过家家

　　白炽灯由美国发明家爱迪生研究而成，是将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。白炽灯的发展趋势主要是研制节能型灯泡。不同用途和要求的白炽灯，其结构和部件不尽相同。白炽灯的光效虽低，但光色和集光性能很好，是产量最大，应用最广泛的电光源。

　　白炽灯技术原理

　　丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。由电流通过灯丝加热至白炽状态产生光的一种光源。是最早出现的电灯。

　　一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达3000℃。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体，并在灯泡的玻璃表面上沉积，使灯泡变黑，所以白炽灯都被造成“大腹便便”的外型，这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。

　　钨跟空气中的氧化合生成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合物。原因是空气里的氧气使高温的钨丝氧化了。所以钨丝灯泡要抽成真空，把空气统统清除出去。

　　有时怕抽气机抽不干净，还要在灯泡的感柱上涂一点红磷。红磷受热会变成白磷，白磷很容易同氧气反应，生成固态的五氧化二磷，玻壳里残留的氧气也被消除了。

　　但是白炽灯用久了玻壳会变黑，再过一段时间会烧断，因为钨丝比起炭丝来，在真空里的升华速度要快得多。当白炽灯点亮温度升得很高的时候，钨的升华仍然十分严重。长时间的高温使钨丝表面的钨原子升华扩散，然后一层又一层地沉积到玻壳的内表面上，使玻壳慢慢黑化，钨的蒸发也使钨丝越来越细，最后烧断。灯丝工作温度越高钨升华的越快，白炽灯的使用寿命就越短。

　　白炽灯组成结构

　　白炽灯用耐热玻璃制成泡壳，内装钨丝。泡壳内抽去空气，以免灯丝氧化，或再充入惰性气体(如氩)，减少钨丝受热升华。因灯丝所耗电能仅一小部分转为可见光，故发光效率低，一般为10～15流/瓦。

　　白炽灯，主要由玻壳、灯丝、导线、感柱、灯头等组成。

　　1、玻壳：玻壳做成圆球形，制作材料是耐热玻璃，它把灯丝和空气隔离，既能透光，又起保护作用。白炽灯工作的时候，玻壳的温度最高可达100℃左右。

　　2、灯丝：是用比头发丝还细得多的钨丝，做成螺旋形。看起来灯丝很短，其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一条直线，这条直线竟有1米多长。

　　白炽灯里的钨丝害怕空气。如果玻壳里充满空气，那么通电以后，钨丝温度升高到2000℃以上，空气就会对它毫不留情地发动袭击，使它很快被烧断，同时生成一种黄白色的三氧化钨，附着在玻壳内壁和灯内部件上。

　　3、导线：两条导线表面上很简单，实际上由内导线、杜美丝和外导线三部分组成。内导线用来导电和固定灯丝，用铜丝或镀镍铁丝制做;中间一段很短的红色金属丝叫杜美丝，要求它同玻璃密切结合而不漏气;外导线是铜丝，任务就是连接灯头用以通电。

　　4、感柱：一个喇叭形的玻璃零件就是感柱，它连着玻壳，起着固定金属部件的作用。其中的排气管用来把玻壳里的空气抽走，然后将下端烧焊密封，灯就不漏气了。

　　5、灯头：灯头是连接灯座和接通电源的金属件，用焊泥把它同玻壳粘结在一起。

　　白炽灯优点

　　1、光源小、便宜，具有种类极多的灯罩形式，并配有轻便灯架、顶棚和墙上的安装用具和隐蔽装置。

　　2、通用性大，彩色品种多，具有定向、散射、漫射等多种形式。

　　3、能用于加强物体立体感、白炽灯的色光最接近于太阳光色，显色性好，光谱均匀而不突兀。白炽灯(包含卤素灯)的光谱是连续而且平均的，拥有极佳演色性的优点;而荧光灯、LED是离散光谱，演色性低，低演色性光源不但会让人觉得颜色不好看、对于健康及视力也有害。传统灯泡还有可调光、耐点灭及无汞的优点。白炽灯有一个其他大部分类型发光产品不具备的优点，即适合频繁启动的场合。

　　4、白炽灯和卤钨灯相比较，卤钨灯与一般白炽灯相比光效离低,体积不大，便于光控翻，色越校高，显色性好，特别适用于电视转播照明、绘图、摄影及建筑物泛光照明等。但制造方便，成本低，启动快，线路简单，被大量采用。

　　白炽灯缺点

　　在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的。它所消耗的电能只有约2%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。在这一点上，卤素灯就比一般的白炽灯要长很多。

