中文名 | 白熾[電]燈 | 外文名 | incandescent [electric] lamp |
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所屬學(xué)科 | 電氣工程 | 公布時(shí)間 | 1998年 |
《電氣工程名詞》第一版。
1998年經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。
1、普通白熾燈即一般常用的白熾燈泡 2、鹵鎢燈 3、熒光燈 4、低壓鈉燈 5、高強(qiáng)度氣體放電燈 6、鹵素?zé)襞?7、無(wú)繩電燈
白熾電燈泡種類(lèi)誰(shuí)知道有哪些?有哪些方面需要注意?
電燈泡和白熾燈一樣,就是內(nèi)壁涂覆的材料不同!幾乎沒(méi)有輻射,但是色溫不好(白熾燈好一點(diǎn))!費(fèi)電!日光燈輻射比較大一點(diǎn),因?yàn)樗鼉?nèi)部有電子電路工作在高頻狀態(tài)下!希望對(duì)你有幫助,謝謝了。
你好,據(jù)我了解,你問(wèn)的這個(gè)有點(diǎn)不太清楚,鎢絲燈泡是廣泛被人使用的一種光源,它能散發(fā)出溫暖暈黃的光線(xiàn),是我們大多數(shù)人所認(rèn)為的燈泡。它的價(jià)格便宜,因此鎢絲燈泡也具有多變的式樣以搭配不同的燈具。然而鎢絲燈泡...
節(jié)能燈與白熾燈白熾燈
英文名:incandescent lamp
白熾燈的光效雖低,但光色和集光性能好,白熾燈將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài),利用熱輻射發(fā)出可見(jiàn)光的電光源。自1879年,美國(guó)的T.A.愛(ài)迪生制成了碳化纖維(即碳絲)白熾燈以來(lái),經(jīng)人們對(duì)燈絲材料、燈絲結(jié)構(gòu)、充填氣體的不斷改進(jìn),白熾燈的發(fā)光效率也相應(yīng)提高。1959年,美國(guó)在白熾燈的基礎(chǔ)上發(fā)展了體積和衰光極小的鹵鎢燈。白熾燈的發(fā)展趨勢(shì)主要是研制節(jié)能型燈泡。不同應(yīng)用最廣泛的電光源。
一般人認(rèn)為電燈的發(fā)明者是發(fā)明大王愛(ài)迪生,實(shí)際上,這方面的試驗(yàn)研究在愛(ài)迪生之前就已開(kāi)始了。
在美國(guó)1845年的一份專(zhuān)利檔案中,辛辛那提的斯塔爾提出可以在真空泡內(nèi)使用碳絲。英國(guó)的斯旺按照這種思路,用一條條碳化紙作燈絲,企圖使電流通過(guò)它來(lái)發(fā)光,但是,因當(dāng)時(shí)抽真空的技術(shù)還很差,燈泡中的殘余空氣,使得燈絲很快燒斷。因此,這種燈的壽命相當(dāng)短,僅有個(gè)把小時(shí),不具有實(shí)用價(jià)值。1878年,真空泵的出現(xiàn),使斯旺有條件再度開(kāi)展對(duì)白熾燈的研究。1879年1月,他發(fā)明的白熾燈當(dāng)眾試驗(yàn)成功,并獲得好評(píng)。
1879年,愛(ài)迪生也開(kāi)始投入對(duì)電燈的研究,他認(rèn)為 ,延長(zhǎng)白熾燈壽命的關(guān)鍵是提高燈泡的真空度和采用耗電少,發(fā)光強(qiáng)、且價(jià)格便宜耐熱材料作燈絲,愛(ài)迪生先后試用了1600多種耐熱材料,結(jié)果都不理想,1879年10月21日同,他采用在采用碳化棉線(xiàn)作燈絲,把它放入玻璃球內(nèi),再啟動(dòng)氣機(jī)將球內(nèi)抽成真空。結(jié)果,碳化棉燈絲發(fā)出的光明亮而穩(wěn)定,足足亮了10多個(gè)小時(shí)。就這樣,碳化棉絲白熾燈誕生了,愛(ài)迪生為此獲得了專(zhuān)利。
成功并未使愛(ài)迪生停步,他在繼續(xù)尋找比碳化棉更堅(jiān)固耐用的耐熱材料。1880年,愛(ài)迪生又研制出碳化竹絲燈,使燈絲壽命大大提高,同年10月,愛(ài)迪生在新澤西州自行設(shè)廠(chǎng),開(kāi)始進(jìn)行批量生產(chǎn),這是世界最早的商品化白熾燈,英國(guó)的斯旺也于1881年在新堡郊外本威爾設(shè)廠(chǎng)。
白熾燈的發(fā)明,美國(guó)通常歸功于愛(ài)迪生,英國(guó)則歸功于斯旺。在英國(guó),電燈發(fā)明百周年紀(jì)念于1978年10月舉行,而美國(guó)則于一年后的11月舉行。
兩位發(fā)明家的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈,專(zhuān)利糾紛幾乎不可避免,后來(lái),兩人達(dá)成協(xié)議,合資組建了愛(ài)迪生──斯旺電燈公司,在英國(guó)生產(chǎn)白熾燈。
