1850年,英國人約瑟夫·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年,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,溫度不同。在電阻大的地方,溫度上升得更高,鎢絲蒸發得更快,從而導致鎢絲變得更年輕,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。