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灯具进化史:白炽灯

灯具进化史:白炽灯

19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。1879年,美国的T。A。爱迪生制成了白炽灯碳化纤维(即碳丝)白炽灯,率先将电光源送入家庭。1907年,A。贾斯脱发明拉制钨丝,制成钨丝白炽灯。随后不久,美国的I。朗缪尔发明螺旋钨丝,并在玻壳内充入惰性气体氮,以抑制钨丝的蒸发;1915年发展到充入氩氮混合气。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。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。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。

  发明史

  一般人认为电灯的发明者是发明大王爱迪生,实际上,这方面的试验研究在爱迪生之前就已开始了。

  白炽灯在美国1845年的一份专利档案中,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。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日同,他采用在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。就这样,碳化棉丝白炽灯诞生了,爱迪生为此获得了专利。

  成功并未使爱迪生停步,他在继续寻找比碳化棉更坚固耐用的耐热材料。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10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,英国的斯旺也于1881年在新堡郊外本威尔设厂。

  白炽灯的发明,美国通常归功于爱迪生,英国则归功于斯旺。在英国,电灯发明百周年纪念于1978年10月举行,而美国则于一年后的11月举行。

  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──斯旺爱迪生电灯公司,在英国生产白炽灯。

  现代的钨丝白炽灯到1908年才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。事实上,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。否则的话,灯泡在很短的时间内就会被熏黑了。由于灯丝在不断地被升华,所以会逐渐变细,直至最后断开,这时一只灯泡的寿命也就结束了。

  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很小的部分,即12%-18%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。

  白炽灯的灯芯为钨丝们接近玻璃管时,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。

  近期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,从2010年开始将禁止使用白炽灯泡。

  这是世界上第一个打算淘汰白炽灯泡的计划。为了节能,为了环保,白炽灯泡将要寿终正寝了!

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