現(xiàn)代的鎢絲白熾燈到1908年才由美國(guó)發(fā)明家?guī)炖嬖囍瞥晒?。發(fā)光體是用金屬鎢拉制的燈絲,這種材料最可貴的特點(diǎn)是其熔點(diǎn)很高,即在高溫下仍能保持固態(tài)。事實(shí)上,一只點(diǎn)亮的白熾燈的燈絲溫度高達(dá)3000℃。正是由于熾熱的燈絲產(chǎn)生了光輻射,才使電燈發(fā)出了明亮的光芒。因?yàn)樵诟邷叵乱恍╂u原子會(huì)蒸發(fā)成氣體,并在燈泡的玻璃表面上沉積,使燈泡變黑,所以白熾燈都被造成“大腹便便”的外型,這是為了使沉積下來(lái)的鎢原子能在一個(gè)比較大的表面上彌散開(kāi)。否則的話(huà),燈泡在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)被熏黑了。由于燈絲在不斷地被升華,所以會(huì)逐漸變細(xì),直至最后斷開(kāi),這時(shí)一只燈泡的壽命也就結(jié)束了。
在所有用電的照明燈具中,白熾燈的效率是最低的,它所消耗的電能只有很小的部分,即12%-18%可轉(zhuǎn)化為光能,而其余部分都以熱能的形式散失了。至于照明時(shí)間,這種電燈的使用壽命通常不會(huì)超過(guò)1000小時(shí)。在這一點(diǎn)上,鹵素?zé)艟捅纫话愕陌谉霟粢L(zhǎng)很多。鹵素?zé)舻耐庑我话愣际且粋€(gè)細(xì)小的石英玻璃管,和白熾燈相比,其特殊性就在于鎢絲可以“自我再生”。實(shí)際上,在這種燈的燈絲和玻璃外殼中充有一些鹵族元素,如碘和溴。當(dāng)燈絲發(fā)熱時(shí),鎢原子被蒸發(fā)向玻璃管壁方向移動(dòng)。在它們接近玻璃管時(shí),鎢蒸氣被“冷卻”到大約800℃并和鹵素原子結(jié)合在一起,形成鹵化鎢(碘化鎢、溴化鎢)。鹵化鎢向玻璃管中央移動(dòng),又落到被腐蝕的燈絲上。因?yàn)辂u化鎢很不穩(wěn)定,遇熱后就會(huì)分解成鹵素蒸氣和鎢,這樣鎢又在燈絲上沉積下來(lái),彌補(bǔ)了被蒸發(fā)的部分。如此循環(huán),燈絲的使用壽命就會(huì)延長(zhǎng)很多。所以,鹵素?zé)舻臒艚z就可以做的相對(duì)較小,燈體也很小巧。鹵素?zé)粢话阌迷谛枰饩€(xiàn)集中照射的地方,比如用于寫(xiě)字臺(tái)或居室局部的照明。
澳大利亞政府推出了一項(xiàng)逐步采用節(jié)能熒光照明設(shè)備,以減少溫室氣體排放的計(jì)劃,從2010年開(kāi)始將禁止使用白熾燈泡。
這是世界上第一個(gè)打算淘汰白熾燈泡的計(jì)劃。為了節(jié)能,為了環(huán)保,白熾燈泡將要壽終正寢了。
據(jù)介紹,緊湊型熒光燈售價(jià)約是白熾燈泡的10倍,但壽命是后者的6倍,而且同等亮度的產(chǎn)品,熒光燈耗電量不足白熾燈泡的四分之一。隨著新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn),新型光源也不斷誕生,譬如LED發(fā)光二極管,是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件,被稱(chēng)為第四代照明光源或綠色光源,具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn),使用壽命可達(dá)6萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí),比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上;電光功率轉(zhuǎn)換接近100%,相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。
人類(lèi)使用白熾燈泡已有128年的歷史了。提起白熾燈泡,人們必然會(huì)聯(lián)想起愛(ài)迪生。實(shí)際上早在愛(ài)迪生之前,英國(guó)電技工程師斯旺(j.Swan)從40年代末即開(kāi)始進(jìn)行電燈的研究。經(jīng)過(guò)近30年的努力,斯旺最終找到了適于做燈絲的碳絲。1878年12月18日,斯旺試制成功了第一只白熾電泡。此后不久,他還在紐卡斯?fàn)柣瘜W(xué)協(xié)會(huì)上展示過(guò)他的碳絲燈泡。而當(dāng)他的有關(guān)白熾電燈的實(shí)驗(yàn)報(bào)道在美國(guó)發(fā)表之后,也曾給愛(ài)迪生以直接的幫助。與愛(ài)迪生不同的是,斯旺在發(fā)明白熾電燈后,直到1880年才去申請(qǐng)專(zhuān)利;直到1881年才正式投產(chǎn)。而在燈泡投產(chǎn)之后,他未能像愛(ài)迪生那樣建立相應(yīng)的發(fā)電站和輸電網(wǎng)。這樣就使得愛(ài)迪生后來(lái)居上,成了人們公認(rèn)的白熾電燈的發(fā)明家。
在愛(ài)迪生研制白熾燈泡燈絲材料的過(guò)程中,曾試驗(yàn)過(guò)棉線(xiàn)、木材的細(xì)條、稻草、紗紙、線(xiàn)、馬尼拉麻繩、馬鬃、釣魚(yú)線(xiàn)、麻栗、硬橡皮、栓木、藤條、玉蜀黍纖維,甚至人的胡須、頭發(fā)。
