白(bai)熾燈(Incandescent Lamp,Incandescent light bulb)是將(jiang)燈絲通電加熱到白(bai)熾狀態,利用熱輻射發(fa)出可見光(guang)的電光(guang)源。于1879年由美國發(fa)明家托馬斯(si)·阿爾瓦·愛迪(di)生發(fa)明。
制成碳化纖(xian)維(即(ji)碳絲)白(bai)熾燈(deng)(deng)以來,經(jing)人們(men)對燈(deng)(deng)絲材(cai)料(liao)、燈(deng)(deng)絲結(jie)構、充填氣體(ti)的(de)不斷改進,白(bai)熾燈(deng)(deng)的(de)發光(guang)效率(lv)也相應提高。1959年,美(mei)國在白(bai)熾燈(deng)(deng)的(de)基礎上發展了體(ti)積和光(guang)衰(shuai)極小(xiao)的(de)鹵鎢燈(deng)(deng)。白(bai)熾燈(deng)(deng)的(de)發展趨勢主要是研(yan)制節(jie)能型燈(deng)(deng)泡,不同用途和要求的(de)白(bai)熾燈(deng)(deng),其(qi)結(jie)構和部(bu)件不盡(jin)相同。白(bai)熾燈(deng)(deng)的(de)光(guang)色和集光(guang)性能很好,但(dan)是因為光(guang)效低,已逐步退出(chu)生產和銷售環節(jie)。
白熾燈用耐熱(re)玻(bo)璃制成泡殼(ke),內(nei)裝鎢絲。泡殼(ke)內(nei)抽(chou)去空氣,以免燈絲氧化,或再充入惰(duo)性氣體(如氬),減少鎢絲受熱(re)升華。因燈絲所耗電能僅一(yi)小部分轉為可見光,故發(fa)光效率低,一(yi)般為6.5~10流/瓦。
白熾燈,主要由玻殼(ke)、燈絲、導線(xian)、感柱(zhu)、燈頭等組成。
玻(bo)殼做(zuo)成圓(yuan)球形,制(zhi)作(zuo)材料(liao)是耐熱玻(bo)璃,它把(ba)燈(deng)絲和空氣(qi)隔離,既能透光,又起保護作(zuo)用。白熾燈(deng)工作(zuo)的(de)時候(hou),玻(bo)殼的(de)溫度(du)高可達100℃左右。
燈絲:是(shi)用(yong)比頭發絲還(huan)細(xi)得多的(de)鎢絲,做成(cheng)螺旋(xuan)形(xing)。看起來燈絲很(hen)短,其實把這(zhe)種極細(xi)的(de)螺旋(xuan)形(xing)的(de)鎢絲拉成(cheng)一(yi)條(tiao)直線(xian),這(zhe)條(tiao)直線(xian)竟有1米多長。
白熾燈里的鎢(wu)絲害怕空氣(qi)。如(ru)果玻(bo)殼里充滿空氣(qi),那么通電以后(hou),鎢(wu)絲溫度(du)升(sheng)高到2000℃以上,空氣(qi)就會對它毫不留情地(di)發動襲(xi)擊,使它很快被燒斷,同時生成(cheng)一種黃白色(se)的三氧化鎢(wu),附著在玻(bo)殼內壁和燈內部件上。
導(dao)線(xian)(xian)(xian):兩(liang)條導(dao)線(xian)(xian)(xian)表面(mian)上很(hen)簡單(dan),實際上由內導(dao)線(xian)(xian)(xian)、杜(du)美(mei)絲(si)(si)(si)和(he)(he)外導(dao)線(xian)(xian)(xian)三部分組成。內導(dao)線(xian)(xian)(xian)用來導(dao)電(dian)(dian)和(he)(he)固定燈絲(si)(si)(si),用銅(tong)絲(si)(si)(si)或鍍鎳鐵(tie)絲(si)(si)(si)制做;中間一段很(hen)短的紅色金屬絲(si)(si)(si)叫杜(du)美(mei)絲(si)(si)(si),要求它同玻璃密切結合而不漏(lou)氣(qi);外導(dao)線(xian)(xian)(xian)是(shi)銅(tong)絲(si)(si)(si),任務就是(shi)連接燈頭用以(yi)通電(dian)(dian)。
感柱:一個喇(la)叭(ba)形的玻璃零件就是感柱,它連著(zhu)(zhu)玻殼,起(qi)著(zhu)(zhu)固定(ding)金屬部件的作(zuo)用。其中的排氣管用來把(ba)玻殼里(li)的空氣抽走,然后將下(xia)端燒(shao)焊密(mi)封,燈就不漏氣了(le)。
