白熾燈(Incandescent Lamp,Incandescent light bulb)是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。于1878年由英國(guó)化學(xué)家約瑟夫·斯旺發(fā)明。
制成碳化纖維(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)展了體積和光衰極小的鹵鎢燈。白熾燈的發(fā)展趨勢(shì)主要是研制節(jié)能型燈泡,不同用途和要求的白熾燈,其結(jié)構(gòu)和部件不盡相同。白熾燈的光色和集光性能很好,但是因?yàn)楣庑У停阎鸩酵顺錾a(chǎn)和銷(xiāo)售環(huán)節(jié)。
工作原理
白熾燈的工作原理是利用電流的熱效應(yīng),將燈絲加熱至超過(guò)其白熾從而使燈絲能像燒紅的鐵那樣發(fā)出光來(lái),且燈絲的溫度越高,發(fā)出的光就越亮。因燈絲是通過(guò)熱輻射發(fā)光,白熾燈也具有連續(xù)的輻射光譜,但與日光相比,白熾燈光光譜中的藍(lán)光相對(duì)含量較低,而紅光的相對(duì)含量較高,故發(fā)光顏色較日光顯得更黃。
技術(shù)原理
白熾燈是一種熱輻射光源,能量的轉(zhuǎn)換效率很低,只有2%~4%的電能轉(zhuǎn)換為眼睛能夠感受到的光。但白熾燈具有顯色性好、光譜連續(xù)、使用方便等優(yōu)點(diǎn),因而仍被廣泛應(yīng)用。?
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)。
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。原因是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,玻殼里殘留的氧氣也被消除了。
但是白熾燈用久了玻殼會(huì)變黑,再過(guò)一段時(shí)間會(huì)燒斷,因?yàn)殒u絲比起炭絲來(lái),在真空里的升華速度要快得多。當(dāng)白熾燈點(diǎn)亮溫度升得很高的時(shí)候,鎢的升華仍然十分嚴(yán)重。長(zhǎng)時(shí)間的高溫使鎢絲表面的鎢原子升華擴(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,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升華的越快,白熾燈的使用壽命就越短。
組成結(jié)構(gòu)
白熾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[yà]),減少鎢絲受熱升華。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6.5~10流明/瓦。
白熾燈,主要由玻殼、燈絲、導(dǎo)線、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。看起來(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,這條直線竟有1米多長(zhǎng)。
白熾燈里的鎢絲害怕空氣。如果玻殼里充滿空氣,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。
導(dǎo)線:兩條導(dǎo)線表面上很簡(jiǎn)單,實(shí)際上由內(nèi)導(dǎo)線、杜美絲和外導(dǎo)線三部分組成。內(nèi)導(dǎo)線用來(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。
特性
白熾燈的特性主要有能量特性、電壓特性、工作特性、點(diǎn)燃與熄滅特性、壽命等。?
能量特性
能量特性可以用發(fā)光效率來(lái)描述。白熾燈所消耗的能量 其中只有一小部分轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)輻射光, 很大一部分轉(zhuǎn)換為紅外線或被損失掉。白熾燈的發(fā)光效率在13%左右。
電壓特性
白熾燈的燈絲溫度、電流、功率、光通量、光效和壽命均隨所加電壓的變化成指數(shù)函數(shù)變化,并用特征指數(shù)描述其變化規(guī)律。圖3表示出白熾燈的電壓變化特性曲線。?
壽命
通常指新白熾燈開(kāi)始使用到斷絲為止的時(shí)間,或指燈保持在規(guī)定的光通量數(shù)值上的燃點(diǎn)時(shí)間。白熾燈的電源電壓變化對(duì)燈壽命的影響,通常功率為30 W以上的燈,燃點(diǎn)750 h時(shí),光通量維持率可在85%以上,在數(shù)百毫秒至數(shù)秒的開(kāi)燈與關(guān)燈周期內(nèi)的瞬時(shí)電流,可使燈的壽命縮短2%~8%。?
工作特性
白熾燈在點(diǎn)燃過(guò)程中,燈絲的變形、充填氣體的純度、燈內(nèi)殘余氣體的成分、玻殼尺寸等都與燈的光通量變化有關(guān)。
點(diǎn)燃與熄滅特性
因白熾燈的燈絲為熱輻射體,燈絲達(dá)到一定溫度需要有一個(gè)時(shí)間。開(kāi)燈時(shí),從對(duì)燈施加電壓到發(fā)出額定光通量為止,需數(shù)百毫秒時(shí)間;在關(guān)燈時(shí),情況相反。燈絲電流值愈大,熄滅所需時(shí)間愈長(zhǎng)。在開(kāi)燈的瞬間,流過(guò)燈絲的電流理論上可達(dá)到額定電流的13~16倍,實(shí)際上由于回路阻抗的制約,瞬間電流為額定電流的7~10倍。?