在1879年10月21日的傍晚,愛(ài)迪生和助手們成功地把炭精絲裝進(jìn)了燈泡。一個(gè)德國(guó)籍的玻璃專(zhuān)家按照愛(ài)迪生的吩咐,把燈泡里的空氣抽到只剩下一個(gè)大氣壓的百萬(wàn)分之一,封上了口,愛(ài)迪生接通電流,他們?nèi)找古瓮那榫敖K于出現(xiàn):燈泡發(fā)出了金色的亮光。在連續(xù)使用了45個(gè)小時(shí)以后,這盞電燈的燈絲才被燒斷,這是人類(lèi)第一盞有廣泛實(shí)用價(jià)值的電燈。后來(lái)人們就把10月21日定為電燈日。以后愛(ài)迪生還一直致力于白熾燈的改進(jìn),為了提高燈泡的質(zhì)量,延長(zhǎng)燈泡的壽命,愛(ài)迪生想盡一切辦法尋找適合制燈絲的材料。到1880年5月初,他試驗(yàn)過(guò)的植物纖維材料共約6000種。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里,愛(ài)迪生派遣了很多人前往世界各地尋找適合于制作燈絲的竹子。直至1908年的9年間,日本竹一直是供應(yīng)碳絲的主要原料。
愛(ài)迪生發(fā)明的白熾燈泡為人類(lèi)的文明做出了巨大的貢獻(xiàn),但為了節(jié)能,為了環(huán)保,只能讓它退出歷史舞臺(tái)。
補(bǔ)充:白熾燈有一個(gè)其他大部分類(lèi)型發(fā)光產(chǎn)品不具備的優(yōu)點(diǎn),即適合頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合。
白熾燈的詳細(xì)原理
普通的白熾燈,主要由玻殼、燈絲、導(dǎo)線(xiàn)、感柱、燈頭等組成。
玻殼做成圓球形,制作材料是耐熱玻璃,它把燈絲和空氣隔離,既能透光,又起保護(hù)作用。白熾燈工作的時(shí)候,玻殼的溫度最高可達(dá)100℃左右。
燈絲是用比頭發(fā)絲還細(xì)得多的鎢絲,做成螺旋形??雌饋?lái)燈絲很短,其實(shí)把這種極細(xì)的螺旋形的鎢絲拉成一條直線(xiàn),這條直線(xiàn)竟有1米多長(zhǎng)。
兩條導(dǎo)線(xiàn)表面上很簡(jiǎn)單,實(shí)際上由內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)、杜美絲和外導(dǎo)線(xiàn)三部分組成。內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)用來(lái)導(dǎo)電和固定燈絲,用銅絲或鍍鎳鐵絲制做;中間一段很短的紅色金屬絲叫杜美絲,要求它同玻璃密切結(jié)合而不漏氣;外導(dǎo)線(xiàn)是銅絲,任務(wù)就是連接燈頭用以通電。
一個(gè)喇叭形的玻璃零件就是感柱,它連著玻殼,起著固定金屬部件的作用。其中的排氣管用來(lái)把玻殼里的空氣抽走,然后將下端燒焊密封,燈就不漏氣了。
燈頭是連接燈座和接通電源的金屬件,用焊泥把它同玻殼粘結(jié)在一起。
這里特別需要講講燈絲,因?yàn)殡姛粽且克鼇?lái)發(fā)光的。同炭絲一樣,白熾燈里的鎢絲也害怕空氣。如果玻殼里充滿(mǎn)空氣,那么通電以后,鎢絲溫度升高到2000℃以上,空氣就會(huì)對(duì)它毫不留情地發(fā)動(dòng)襲擊,使它很快被燒斷,同時(shí)生成一種黃白色的三氧化鎢,附著在玻殼內(nèi)壁和燈內(nèi)部件上。
要是玻殼里殘留的空氣比較少,那么上面講的過(guò)程就會(huì)進(jìn)行得慢一些,鎢跟空氣中的氧化合生成一薄層藍(lán)色的三氧化二鎢和氧化鎢的混合物。
這些都是空氣玩的把戲——空氣里的氧氣使高溫的鎢絲氧化了。所以鎢絲燈泡要抽成真空,把空氣統(tǒng)統(tǒng)清除出去。
有時(shí)怕抽氣機(jī)抽不干凈,還要在燈泡的感柱上涂一點(diǎn)紅磷。紅磷受熱會(huì)變成白磷,白磷很容易同氧氣反應(yīng),生成固態(tài)的五氧化二磷,把氧氣“吃掉”,這樣,玻殼里殘留的氧氣也被消除了。
但是,這樣做還沒(méi)有解決全部問(wèn)題。白熾燈用久了玻殼會(huì)變黑,再過(guò)一段時(shí)間會(huì)燒斷。
長(zhǎng)時(shí)間的高溫使鎢絲表面的鎢原子像水蒸汽一樣不斷地蒸發(fā)擴(kuò)散,然后一層又一層地沉積到玻殼的內(nèi)表面上,使玻殼慢慢黑化,越來(lái)越不透明。 確實(shí),鎢絲比起炭絲來(lái),在真空里的蒸發(fā)速度要慢得多。但是,當(dāng)白熾燈點(diǎn)亮溫度升得很高的時(shí)候,鎢的蒸發(fā)仍然十分嚴(yán)重。
鎢的蒸發(fā)也使鎢絲越來(lái)越細(xì),最后燒斷。
燈絲工作溫度越高,鎢的蒸發(fā)越快,白熾燈的使用壽命就越短。
減少燈絲在真空條件下減少蒸發(fā)和延長(zhǎng)使用壽命
辦法只有降低溫度,降低燈絲溫度可以達(dá)到延年益壽的目的。鎢絲工作溫度高達(dá)2700℃時(shí),燈泡點(diǎn)亮不到1個(gè)小時(shí)就熄滅;鎢絲工作溫度下降到1700℃,使用壽命可以延長(zhǎng)到1000個(gè)小時(shí)以上。
可是,這并不是個(gè)好辦法。降低鎢絲的工作溫度,也就是降低它的白熾程度,會(huì)使白熾燈的發(fā)光效率降低,遠(yuǎn)不如溫度高時(shí)那么明亮。