燈頭(tou)是連接(jie)燈座(zuo)和接(jie)通(tong)電源的(de)金屬(shu)件,用(yong)焊(han)泥把它同玻殼(ke)粘(zhan)結在一起。
白熾燈(deng)的特性(xing)主要有(you)能量特性(xing)、電(dian)壓特性(xing)、工作(zuo)特性(xing)、點燃(ran)與熄(xi)滅特性(xing)、壽命等。
能量(liang)特性(xing)可以用發(fa)光(guang)效率來(lai)描述(shu)。白熾燈所消耗的能量(liang) 其中只有一小部分(fen)轉換(huan)為可見(jian)輻射(she)光(guang), 很大一部分(fen)轉換(huan)為紅外(wai)線(xian)或被(bei)損失掉。白熾燈的發(fa)光(guang)效率在(zai)13%左右。
白(bai)熾燈(deng)的燈(deng)絲溫(wen)度(du)、電流、功率(lv)、光通量(liang)、光效和壽(shou)命(ming)均隨(sui)所加電壓(ya)的變化成指(zhi)數(shu)函數(shu)變化,并用特征指(zhi)數(shu)描(miao)述其變化規律。圖3表(biao)示出(chu)白(bai)熾燈(deng)的電壓(ya)變化特性曲線。
通(tong)(tong)常指(zhi)新白(bai)熾燈(deng)(deng)(deng)開始(shi)使(shi)用到(dao)斷(duan)絲為止的(de)(de)(de)(de)時(shi)間,或指(zhi)燈(deng)(deng)(deng)保持(chi)在規定(ding)的(de)(de)(de)(de)光通(tong)(tong)量數值上的(de)(de)(de)(de)燃點時(shi)間。白(bai)熾燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓變化對(dui)燈(deng)(deng)(deng)壽(shou)命的(de)(de)(de)(de)影響,通(tong)(tong)常功(gong)率(lv)為30 W以(yi)(yi)上的(de)(de)(de)(de)燈(deng)(deng)(deng),燃點750 h時(shi),光通(tong)(tong)量維持(chi)率(lv)可在85%以(yi)(yi)上,在數百毫秒(miao)至數秒(miao)的(de)(de)(de)(de)開燈(deng)(deng)(deng)與關燈(deng)(deng)(deng)周(zhou)期內的(de)(de)(de)(de)瞬時(shi)電(dian)(dian)流,可使(shi)燈(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)壽(shou)命縮(suo)短2%~8%。
白熾燈(deng)在點燃過程(cheng)中,燈(deng)絲(si)的變(bian)形、充填氣體的純度(du)、燈(deng)內殘余(yu)氣體的成分、玻(bo)殼尺寸等都與燈(deng)的光通(tong)量變(bian)化有關(guan)。
因白熾燈(deng)的(de)(de)(de)燈(deng)絲為熱輻射(she)體(ti),燈(deng)絲達到一(yi)定溫度需要(yao)有一(yi)個時(shi)間。開燈(deng)時(shi),從對燈(deng)施加電壓到發出額(e)(e)定光通量為止,需數百毫(hao)秒時(shi)間;在(zai)關燈(deng)時(shi),情況(kuang)相反。燈(deng)絲電流(liu)(liu)值愈(yu)大,熄滅(mie)所需時(shi)間愈(yu)長。在(zai)開燈(deng)的(de)(de)(de)瞬間,流(liu)(liu)過燈(deng)絲的(de)(de)(de)電流(liu)(liu)理論上可達到額(e)(e)定電流(liu)(liu)的(de)(de)(de)13~16倍(bei),實(shi)際上由于回路阻抗的(de)(de)(de)制約,瞬間電流(liu)(liu)為額(e)(e)定電流(liu)(liu)的(de)(de)(de)7~10倍(bei)。