒法把這種奇怪的燈推向市場，直到1947年，冒泡燈才第一次獲得銷售上的成功。

 

8   安全措施

1976年Donald A. White申請的煙熱報警器專利，來源：GOOGLE專利搜尋

● NOMA公司從1951年起開發並和售賣可替換的小保險絲，它大大提高了燈的安全性。如今，幾乎所有的裝飾用燈都離不開這一小小的管狀裝置。

● 1976年，發明家們為這種“裝飾用煙熱報警器”申請了專利，這個東西往往就狡猾的隱藏在聖誕樹頂上的那顆星星裡！

 

9   特效的時代！● 公眾對裝飾用標準白熾燈泡以及“可以眨眼”的裝飾用白熾燈泡的新鮮勁兒很快就過去了。發明家們絞盡腦汁用層出不窮的設計滿足著人們對燈飾的要求。

● 例如1965年時，Arthur和Gustavo Cardenas就以閃爍的燈泡中的恆溫器原理為基礎申請了一項“電鈴燈”的專利。每當燈閃一下的時候，與迴路連線的電磁鐵就會敲一下某小鈴鐺。

● 1977年，世界上第一個可以通過聲音訊率調節亮度的燈誕生了。這種燈可以根據麥克風裡聲音的頻率高低調節閃爍的頻率。

● 1979年，Harold J. Weber申請了一項新的燈飾專利叫做“搖曳的火焰”，利用一個半導體裝置控制電流在兩個燈絲之間的轉換。

 

10   智慧燈飾● 90年代，電腦控制的燈飾出現了。比如1995年的可程式設計照明系統。更加先進的發明則利用軟體和無線網路控制複雜的燈飾系統，這些燈可以為了表現正在播放的音樂發出不同顏色的光或者組成不同的圖案。

● 這其中最著名的例子要數Carson Williams在俄亥俄州Mason的家了。2004年，Williams利用Light-O-Rama的裝置，以Trans-Siberian的重金屬音樂為靈魂控制了88個不同線路上的16,000盞燈。他2005年把錄製好的視訊放在YouTube上然後迅速躥紅！

 

11   發光二極體照亮未來● “當電流通過某些半導體時，材料中的電子被激發就會發射出特定波長的光線。”這個小把戲 Henry Joseph 1907年就發現了，但是直到十九世紀60年代末，半導體市場日趨成熟，發光二極體用到的半導體材料成本才下降到可以市場化的程度。

● 十幾年後，半導體合金的發現讓燈飾可以變幻出甚至包括白色在內的更多的顏色。90年代末，發光二極體燈飾出現了，並且隨著價格的降低，變得越來越流行。

● 從現在的情況來看，發光二極體燈是未來節日燈飾的主導，一方面因為它結實耐用（塑料封裝），另一方面也因為它節能——與白熾燈泡相比，它只需1/8的電力。