要想白熾燈更多地發(fā)光,就得提高燈絲的工作溫度;要想減少鎢絲的蒸發(fā)以延長(zhǎng)燈的壽命,又得降低它的一體溫”。這是矛盾的。
我們的要求是既有高的發(fā)光效率,又能減少鎢絲蒸發(fā)。
人們注意到,當(dāng)燈泡里充有空氣的時(shí)候,雖然燈絲很快會(huì)被氧化,但是鎢的蒸發(fā)卻變慢了。
原因其實(shí)很簡(jiǎn)單:空氣是由多種成分組成的,使鎢氧化的只是占空氣總量1/5的氧氣;至于其余的大約占4/5的氮?dú)?,它不僅沒(méi)有參與對(duì)鎢的破壞作用,相反地還干了好事——阻礙鎢分子的運(yùn)動(dòng),降低鎢的蒸發(fā)速度。
人們于是給鎢絲找到了一位保衛(wèi)它的好朋友——氮?dú)狻5獨(dú)饩驮诳諝饫?,而且占了空氣的大多?shù),真可謂“踏破鐵鞋無(wú)覓處,得來(lái)全不費(fèi)工夫”。
過(guò)去我們?yōu)榱吮WC白熾燈延年益壽,不得不把玻殼中的空氣抽走,抽得越干凈越好,為了同樣的目的,我們卻要做相反的工作,即把氣體——當(dāng)然是不會(huì)跟鎢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體充到玻殼里去。
如果燈泡里是真空的,那么當(dāng)鎢絲接通電源,溫度升高后,鎢的分子就會(huì)“蠢蠢欲動(dòng)”,大量地脫離燈絲,“如入無(wú)人之境”,到處亂跑,直到碰在玻殼壁上被吸著時(shí)為止。
玻殼里一旦充進(jìn)了氮?dú)?,白熾的燈絲周?chē)蜁?huì)形成一薄層穩(wěn)定的氣體保護(hù)層,就像一道活的“籬笆”。每一個(gè)氮?dú)夥肿佣际且幻赂业膽?zhàn)士,守衛(wèi)在鎢絲的附近,對(duì)那些企圖脫離集體四處亂竄的鎢分子毫不客氣,狠狠地頂撞回去,叫它們重返工作崗位,繼續(xù)為光明服務(wù)。這樣一來(lái),鎢絲的蒸發(fā)速度就慢得多了。
結(jié)果是出現(xiàn)了充氮?dú)獾陌谉霟襞荨?
1913年,蘭米爾首次往玻殼里充進(jìn)氮?dú)?,這是繼燈絲由炭絲改鎢絲后白熾燈的又一重要革新。充氣仍然是抑制鎢絲蒸發(fā)的基本措施。
不過(guò),有一點(diǎn)要注意,因?yàn)檠鯕饣蛩羝紩?huì)在鎢絲工作時(shí)跟它起氧化反應(yīng),所以對(duì)充氣的含氧量和含水量都有極嚴(yán)格的要求,不然的話(huà),燈泡的壽命就會(huì)大大地縮短。
充氣使鎢絲的蒸發(fā)速度變慢,同樣的使用期限可以使燈絲在更高的溫度下工作,所以充氣燈泡的發(fā)光效率比真空燈泡要高。一般來(lái)說(shuō),充氣燈泡的發(fā)光效率要比真空燈泡高出1/3以上。
簡(jiǎn)史 19世紀(jì)后半葉,人們開(kāi)始試制用電流加熱真空中燈絲的白熾電燈泡。1879年,美國(guó)的T.A.愛(ài)迪生制成了碳化纖維(即碳絲)白熾燈,率先將電光源送入家庭。1907年,A.賈斯脫發(fā)明拉制鎢絲,制成鎢絲白熾燈。隨后不久,美國(guó)的I.朗繆爾發(fā)明螺旋鎢絲,并在玻殼內(nèi)充入惰性氣體氮,以抑制鎢絲的蒸發(fā);1915年發(fā)展到充入氬氮混合氣。1912年,日本的三浦順一為使燈絲和氣體的接觸面盡量減小,將鎢絲從單螺旋發(fā)展成雙螺旋,發(fā)光效率有很大提高。1935年,法國(guó)的A.克洛德在燈泡內(nèi)充入氪氣、氙氣,進(jìn)一步提高了發(fā)光效率。1959年,美國(guó)在白熾燈的基礎(chǔ)上發(fā)展了體積和光衰極小的鹵鎢燈。白熾燈的發(fā)展史是提高燈泡發(fā)光效率的歷史。
白熾燈生產(chǎn)的效率也提高得很快。80年代,普通白熾燈高速生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)量已達(dá)8000只/小時(shí),并已采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行質(zhì)量控制。
不同用途和要求的白熾燈,其結(jié)構(gòu)和部件不盡相同。普通白熾燈泡(見(jiàn)圖普通白熾燈結(jié)構(gòu))的主要部件是玻殼和燈絲。
· 推廣應(yīng)用高效照明產(chǎn)品;
· 推進(jìn)照明節(jié)電,實(shí)現(xiàn)照明節(jié)電10%的目標(biāo),預(yù)期到2010年照明節(jié)電累計(jì)1032億kW·h;
· 通過(guò)節(jié)電,減少溫室氣體排放,到2010年累計(jì)減排二氧化碳4130萬(wàn)噸碳;
· 提高高效照明產(chǎn)品的質(zhì)量和水平,擴(kuò)大生產(chǎn)能力和出口量;
· 提高公眾節(jié)能環(huán)保意識(shí),更清楚了解高效照明系統(tǒng)的好處。
其措施之一是嚴(yán)格限制低光效的普通白熾燈應(yīng)用:這已成為全世界各國(guó)節(jié)能減排的共同要求。
一般應(yīng)使用熒光燈,主要是自鎮(zhèn)流熒光燈代替白熾燈;在一些開(kāi)關(guān)頻繁、要求調(diào)光、有特殊裝飾要求的場(chǎng)所,以及商場(chǎng)重點(diǎn)照明等,宜選用鹵素?zé)簟?