　　卤素灯的外形一般都是一个细小的石英玻璃管，和白炽灯相比，其特殊性就在于钨丝可以“自我再生”。实际上，在这种灯的灯丝和玻璃外壳中充有一些卤族元素，如碘和溴。当灯丝发热时，钨原子被蒸发向玻璃管壁方向移动。在它们接近玻璃管时，钨蒸气被“冷却”到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨(碘化钨、溴化钨)。卤化钨向玻璃管中央移动，又落到被腐蚀的灯丝上。因为卤化钨很不稳定，遇热后就会分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补了被蒸发的部分。如此循环，灯丝的使用寿命就会延长很多。所以，卤素灯的灯丝就可以做的相对较小，灯体也很小巧。卤素灯一般用在需要光线集中照射的地方，比如用于写字台或居室局部的照明。

　　白炽灯发明历史

　　人类使用白炽灯泡已有128年的历史了。早在爱迪生之前，英国电技工程师斯旺(j.Swan)从19世纪40年代末即开始进行电灯的研究。经过近30年的努力，斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝。

　　白炽灯的发明，美国通常归功于爱迪生，英国则归功于斯旺。两位发明家的竞争十分激烈，专利纠纷几乎不可避免，后来，两人达成协议，合资组建了爱迪生──斯旺电灯公司，在英国生产白炽灯。

　　1845年，辛辛那提的斯塔尔提出可以在真空泡内使用碳丝。英国的斯旺按照这种思路，用一条条碳化纸作灯丝，企图使电流通过它来发光，但是，因当时抽真空的技术还很差，灯泡中的残余空气，使得灯丝很快烧断。因此，这种灯的寿命相当短，仅有一两个小时，不具有实用价值。

　　1878年，真空泵的出现，使斯旺有条件再度开展对白炽灯的研究。

　　1878年12月18日，斯旺试制成功了第一只白炽电泡。此后不久，他还在纽卡斯尔化学协会上展示过他的碳丝灯泡。而当他的有关白炽电灯的实验报道在美国发表之后，也曾给爱迪生以直接的帮助。

　　1879年1月，他发明的白炽灯当众试验成功，并获得好评。

　　1879年，爱迪生也开始投入对电灯的研究，他认为 ，延长白炽灯寿命的关键是提高灯泡的真空度和采用耗电少，发光强、且价格便宜耐热材料作灯丝，爱迪生先后试用了1600多种耐热材料，结果都不理想。

　　1879年10月21日的傍晚，美国的T.A.爱迪生制成了碳化纤维(即碳丝)白炽灯，率先将电光源送入家庭。爱迪生采用碳化棉线作灯丝，把它放入玻璃球内，再启动气机将球内抽成真空。结果，碳化棉灯丝发出的光明亮而稳定，足足亮了10多个小时(45个小时)。就这样，碳化棉丝白炽灯诞生了，爱迪生为此获得了专利。

　　之后爱迪生还一直致力于白炽灯的改进，为了提高灯泡的质量，延长灯泡的寿命，爱迪生想尽一切办法寻找适合制灯丝的材料。在爱迪生研制白炽灯泡灯丝材料的过程中，曾试验过棉线、木材的细条、稻草、纱纸、线、马尼拉麻绳、马鬃、钓鱼线、麻栗、硬橡皮、栓木、藤条、玉蜀黍纤维，甚至人的胡须、头发。

　　1880年，爱迪生又研制出碳化竹丝灯，使灯丝寿命大大提高，同年十月，爱迪生在新泽西州自行设厂，开始进行批量生产，这是世界最早的商品化白炽灯。

　　1880年，斯旺在发明白炽电灯后申请了专利。

　　1880年5月初，爱迪生试验过的植物纤维材料共约6000种。在很长的一段时间里，爱迪生派遣了很多人前往世界各地寻找适合于制作灯丝的竹子。直至1908年的9年间，日本竹一直是供应碳丝的主要原料。

　　1881年，白织灯正式投产。而在灯泡投产之后，他未能像爱迪生那样建立相应的发电站和输电网。这样就使得爱迪生后来居上，成了人们公认的白炽电灯的发明家。英国的斯旺也于1881年在新堡郊外本威尔设厂。

　　十九世纪后半叶，人们开始试制用电流加热真空中灯丝的白炽电灯泡。

　　1907年，A.贾斯脱发明拉制钨丝，制成钨丝白炽灯。

　　1908年，现代的钨丝白炽灯由美国发明家库利奇试制成功。发光体是用金属钨拉制的灯丝，这种材料最可贵的特点是其熔点很高，即在高温下仍能保持固态。

　　1913年，美国的I.朗缪尔发明螺旋钨丝，并在玻壳内充入氮，以抑制钨丝的挥发。这是继灯丝由炭丝改钨丝后白炽灯的又一重要革新。直到目前为止，充气仍然是抑制钨丝蒸发的基本措施。