發(fā)明者
托馬斯·愛(ài)迪生(Thomas Alva Edison,1847年2月11日—1931年10月18日),出生于美國(guó)俄亥俄州米蘭鎮(zhèn),逝世于美國(guó)新澤西州西奧蘭治。發(fā)明家、企業(yè)家。
愛(ài)迪生是人類(lèi)歷史上第一個(gè)利用大量生產(chǎn)原則和電機(jī)工程學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)室來(lái)進(jìn)行從事發(fā)明專(zhuān)利而對(duì)世界產(chǎn)生重大深遠(yuǎn)影響的人。他發(fā)明的留聲機(jī)、電影攝影機(jī)、電燈對(duì)世界有極大影響。他一生的發(fā)明共有兩千多項(xiàng),擁有專(zhuān)利一千多項(xiàng)。
發(fā)明歷史
人類(lèi)使用白熾燈泡已有140多年的歷史了。早在托馬斯·愛(ài)迪生之前,英國(guó)電技工程師斯旺(j.Swan)從19世紀(jì)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。
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。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。
1845年,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,僅有一兩個(gè)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。
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,也曾給托馬斯·愛(ài)迪生以直接的幫助。
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日的傍晚,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。愛(ài)迪生采用碳化棉線作燈絲,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)(45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。
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。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、木材的細(xì)條、稻草、紗紙、線、馬尼拉麻繩、馬鬃、釣魚(yú)線、柚木、硬橡皮、栓木、藤條、玉蜀黍纖維,甚至人的胡須、頭發(fā)。
1880年,愛(ài)迪生又研制出碳化竹絲燈,使燈絲壽命大大提高,同年十月,愛(ài)迪生在新澤西州自行設(shè)廠,開(kāi)始進(jìn)行批量生產(chǎn),這是世界最早的商品化白熾燈。
1880年,斯旺在發(fā)明白熾電燈后申請(qǐng)了專(zhuān)利。
1880年5月初,愛(ài)迪生試驗(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。
1881年,白織燈正式投產(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。英國(guó)的斯旺也于1881年在新堡郊外本威爾設(shè)廠。
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。
1907年,A.賈斯脫發(fā)明拉制鎢絲,制成鎢絲白熾燈。
1908年,現(xiàn)代的鎢絲白熾燈由美國(guó)發(fā)明家?guī)炖嬖囍瞥晒Α0l(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)。
1913年,美國(guó)的I.歐文·朗繆爾發(fā)明螺旋鎢絲,并在玻殼內(nèi)充入氮,以抑制鎢絲的揮發(fā)。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。
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。1915年發(fā)展到充入氬氮混合氣。
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。
1978年10月,英國(guó)舉行電燈發(fā)明百周年紀(jì)念,而美國(guó)則于一年后的11月舉行。
20世紀(jì)80年代,普通白熾燈高速生產(chǎn)線的產(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。
2009年,澳大利亞停止生產(chǎn)白熾燈,最晚在2010年逐步禁止使用傳統(tǒng)的白熾燈。2010年,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,將禁止使用白熾燈泡。
逐步淘汰
中國(guó)
2011年11月4日,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等部門(mén)公布《中國(guó)逐步淘汰白熾燈路線圖》,并決定自2012年10月1日起禁止進(jìn)口和銷(xiāo)售100瓦及以上普通照明用白熾燈。
發(fā)改委規(guī)定的淘汰白熾燈五個(gè)階段分別為:
1、2011年11月1日-2012年9月30日,企業(yè)在過(guò)渡期做好準(zhǔn)備工作;
2、2012年10月1日起,禁止進(jìn)口和銷(xiāo)售100瓦及以上普通照明白熾燈;
3、2014年10月1日起,禁止進(jìn)口和銷(xiāo)售60瓦及以上普通照明白熾燈;
4、2015年10月1日-2016年9月30日中期評(píng)估;
