白熾燈(Incandescent Lamp,Incandescent light bulb)是將燈絲通電加熱(re)到白熾狀(zhuang)態(tai),利用熱(re)輻射(she)發(fa)(fa)出可見光的電光源。于1879年由美(mei)國發(fa)(fa)明家(jia)托馬斯·阿爾瓦·愛迪生發(fa)(fa)明。
制(zhi)成碳化纖維(即碳絲)白(bai)熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)以來,經人們對燈(deng)(deng)(deng)(deng)絲材(cai)料、燈(deng)(deng)(deng)(deng)絲結(jie)構、充填氣體的(de)(de)不斷改進,白(bai)熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)的(de)(de)發光(guang)效率也相(xiang)應提(ti)高。1959年,美國(guo)在白(bai)熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)的(de)(de)基(ji)礎上發展了(le)體積和光(guang)衰極小的(de)(de)鹵鎢燈(deng)(deng)(deng)(deng)。白(bai)熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)的(de)(de)發展趨勢主要(yao)是研制(zhi)節能(neng)型燈(deng)(deng)(deng)(deng)泡,不同用途和要(yao)求的(de)(de)白(bai)熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng),其結(jie)構和部件不盡相(xiang)同。白(bai)熾(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)的(de)(de)光(guang)色(se)和集光(guang)性能(neng)很好(hao),但是因為光(guang)效低,已逐步退出生產和銷售環節。
白熾燈用耐熱(re)玻璃制(zhi)成泡殼(ke)(ke),內裝(zhuang)鎢絲(si)。泡殼(ke)(ke)內抽(chou)去空氣,以免燈絲(si)氧化,或再充入惰性氣體(如(ru)氬(ya)),減少鎢絲(si)受熱(re)升華。因(yin)燈絲(si)所(suo)耗電能僅一(yi)小(xiao)部分轉為可見光,故發光效(xiao)率低(di),一(yi)般為6.5~10流/瓦。
白(bai)熾燈(deng),主要由玻殼(ke)、燈(deng)絲、導線、感柱(zhu)、燈(deng)頭等組成(cheng)。
玻殼做成圓球(qiu)形,制作(zuo)材料是耐熱(re)玻璃,它把燈絲和空氣隔(ge)離(li),既能(neng)透光(guang),又起保護作(zuo)用(yong)。白熾燈工作(zuo)的(de)時候(hou),玻殼的(de)溫(wen)度高可達100℃左右。
燈(deng)絲(si)(si):是用比頭發絲(si)(si)還細得多的鎢絲(si)(si),做(zuo)成(cheng)螺(luo)旋形。看(kan)起來燈(deng)絲(si)(si)很短(duan),其(qi)實把這種極細的螺(luo)旋形的鎢絲(si)(si)拉(la)成(cheng)一條直線,這條直線竟(jing)有1米多長。
白熾燈里(li)的鎢絲害怕空氣(qi)。如果玻殼里(li)充滿(man)空氣(qi),那么通電以(yi)后,鎢絲溫度升高到2000℃以(yi)上,空氣(qi)就會(hui)對它毫不留情(qing)地發動襲(xi)擊,使它很(hen)快被燒斷(duan),同時生(sheng)成一種黃白色的三氧(yang)化鎢,附著在(zai)玻殼內(nei)壁(bi)和燈內(nei)部(bu)件上。
導(dao)線(xian):兩條(tiao)導(dao)線(xian)表面上很(hen)簡單(dan),實際上由(you)內導(dao)線(xian)、杜美絲(si)和外(wai)(wai)導(dao)線(xian)三部分組成(cheng)。內導(dao)線(xian)用來(lai)導(dao)電和固定(ding)燈(deng)絲(si),用銅(tong)絲(si)或鍍(du)鎳鐵絲(si)制做;中(zhong)間一段很(hen)短的紅色金(jin)屬絲(si)叫杜美絲(si),要求它同玻璃密切結合而(er)不漏氣;外(wai)(wai)導(dao)線(xian)是銅(tong)絲(si),任(ren)務就(jiu)是連接燈(deng)頭(tou)用以通電。