　　1912年，日本的三浦顺一为使灯丝和气体的接触面尽量减小，将钨丝从单螺旋发展成双螺旋，发光效率有很大提高。1915年发展到充入氩氮混合气。

　　1935年，法国的A.克洛德在灯泡内充入氪气、氙气，进一步提高了发光效率。

　　1959年，美国在白炽灯的基础上发展了体积和光衰极小的卤钨灯。白炽灯的发展史是提高灯泡发光效率的历史。白炽灯生产的效率也提高得很快。

　　1978年10月，英国举行电灯发明百周年纪念，而美国则于一年后的11月举行。

　　20世纪80年代，普通白炽灯高速生产线的产量已达8000只/小时，并已采用计算机进行质量控制。

　　2010年，澳大利亚政府推出了一项逐步采用节能荧光照明设备，以减少温室气体排放的计划，将禁止使用白炽灯泡。

　　白炽灯和节能灯的区别

　　1、使用寿命

　　白炽灯的使用寿命较短，通常为1000小时内;而节能灯的使用寿命却在6000小时以上。

　　2、光效

　　节能灯光效高,也就是在相同照度的情况下能耗更小,三基色节能灯的光效一般在40-80 lm/W,而白炽灯只有10 lm/W,举例:7W的三基色节能灯的照度基本上相当于40W白炽灯的照度;而白炽灯最大的缺点就是能耗较高。

　　3、开关性能

　　当然，要说开关性能的话，那么白炽灯可算要略胜一筹，因节能灯的开关性能较差，频繁开关将会缩短的使用寿命，所以对于频繁开关的场合，还是使用白炽灯比较适合。

　　白炽灯和日光灯的区别

　　1、白炽灯又叫做电灯泡，它的工作原理是电流通过灯丝(钨丝，熔点达3000多摄氏度)时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。白炽灯发光时，大量的电能将转化为热能，只有极少一部分(可能不到1%，没计算过)可以转化为有用的光能。

　　2、白炽灯发出的光是全色光，但各种色光的成份比例是由发光物质(钨)以及温度决定的。比例不平衡就导致了光的颜色的偏色，所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。

　　3、白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易升华。日光灯两端发黑过程是：钨丝的升华直接变成钨气，这些钨气体遇到温度较低的灯管壁又凝华在灯管壁上而发黑的，当钨丝升华到比较细瘦时，通电后就很容易烧断，从而结束了灯的寿命。所以白炽灯的功率越大。

　　4、日光灯又叫荧光灯，它的工作原理：日光灯管简单的说是个密闭的气体放电管。管內主要气体为氩(argon)气(另包含氖neon或氪krypton)气压约大气的0.3%。另外包含几滴水銀——形成微量的水银蒸汽。水银原子约佔所有气体原子的千分之一的比例。

　　5、日光灯管是靠着灯管的汞原子，由气体放电的过程释放出紫外光(主要波長为2537埃=2537×10-10m)。所消耗的电能约60%可以转换为紫外光。其他的能量則转换为热能。　　日光灯由灯管內表面的荧光物质吸收紫外光后释放出可見光。不同的荧光物质 会发出不同的可見光。一般紫外光转换为可見光的效率约为40%。因此日光灯的效率约为60%×40%=24%——大约为相同功率钨丝电灯的两倍。

　　白炽灯发黑的原因

　　在白炽灯内发亮的是钨丝，钨丝可以在很高的温度下保持稳定而不会融化，而是直接升华成气体，等关灯后，温度下降，钨气又重新凝华成固体覆在了灯泡内壁上，因为钨是黑色固体，所以白炽灯用久了以后，钨在灯内壁反复累集，灯泡就会变黑了。

　　白炽灯是有寿命的，一般发黑后，寿命也就不长了，黑色的灯泡会影响照明质量，而且也不美观，所以用时间太长发黑的灯泡不如尽快换掉，尤其是显眼位置，需要良好照明的地方要尽早的换，以免灯泡突然坏掉而没有备用灯泡，影响的正常的照明和生活，造成各种不便。

　　白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易升华(钨直接变成钨气)，当钨丝升华到比较细瘦时，通电后就很容易烧断，从而结束了灯的寿命。所以，白炽灯的功率(瓦数)越大，寿命就越短。