限制白熾燈應(yīng)用,當(dāng)前重點(diǎn)是賓館和家庭兩類(lèi)場(chǎng)所:對(duì)賓館主要靠設(shè)計(jì)師、裝飾工程師和建設(shè)單位共同努力,增強(qiáng)節(jié)能觀念和責(zé)任來(lái)解決;對(duì)家庭主要靠政府運(yùn)用價(jià)格政策引導(dǎo)。
近日,由國(guó)家發(fā)展改革委、商務(wù)部、海關(guān)總署、國(guó)家工商總局、國(guó)家質(zhì)檢總局、國(guó)務(wù)院機(jī)關(guān)事務(wù)管理局聯(lián)合主辦,中國(guó)逐步淘汰白熾燈、加快推廣節(jié)能燈項(xiàng)目辦承辦的“告別白熾燈泡·點(diǎn)亮綠色生活”政府在行動(dòng)主題宣傳活動(dòng)在中國(guó)工程院舉行,來(lái)自政府部門(mén)、行業(yè)協(xié)會(huì)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)、媒體等100余名代表參加活動(dòng)。國(guó)家發(fā)展改革委副主任解振華、聯(lián)合國(guó)駐華協(xié)調(diào)員兼聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署駐華代表羅黛琳女士、國(guó)家工商總局副局長(zhǎng)甘霖、國(guó)家質(zhì)檢總局副局長(zhǎng)孫大偉、國(guó)務(wù)院機(jī)關(guān)事務(wù)管理局副局長(zhǎng)李寶榮出席活動(dòng)并致辭,中國(guó)工程院院長(zhǎng)周濟(jì)也出席了活動(dòng)。
解振華在講話(huà)中指出,照明節(jié)電是世界各國(guó)推動(dòng)節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化的重要內(nèi)容,國(guó)際上已有十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)布了淘汰白熾燈路線(xiàn)圖以及推廣綠色照明的行動(dòng)計(jì)劃。研究報(bào)告顯示,全球照明用電占到總用電量的19%,我國(guó)照明用電約占全社會(huì)用電量的13%,如果把我國(guó)在用的14億只白熾燈全部替換為節(jié)能燈,每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電480億度,相當(dāng)于減少二氧化碳排放4800萬(wàn)噸,節(jié)能減排潛力很大。2011年11月1日,國(guó)家發(fā)展改革委、商務(wù)部、海關(guān)總署、國(guó)家工商總局、國(guó)家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布《中國(guó)逐步淘汰白熾燈路線(xiàn)圖》,明確從2012年10月1日起,分階段逐步禁止進(jìn)口和銷(xiāo)售普通照明白熾燈,這是為確保實(shí)現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)任務(wù)、積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化的又一個(gè)積極舉措。他強(qiáng)調(diào),我國(guó)是照明產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó),為全球市場(chǎng)供應(yīng)了30%以上的白熾燈和85%的節(jié)能燈。中國(guó)逐步淘汰白熾燈路線(xiàn)圖的發(fā)布實(shí)施,不僅將對(duì)中國(guó)照明電器行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),全社會(huì)節(jié)能減排產(chǎn)生積極影響;也會(huì)為全球節(jié)約能源、減少溫室氣體排放做出重要貢獻(xiàn);更重要的是通過(guò)一盞燈,將綠色低碳的理念傳遞到千家萬(wàn)戶(hù)和每個(gè)人的心中。2100433B
白熾燈詳細(xì)介紹