感柱:一個喇叭(ba)形的玻(bo)璃(li)零件(jian)就是(shi)感柱,它(ta)連著玻(bo)殼,起著固定金屬部(bu)件(jian)的作用。其(qi)中(zhong)的排氣(qi)管用來把(ba)玻(bo)殼里的空氣(qi)抽走,然(ran)后將(jiang)下端(duan)燒焊密封,燈就不漏氣(qi)了。
燈(deng)頭是連接燈(deng)座和接通(tong)電源的金屬件,用焊(han)泥把它同玻殼(ke)粘結在(zai)一起。
白熾燈的特(te)性(xing)(xing)主要有能量特(te)性(xing)(xing)、電壓特(te)性(xing)(xing)、工(gong)作特(te)性(xing)(xing)、點燃與熄滅(mie)特(te)性(xing)(xing)、壽(shou)命等。
能(neng)量(liang)(liang)特性可(ke)以用發光效率來(lai)描(miao)述。白熾(chi)燈所(suo)消耗(hao)的(de)能(neng)量(liang)(liang) 其中只(zhi)有一小部分轉(zhuan)(zhuan)換為可(ke)見輻射(she)光, 很大一部分轉(zhuan)(zhuan)換為紅外線或被(bei)損失掉。白熾(chi)燈的(de)發光效率在13%左右。
白熾燈的(de)(de)燈絲溫度、電流、功率、光通量、光效和壽命均隨所加電壓的(de)(de)變(bian)化(hua)成指數函數變(bian)化(hua),并用特征指數描述(shu)其變(bian)化(hua)規律。圖3表(biao)示出白熾燈的(de)(de)電壓變(bian)化(hua)特性曲(qu)線。
通(tong)(tong)常(chang)指新白熾燈(deng)(deng)(deng)開(kai)始使(shi)用到(dao)斷絲為止的(de)時間(jian),或指燈(deng)(deng)(deng)保持(chi)在(zai)規定(ding)的(de)光通(tong)(tong)量數(shu)值上(shang)的(de)燃點時間(jian)。白熾燈(deng)(deng)(deng)的(de)電(dian)源電(dian)壓變化對燈(deng)(deng)(deng)壽命的(de)影響,通(tong)(tong)常(chang)功率為30 W以上(shang)的(de)燈(deng)(deng)(deng),燃點750 h時,光通(tong)(tong)量維持(chi)率可(ke)在(zai)85%以上(shang),在(zai)數(shu)百(bai)毫秒至數(shu)秒的(de)開(kai)燈(deng)(deng)(deng)與(yu)關燈(deng)(deng)(deng)周期內的(de)瞬時電(dian)流,可(ke)使(shi)燈(deng)(deng)(deng)的(de)壽命縮短2%~8%。
白熾燈(deng)在(zai)點燃(ran)過程中,燈(deng)絲(si)的(de)變形、充填氣(qi)體的(de)純度(du)、燈(deng)內殘余氣(qi)體的(de)成(cheng)分、玻殼(ke)尺寸等都與燈(deng)的(de)光(guang)通量變化有關。
因白熾燈(deng)(deng)(deng)的(de)燈(deng)(deng)(deng)絲為(wei)熱輻射體(ti),燈(deng)(deng)(deng)絲達到(dao)一定(ding)溫度需要有(you)一個時間(jian)。開燈(deng)(deng)(deng)時,從對燈(deng)(deng)(deng)施加電(dian)壓到(dao)發出額定(ding)光通(tong)量為(wei)止,需數(shu)百毫秒時間(jian);在關燈(deng)(deng)(deng)時,情況相反。燈(deng)(deng)(deng)絲電(dian)流值(zhi)愈大,熄滅(mie)所(suo)需時間(jian)愈長(chang)。在開燈(deng)(deng)(deng)的(de)瞬間(jian),流過燈(deng)(deng)(deng)絲的(de)電(dian)流理論上(shang)可達到(dao)額定(ding)電(dian)流的(de)13~16倍,實際上(shang)由于(yu)回路(lu)阻(zu)抗的(de)制約,瞬間(jian)電(dian)流為(wei)額定(ding)電(dian)流的(de)7~10倍。