白熾燈(deng)(deng)(Incandescent Lamp,Incandescent light bulb)是(shi)將燈(deng)(deng)絲(si)通(tong)電加熱到白熾狀態(tai),利用熱輻射發(fa)出可見光的電光源。于1879年由美國發(fa)明(ming)家托馬斯·阿爾瓦·愛(ai)迪生(sheng)發(fa)明(ming)。
制(zhi)成(cheng)碳化纖維(即碳絲)白(bai)(bai)熾(chi)(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)以來(lai),經(jing)人們(men)對燈(deng)(deng)(deng)(deng)絲材料(liao)、燈(deng)(deng)(deng)(deng)絲結(jie)構(gou)、充填(tian)氣(qi)體的(de)不斷改進,白(bai)(bai)熾(chi)(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)的(de)發光(guang)效率也相應提高。1959年,美國在白(bai)(bai)熾(chi)(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)的(de)基(ji)礎上(shang)發展(zhan)了(le)體積和光(guang)衰極小的(de)鹵鎢(wu)燈(deng)(deng)(deng)(deng)。白(bai)(bai)熾(chi)(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)的(de)發展(zhan)趨勢主要是(shi)研制(zhi)節(jie)能型燈(deng)(deng)(deng)(deng)泡,不同(tong)用(yong)途和要求的(de)白(bai)(bai)熾(chi)(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng),其結(jie)構(gou)和部件不盡相同(tong)。白(bai)(bai)熾(chi)(chi)燈(deng)(deng)(deng)(deng)的(de)光(guang)色和集光(guang)性能很好,但是(shi)因為光(guang)效低,已逐步退出生產和銷售環節(jie)。
白熾(chi)燈用耐(nai)熱玻璃制成泡殼,內裝鎢絲。泡殼內抽(chou)去空氣,以免燈絲氧化,或再充入惰性(xing)氣體(如氬),減少鎢絲受熱升華。因燈絲所(suo)耗電能僅一小部分轉為(wei)可見光,故發(fa)光效率低,一般為(wei)6.5~10流/瓦(wa)。
白熾燈(deng),主要(yao)由玻殼、燈(deng)絲、導線、感(gan)柱、燈(deng)頭(tou)等組(zu)成。
玻(bo)殼(ke)做(zuo)成圓球形(xing),制作材(cai)料是耐熱玻(bo)璃,它把燈絲(si)和空氣(qi)隔(ge)離,既(ji)能透(tou)光,又起保護作用。白熾燈工作的(de)時候,玻(bo)殼(ke)的(de)溫度高可達100℃左右。
燈(deng)絲(si):是用(yong)比頭發(fa)絲(si)還細(xi)得多的(de)鎢絲(si),做成(cheng)螺旋(xuan)形。看起來燈(deng)絲(si)很(hen)短,其實把這(zhe)種極(ji)細(xi)的(de)螺旋(xuan)形的(de)鎢絲(si)拉成(cheng)一條直(zhi)(zhi)線,這(zhe)條直(zhi)(zhi)線竟(jing)有1米多長(chang)。
白熾燈里的(de)鎢(wu)絲害(hai)怕空氣(qi)。如果玻殼(ke)里充滿空氣(qi),那么通(tong)電以(yi)后,鎢(wu)絲溫度(du)升高到2000℃以(yi)上,空氣(qi)就會(hui)對它毫不留情地發動襲(xi)擊,使(shi)它很快被燒斷,同時生成一(yi)種黃白色的(de)三(san)氧化鎢(wu),附著(zhu)在玻殼(ke)內壁(bi)和燈內部件上。
導線(xian)(xian):兩條導線(xian)(xian)表面上(shang)很簡單,實際上(shang)由(you)內導線(xian)(xian)、杜美絲(si)和(he)(he)外(wai)導線(xian)(xian)三(san)部分組成。內導線(xian)(xian)用(yong)(yong)來導電和(he)(he)固定燈(deng)絲(si),用(yong)(yong)銅絲(si)或鍍(du)鎳鐵絲(si)制做;中間一段很短(duan)的紅色金屬絲(si)叫杜美絲(si),要求(qiu)它同玻璃(li)密切結合而不漏氣;外(wai)導線(xian)(xian)是銅絲(si),任務就(jiu)是連接燈(deng)頭用(yong)(yong)以通(tong)電。
