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電燈的歷史

電燈,俗稱白熾燈泡。它是壹種通過電流將燈絲加熱到白熾狀態來發光的燈。燈泡外殼由玻璃制成,玻璃將燈絲保持在真空或低壓惰性氣體中。作用是防止燈絲在高溫下氧化。它只有7 ~ 8%的電能轉化為可見光,90%以上的電能轉化為熱能。白熾燈的發光效率很低,然而,它卻是電燈世界的先驅。

歷史

壹般認為電燈是美國人托馬斯?愛迪生發明了它。但如果仔細考察證據,另壹個美國人亨利?戈培爾(海因裏希克?貝爾)在愛迪生之前幾十年就已經使用同樣的原理和材料發明了可靠的電燈泡,在愛迪生之前還有許多人對電燈泡的發明做出了許多貢獻。1801年,英國化學家大衛給鉑絲通電使其發光。1810年,他還發明了電蠟燭,用兩根碳棒之間的電弧來照明。1854亨利?戈培爾用壹根碳化的竹絲,把它放在真空玻璃瓶下,讓它發光。今天,他的發明似乎是第壹個具有實用價值的白熾燈。他當時測試的燈泡可以持續使用400個小時,但他並沒有立即申請外觀設計專利。

1850,英語約瑟夫?威爾遜?約瑟夫·威爾遜·斯旺開始研究電燈。1878年,他獲得了壹項在真空下用碳絲供電的燈泡的英國專利,並開始在英國成立壹家公司,在每家每戶安裝電燈。

1874年,加拿大兩位電氣技師申請了電燈專利。他們在玻璃泡下充入氦氣,帶電的碳棒就會發光。但他們沒有足夠的財力繼續開發這項發明,於是在1875把專利賣給了愛迪生。

愛迪生買下專利後,試圖改進所用的燈絲。1879年,他換成碳絲做燈泡,成功持續了13小時。到1880,他的碳化竹絲燈泡已經在實驗室成功維護了1200小時。但在英國,斯旺起訴愛迪生專利侵權,並勝訴。愛迪生在英國的電燈公司被迫讓斯萬成為合夥人。但是後來斯萬把他的權利和專利賣給了愛迪生。在美國,愛迪生的專利也受到了挑戰。美國專利局曾經裁定他的發明有犯罪記錄,無效。最後,經過多年的訴訟,愛迪生獲得了碳絲白熾燈的專利權。

愛迪生最偉大的發現是用鎢代替碳做燈絲。後來在1906年,通用電氣發明了電燈用鎢絲的制造方法。最後解決了廉價制造鎢絲的方法,鎢絲燈泡壹直沿用至今。

電燈泡最大的問題是燈絲的蒸發。由於鎢絲上的微小電阻差異,溫度會發生變化。電阻大的地方,溫度升高,鎢絲蒸發快,導致鎢絲變年輕,電阻進壹步增大。最後鎢絲燒斷。後來發現用惰性氣體代替真空可以減緩鎢絲的蒸發。今天,大多數燈泡都充有氦氣、氬氣或氪氣。

現代白熾燈的壽命壹般約為1,000小時。

鹵素燈

紫外線濾光器下的鹵素燈泡

增強

紫外線濾光器下的鹵素燈泡

鹵素燈,又稱鎢鹵素燈,是白熾燈的壹種。原理是將碘或溴等鹵素氣體註入燈泡。在高溫下,蒸發出來的鎢絲與鹵素發生化學反應,蒸發出來的鎢會在鎢絲上再次凝固,形成平衡循環,避免鎢絲過早斷裂。因此,鹵素燈泡比白熾燈壽命長。此外,鹵素燈泡可以在比普通白熾燈更高的溫度下工作,亮度和效率也更高。然而,在這個溫度下,普通玻璃可能會軟化。因此,鹵素燈泡需要使用熔點更高的應時玻璃。因為應時玻璃不能阻擋紫外線,鹵素燈泡通常需要使用額外的紫外線過濾器。

如果鹵素燈泡上的水晶玻璃中有油,會造成玻璃上的溫度不同,降低燈泡的壽命。因此,在更換鹵素燈泡時,人們應該避免接觸燈泡的玻璃。如果手指碰到了,要用酒精清洗。

功效

大部分白熾燈會將90%的消耗能量轉化為無用的熱能,只有不到10%變成光。相比之下,熒光燈(又稱燈管)的效率要高得多,接近40%,產生的熱量只有同等亮度白熾燈的六分之壹。所以很多地方,尤其是商場,夏天需要空調的建築,都會用熒光燈來省電。小型熒光燈(節能燈泡)將熒光燈與啟動電子設備結合在壹起,使用標準燈泡的接口來代替普通白熾燈泡。比如壹個26瓦的節能燈泡,發出的亮度是11W,熱量是15W。同樣亮度11瓦的白熾燈泡,耗電量多4倍,達到100瓦;它釋放出六倍多的熱量,達到90瓦。

很多家庭用燈還是以普通白熾燈為主。鹵素燈泡近年來也越來越受歡迎,尤其是光源需要集中的時候,比如家裏的射燈,汽車的大燈,經常會用到鹵素燈泡。好的鹵素燈泡可以達到15%的效率。比如60瓦的鹵素燈泡,亮度和100瓦的普通燈泡壹樣。然而,鹵素燈泡體積小,工作溫度很高。在家裏使用時,需要特別保護,以防火災。

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