由電流通過(guò)燈絲加熱至白熾狀態(tài)產(chǎn)生光的一種光源。是最早出現(xiàn)的電燈,用耐熱玻璃制成泡殼,內(nèi)裝鎢絲。泡殼內(nèi)抽去空氣,以免燈絲氧化,或再充入惰性氣體(如氬),減少鎢絲受熱蒸發(fā)。因燈絲所耗電能僅一小部分轉(zhuǎn)為可見(jiàn)光,故發(fā)光效率低,一般為10~15流/瓦。但制造方便,成本低,啟動(dòng)快,線(xiàn)路簡(jiǎn)單,現(xiàn)仍大量采用。
十九世紀(jì)后半葉,人們開(kāi)始試制用電流加熱真空中燈絲的白熾電燈泡。1879年,美國(guó)的T.A.愛(ài)迪生制成了碳化纖維(即碳絲)白熾燈,率先將電光源送入家庭。1907年,A.賈斯脫發(fā)明拉制鎢絲,制成鎢絲白熾燈。隨后不久,美國(guó)的I.朗繆爾發(fā)明螺旋鎢絲,并在玻殼內(nèi)充入惰性氣體氮,以抑制鎢絲的揮發(fā)。1915年發(fā)展到充入氬氮混合氣。1912年,日本的三浦順一為使燈絲和氣體的接觸面盡量減小,將鎢絲從單螺旋發(fā)展成雙螺旋,發(fā)光效率有很大提高。1935年,法國(guó)的A.克洛德在燈泡內(nèi)充入氪氣、氙氣,進(jìn)一步提高了發(fā)光效率。1959年,美國(guó)在白熾燈的基礎(chǔ)上發(fā)展了體積和光衰極小的鹵鎢燈。白熾燈的發(fā)展史是提高燈泡發(fā)光效率的歷史。白熾燈生產(chǎn)的效率也提高得很快。80年代,普通白熾燈高速生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)量已達(dá)8000只/小時(shí),并已采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行質(zhì)量控制。
這是一只普通的白熾燈,主要由玻殼、燈絲、導(dǎo)線(xiàn)、感柱、燈頭等組成。
玻殼做成圓球形,制作材料是耐熱玻璃,它把燈絲和空氣隔離,既能透光,又起保護(hù)作用。白熾燈工作的時(shí)候,玻殼的溫度最高可達(dá)100℃左右。
燈絲是用比頭發(fā)絲還細(xì)得多的鎢絲,做成螺旋形??雌饋?lái)燈絲很短,其實(shí)把這種極細(xì)的螺旋形的鎢絲拉成一條直線(xiàn),這條直線(xiàn)竟有1米多長(zhǎng)。
導(dǎo)線(xiàn)兩條導(dǎo)線(xiàn)表面上很簡(jiǎn)單,實(shí)際上由內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)、杜美絲和外導(dǎo)線(xiàn)三部分組成。內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)用來(lái)導(dǎo)電和固定燈絲,用銅絲或鍍鎳鐵絲制做;中間一段很短的紅色金屬絲叫杜美絲,要求它同玻璃密切結(jié)合而不漏氣;外導(dǎo)線(xiàn)是銅絲,任務(wù)就是連接燈頭用以通電。
感柱一個(gè)喇叭形的玻璃零件就是感柱,它連著玻殼,起著固定金屬部件的作用。其中的排氣管用來(lái)把玻殼里的空氣抽走,然后將下端燒焊密封,燈就不漏氣了。
燈頭是連接燈座和接通電源的金屬件,用焊泥把它同玻殼粘結(jié)在一起。
這里特別需要講講燈絲,因?yàn)殡姛粽且克鼇?lái)發(fā)光的。
同炭絲一樣,白熾燈里的鎢絲也害怕空氣。如果玻殼里充滿(mǎn)空氣,那么通電以后,鎢絲溫度升高到2000℃以上,空氣就會(huì)對(duì)它毫不留情地發(fā)動(dòng)襲擊,使它很快被燒斷,同時(shí)生成一種黃白色的三氧化鎢,附著在玻殼內(nèi)壁和燈內(nèi)部件上。
要是玻殼里殘留的空氣比較少,那么上面講的過(guò)程就會(huì)進(jìn)行得慢一些,鎢跟空氣中的氧化合生成一薄層藍(lán)色的三氧化二鎢和氧化鎢的混合物。
這些都是空氣玩的把戲——空氣里的氧氣使高溫的鎢絲氧化了。
所以鎢絲燈泡要抽成真空,把空氣統(tǒng)統(tǒng)清除出去。
有時(shí)怕抽氣機(jī)抽不干凈,還要在燈泡的感柱上涂一點(diǎn)紅磷。紅磷受熱會(huì)變成白磷,白磷很容易同氧氣反應(yīng),生成固態(tài)的五氧化二磷,把氧氣“吃掉”,這樣,玻殼里殘留的氧氣也被消除了。
但是,這樣做還沒(méi)有解決全部問(wèn)題。白熾燈用久了玻殼會(huì)變黑,再過(guò)一段時(shí)間會(huì)燒斷,你知道這是為什么?