感(gan)柱:一個喇叭形的玻(bo)璃零件(jian)就是感(gan)柱,它連著(zhu)玻(bo)殼,起(qi)著(zhu)固(gu)定(ding)金屬(shu)部件(jian)的作用(yong)。其中的排(pai)氣管用(yong)來把玻(bo)殼里的空氣抽走,然后將(jiang)下端燒焊密封,燈就不(bu)漏氣了。
燈(deng)頭是連接燈(deng)座和接通電(dian)源的金(jin)屬件(jian),用焊泥把它同玻殼(ke)粘結在一(yi)起。
白熾燈的(de)特性(xing)主要有能量特性(xing)、電壓特性(xing)、工作特性(xing)、點燃與(yu)熄滅(mie)特性(xing)、壽命等(deng)。
能量(liang)特性可以用發光(guang)效率來描述。白熾燈所消耗的能量(liang) 其中只有一(yi)小部(bu)分(fen)轉(zhuan)換(huan)為(wei)可見輻射光(guang), 很大一(yi)部(bu)分(fen)轉(zhuan)換(huan)為(wei)紅外線或(huo)被損失掉。白熾燈的發光(guang)效率在13%左右。
白熾(chi)燈(deng)的(de)燈(deng)絲溫度(du)、電流(liu)、功率、光(guang)通量、光(guang)效和(he)壽命均隨所加(jia)電壓的(de)變(bian)化(hua)成指(zhi)數函數變(bian)化(hua),并用特征指(zhi)數描述其變(bian)化(hua)規律。圖3表(biao)示出白熾(chi)燈(deng)的(de)電壓變(bian)化(hua)特性曲線。
通(tong)常指新白(bai)熾(chi)燈開始(shi)使用到斷絲為止的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間,或指燈保持在(zai)規定的(de)(de)(de)光通(tong)量數值上的(de)(de)(de)燃(ran)點時(shi)(shi)間。白(bai)熾(chi)燈的(de)(de)(de)電(dian)源電(dian)壓變化(hua)對燈壽命的(de)(de)(de)影響,通(tong)常功率為30 W以上的(de)(de)(de)燈,燃(ran)點750 h時(shi)(shi),光通(tong)量維持率可(ke)(ke)在(zai)85%以上,在(zai)數百(bai)毫(hao)秒(miao)至數秒(miao)的(de)(de)(de)開燈與關燈周(zhou)期(qi)內的(de)(de)(de)瞬時(shi)(shi)電(dian)流,可(ke)(ke)使燈的(de)(de)(de)壽命縮短2%~8%。
白熾燈(deng)在點燃過程中,燈(deng)絲(si)的變形、充填氣體的純度、燈(deng)內殘余(yu)氣體的成分(fen)、玻殼(ke)尺寸等都(dou)與(yu)燈(deng)的光(guang)通量(liang)變化有(you)關。
因白熾燈的燈絲為熱輻射體(ti),燈絲達到一定(ding)溫度需(xu)要有一個時(shi)間(jian)(jian)。開燈時(shi),從對燈施加電(dian)(dian)壓到發出額(e)定(ding)光(guang)通量為止,需(xu)數百毫秒(miao)時(shi)間(jian)(jian);在(zai)關燈時(shi),情況相反。燈絲電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)值愈(yu)大,熄滅所需(xu)時(shi)間(jian)(jian)愈(yu)長(chang)。在(zai)開燈的瞬間(jian)(jian),流(liu)(liu)(liu)過燈絲的電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)理論上可(ke)達到額(e)定(ding)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的13~16倍(bei),實(shi)際(ji)上由(you)于回路(lu)阻抗(kang)的制約,瞬間(jian)(jian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)為額(e)定(ding)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的7~10倍(bei)。