確實(shí),鎢絲比起炭絲來(lái),在真空里的蒸發(fā)速度要慢得多。但是,當(dāng)白熾燈點(diǎn)亮溫度升得很高的時(shí)候,鎢的蒸發(fā)仍然十分嚴(yán)重。
長(zhǎng)時(shí)間的高溫使鎢絲表面的鎢原子像水蒸汽一樣不斷地蒸發(fā)擴(kuò)散,然后一層又一層地沉積到玻殼的內(nèi)表面上,使玻殼慢慢黑化,越來(lái)越不透明。
鎢的蒸發(fā)也使鎢絲越來(lái)越細(xì),最后燒斷。燈絲工作溫度越高鎢的蒸發(fā)越快,白熾燈的使用壽命就越短。
如何使燈絲減少蒸發(fā)和延長(zhǎng)使用壽命
辦法只有降低溫度,降低燈絲溫度可以達(dá)到延年益壽的目的。鎢絲工作溫度高達(dá)2700℃時(shí),燈泡點(diǎn)亮不到1個(gè)小時(shí)就熄滅;鎢絲工作溫度下降到1700℃,使用壽命可以延長(zhǎng)到1000個(gè)小時(shí)以上。
可是,這并不是個(gè)好辦法。降低鎢絲的工作溫度,也就是降低它的白熾程度,會(huì)使白熾燈的發(fā)光效率降低,遠(yuǎn)不如溫度高時(shí)那么明亮。
于是,問(wèn)題就這樣明明白白地?cái)[在了人們的面前:要想白熾燈更多地發(fā)光,就得提高燈絲的工作溫度;要想減少鎢絲的蒸發(fā)以延長(zhǎng)燈的壽命,又得降低它的一體溫”。這是矛盾的。
如何得到高的發(fā)光效率又減少鎢絲蒸發(fā)
經(jīng)過(guò)多年的研究,人們注意到,當(dāng)燈泡里充有空氣的時(shí)候,雖然燈絲很快會(huì)被氧化,但是鎢的蒸發(fā)卻變慢了。原因其實(shí)很簡(jiǎn)單?!】諝馐怯啥喾N成分組成的,使鎢氧化的只是占空氣總量1/5的氧氣;至于其余的大約占4/5的氮?dú)?,它不僅沒(méi)有參與對(duì)鎢的破壞作用,相反地還干了好事——阻礙鎢分子的運(yùn)動(dòng),降低鎢的蒸發(fā)速度。
人們于是給鎢絲找到了一位保衛(wèi)它的好朋友——氮?dú)?。氮?dú)饩驮诳諝饫铮艺剂丝諝獾拇蠖鄶?shù),真可謂“踏破鐵鞋無(wú)覓處,得來(lái)全不費(fèi)工夫”。
過(guò)去我們?yōu)榱吮WC白熾燈延年益壽,不得不把玻殼中的空氣抽走,抽得越干凈越好,而現(xiàn)在為了同樣的目的,我們卻要做相反的工作,即把氣體——當(dāng)然是不會(huì)跟鎢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體充到玻殼里去。
氮?dú)馐莻€(gè)懶惰的家伙,好自個(gè)兒東游西逛,跟誰(shuí)也不愛(ài)打交道。它在很多地方派不上用場(chǎng),可在白熾燈里卻可一顯身手。
如果燈泡里是真空的,那么當(dāng)鎢絲接通電源,溫度升高后,鎢的分子就會(huì)“蠢蠢欲動(dòng)”,大量地脫離燈絲,“如入無(wú)人之境”,到處亂跑,直到碰在玻殼壁上被吸著時(shí)為止。
玻殼里一旦充進(jìn)了氮?dú)?,白熾的燈絲周?chē)蜁?huì)形成一薄層穩(wěn)定的氣體保護(hù)層,就像一道活的“籬笆”。每一個(gè)氮?dú)夥肿佣际且幻赂业膽?zhàn)士,守衛(wèi)在鎢絲的附近,對(duì)那些企圖脫離集體四處亂竄的鎢分子毫不客氣,狠狠地頂撞回去,叫它們重返工作崗位,繼續(xù)為光明服務(wù)。這樣一來(lái),鎢絲的蒸發(fā)速度就慢得多了。結(jié)果是出現(xiàn)了充氮?dú)獾陌谉霟襞?/p>
1913年,蘭米爾首次往玻殼里充進(jìn)氮?dú)?,這是繼燈絲由炭絲改鎢絲后白熾燈的又一重要革新。直到目前為止,充氣仍然是抑制鎢絲蒸發(fā)的基本措施。
不過(guò),有一點(diǎn)要注意,因?yàn)檠鯕饣蛩羝紩?huì)在鎢絲工作時(shí)跟它起氧化反應(yīng),所以對(duì)充氣的含氧量和含水量都有極嚴(yán)格的要求,不然的話(huà),燈泡的壽命就會(huì)大大地縮短。
充氣使鎢絲的蒸發(fā)速度變慢,同樣的使用期限可以使燈絲在更高的溫度下工作,所以充氣燈泡的發(fā)光效率比真空燈泡要高。一般來(lái)說(shuō),充氣燈泡的發(fā)光效率要比真空燈泡高出1/3以上。
1878年12月18日,斯旺試制成功了第一只白熾電泡。此后不久,他還在紐卡斯?fàn)柣瘜W(xué)協(xié)會(huì)上展示過(guò)他的碳絲燈泡。而當(dāng)他的有關(guān)白熾電燈的實(shí)驗(yàn)報(bào)道在美國(guó)發(fā)表之后,也曾給愛(ài)迪生以直接的幫助。與愛(ài)迪生不同的是,斯旺在發(fā)明白熾電燈后,直到1880年才去申請(qǐng)專(zhuān)利;直到1881年才正式投產(chǎn)。而在燈泡投產(chǎn)之后,他未能像愛(ài)迪生那樣建立相應(yīng)的發(fā)電站和輸電網(wǎng)。這樣就使得愛(ài)迪生后來(lái)居上,成了人們公認(rèn)的白熾電燈的發(fā)明家。
在愛(ài)迪生研制白熾燈泡燈絲材料的過(guò)程中,曾試驗(yàn)過(guò)棉線(xiàn)、木材的細(xì)條、稻草、紗紙、線(xiàn)、馬尼拉麻繩、馬鬃、釣魚(yú)線(xiàn)、麻栗、硬橡皮、栓木、藤條、玉蜀黍纖維,甚至人的胡須、頭發(fā)。
在1879年10月21日的傍晚,愛(ài)迪生和助手們成功地把炭精絲裝進(jìn)了燈泡。一個(gè)德國(guó)籍的玻璃專(zhuān)家按照愛(ài)迪生的吩咐,把燈泡里的空氣抽到只剩下一個(gè)大氣壓的百萬(wàn)分之一,封上了口,愛(ài)迪生接通電流,他們?nèi)找古瓮那榫敖K于出現(xiàn)在眼前:燈泡發(fā)出了金色的亮光!在連續(xù)使用了45個(gè)小時(shí)以后,這盞電燈的燈絲才被燒斷,這是人類(lèi)第一盞有廣泛實(shí)用價(jià)值的電燈。后來(lái)人們就把這一天定為電燈發(fā)明日。之后愛(ài)迪生還一直致力于白熾燈的改進(jìn),為了提高燈泡的質(zhì)量,延長(zhǎng)燈泡的壽命,愛(ài)迪生想盡一切辦法尋找適合制燈絲的材料。到1880年5月初,他試驗(yàn)過(guò)的植物纖維材料共約6000種。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里,愛(ài)迪生派遣了很多人前往世界各地尋找適合于制作燈絲的竹子。直至1908年的9年間,日本竹一直是供應(yīng)碳絲的主要原料。
愛(ài)迪生發(fā)明的白熾燈泡為人類(lèi)的文明做出了巨大的貢獻(xiàn),但為了節(jié)能,為了環(huán)保,只能讓它退出歷史舞臺(tái)!補(bǔ)充
白熾燈有一個(gè)其他大部分類(lèi)型發(fā)光產(chǎn)品不具備的優(yōu)點(diǎn),即適合頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合。
緊湊型熒光燈售價(jià)約是白熾燈泡的10倍,但壽命是后者的6倍,而且同等亮度的產(chǎn)品,熒光燈耗電量不足白熾燈泡的四分之一。隨著新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn),新型光源也不斷誕生,譬如LED發(fā)光二極管,是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件,被稱(chēng)為第四代照明光源或綠色光源,具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn),使用壽命可達(dá)6萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí),比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上;電光功率轉(zhuǎn)換接近100%,相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。
大部分白熾燈會(huì)把消耗能量中的90%轉(zhuǎn)化成無(wú)用的熱能,只少于10%的能量會(huì)成為光。相比之下,熒光燈(Fluorescent lamp,亦稱(chēng)光管)的效率高很多,接近40%,所產(chǎn)生的熱只是相同亮度的白熾燈的六分之一。故此很多地方,特別是夏天需要空氣調(diào)節(jié)的商場(chǎng)、大樓都會(huì)使用螢光燈照明以節(jié)省電力。小型的螢光燈(節(jié)能燈泡)把螢光燈及啟動(dòng)電子結(jié)合,使用標(biāo)準(zhǔn)電燈泡的接口,用以替代普通白熾燈泡。例如一個(gè)26瓦的節(jié)能燈泡,發(fā)出的亮度為11瓦,熱量為15瓦。發(fā)出相同亮度11瓦的白熾燈泡耗電多四倍,達(dá)100瓦;放出熱量多六倍,達(dá)90瓦。
很多家居內(nèi)的電燈仍然是以普通白熾燈為主。鹵素?zé)襞萁暌嘧兊幂^為流行,特別是光源需要集中的情況,例如家居的射燈,汽車(chē)車(chē)頭燈,經(jīng)常會(huì)使用鹵素?zé)襞?。良好的鹵素?zé)襞菘梢赃_(dá)到15%的效率。例如一個(gè)60瓦的鹵素?zé)襞?,亮度可等同一個(gè)100瓦的普通燈泡。但是鹵素?zé)襞蒹w積細(xì)小,運(yùn)作時(shí)溫度非常高。在家居應(yīng)用時(shí)需要特別防護(hù),防止引起火災(zāi)。
至于而戶(hù)外的街燈照明,以鈉燈(Sodium vapor lamp)最為常見(jiàn)。低壓鈉燈發(fā)出的是單調(diào)的橙色光線(xiàn),但是它的效率卻非常高,比普通電燈泡高出約十五倍。高壓鈉燈色效率稍低,但顏色較為豐富。
2000年代起,則以發(fā)光二極管(LED)及高強(qiáng)度氣體放電燈(High Intensity Discharge,HID)照明開(kāi)始發(fā)展流行。前者的優(yōu)點(diǎn)是非常長(zhǎng)壽,現(xiàn)已陸續(xù)地用于交通燈、手電筒、汽車(chē)上之剎車(chē)燈及指揮燈之上。后者其實(shí)是多種技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)(鈉燈亦屬于HID)。很多最新汽車(chē)使用的氙氣車(chē)頭燈(Xenon HID)、放映機(jī)使用的金屬鹵化物燈(Metal Halide),都是屬于HID。
型式 | 光源效率 (LM/W) | 平均壽命 (小時(shí)) | 特性 | 使用范圍 |
普通燈泡 NORMAL INCANDESCENT LAMPS | 8--18 | 1000 | 安裝及使用容易,立即可以啟動(dòng),成本低 | 住宅之基本照明及裝飾性照明 |
反射燈泡 REFLECTOR LAMPS | 8--18 | 1000 | 反射燈泡可以做聚光投射 | 反射燈泡可用于重點(diǎn)照明 |
鹵素?zé)?HALOGEN LAMPS | 12--24 | 2000--3000 | 體積小,亮度高,光色較白,安裝易,壽命較普通燈光長(zhǎng) | 商業(yè)空間之重點(diǎn)照明 |