5、2016年10月1日起,禁止進(jìn)口和銷(xiāo)售15瓦及以上普通照明白熾燈,或視中期評(píng)估結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
通過(guò)實(shí)施路線圖,將有力促進(jìn)中國(guó)照明電器行業(yè)健康發(fā)展,取得良好的節(jié)能減排效果,預(yù)計(jì)可新增照明電器行業(yè)產(chǎn)值約80億元(人民幣)、新增就業(yè)崗位約1.5萬(wàn)個(gè),形成年節(jié)電480億千瓦時(shí)、年減少二氧化碳排放4800萬(wàn)噸的能力。
光電參數(shù)
額定電壓
燈泡的設(shè)計(jì)電壓稱(chēng)為額定電壓。光源(燈泡)只能在額定電壓下工作才能獲得各種規(guī)定的特性。如果低于額定電壓使用,光源的壽命雖然可以延長(zhǎng),但發(fā)光強(qiáng)度不足,發(fā)光效率降低。如果在高于額定電壓下工作,發(fā)光強(qiáng)度變強(qiáng),但壽命縮短,故要求電源電壓能達(dá)到規(guī)定值。
功率
白熾燈泡的額定功率是指燈泡的設(shè)計(jì)功率值,單位為W(瓦)。
額定光通量
在額定電壓下工作,燈泡輻射出的是額定光通量,一般是指點(diǎn)燃100 h后的燈泡的初始光通量,以lm為單位。對(duì)于某些燈泡,例如反射型燈泡還應(yīng)規(guī)定在一定方向的發(fā)光強(qiáng)度。
由于燈絲形狀的變化、真空度(或充氣純度)的下降、鎢絲蒸發(fā)粘附在燈泡內(nèi)壁等因素,白熾燈在使用過(guò)程中光通量會(huì)衰減。充氣白熾燈內(nèi)氣體的對(duì)流使蒸發(fā)的鎢不像真空白熾燈那樣均勻散布在玻殼內(nèi)部,而集中在燈頭上方(指燈頭在上的安裝方式),光通衰減情況較好。
燈在給定點(diǎn)燃時(shí)間后的光通量與其初始光通量之比,稱(chēng)為光通量維持率,通常用百分比表示。
發(fā)光效率
燈泡的發(fā)光效率是指燈泡消耗單位電功率所發(fā)出的光通量(簡(jiǎn)稱(chēng)光效),以lm/W為單位。
壽命
燈泡的壽命一般有兩種意義:(1)全壽命:指燈泡從開(kāi)始使用到點(diǎn)燃失效,或者根據(jù)某種規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)到不能再使用的狀態(tài)的累計(jì)時(shí)間;(2)在規(guī)定條件下,同批壽命試驗(yàn)燈所測(cè)得壽命的算術(shù)平均值稱(chēng)為平均壽命。產(chǎn)品樣本上列出的光源壽命一般指平均壽命,白熾燈的平均壽命為1000 h。
白熾燈的壽命受電源電壓的影響,電源電壓升高,燈泡壽命將大大降低。燈絲在工作過(guò)程中各處變細(xì)的速度不同(由于材料或制造方面的原因),在局部地方蒸發(fā)加速,該處的溫度也就加速提高,甚至蒸發(fā)迅速而最終燒斷。燈絲溫度的變化使得燈的壽命和光效都會(huì)產(chǎn)生變化,同一個(gè)燈泡光效越高壽命就越短。
白熾燈的啟動(dòng)性能好,從對(duì)燈施加電壓到發(fā)出額定光通量為止,只需數(shù)百毫秒的時(shí)間,在如此短的點(diǎn)熄滅時(shí)間內(nèi),其瞬間過(guò)渡電流約為額定電流的7-10倍,通常在數(shù)百毫秒到數(shù)秒內(nèi)的燃點(diǎn)熄滅周期內(nèi),就大致可使壽命縮短2-8%。
頻繁開(kāi)關(guān)白熾燈,使鎢絲出現(xiàn)急冷急熱,溫度發(fā)生反復(fù)變化,又由于鎢絲內(nèi)部晶體呈纖維狀,表現(xiàn)出各向異性,導(dǎo)致熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過(guò)材料高溫下的彈性極限時(shí),將發(fā)生局部塑形變形,經(jīng)過(guò)一定循環(huán)次數(shù)后,即可能引起熱疲勞裂紋,有些裂紋聯(lián)合起來(lái)形成主裂紋。這些區(qū)域就成了應(yīng)力敏感處。另一方面,鎢絲的急冷急熱,產(chǎn)生熱沖擊現(xiàn)象。這種熱沖擊產(chǎn)生的熱應(yīng)力,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎢絲正常發(fā)光時(shí)的恒定的熱應(yīng)力,而且這種應(yīng)力以沖擊式的高速加在鎢絲上,容易在已存在的應(yīng)力敏感區(qū)出現(xiàn)應(yīng)力集中,使裂紋縱深擴(kuò)展而導(dǎo)致鎢絲點(diǎn)熄間斷裂。
光譜能量(功率)分布
白熾燈是熱輻射光源,具有連續(xù)的光譜能量(功率)分布。
色溫、顯色指數(shù)
白熾燈是低色溫光源,一般為2300~2 900K,顯色性很好,顯色指數(shù)99~100。
白熾燈當(dāng)電源電壓變化時(shí),除壽命有很大變化外,光通、光效、功率等也都有很大變化。
基本特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
1、光源小、便宜,具有種類(lèi)極多的燈罩形式,并配有輕便燈架、頂棚和墻上的安裝用具和隱蔽裝置。
2、通用性大,彩色品種多,具有定向、散射、漫射等多種形式。
3、能用于加強(qiáng)物體立體感、白熾燈的色光最接近于太陽(yáng)光色,顯色性好,光譜均勻而不突兀。白熾燈(包含鹵素?zé)簦┑墓庾V是連續(xù)而且平均的,擁有極佳演色性的優(yōu)點(diǎn);而熒光燈、LED是離散光譜,演色性低,低演色性光源不但會(huì)讓人覺(jué)得顏色不好看、對(duì)于健康及視力也有害。傳統(tǒng)燈泡還有可調(diào)光、耐點(diǎn)滅及無(wú)汞的優(yōu)點(diǎn)。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。
4、白熾燈和鹵鎢燈相比較,鹵鎢燈與一般白熾燈相比光效離低,體積不大,便于光控翻,色域校高,顯色性好,特別適用于電視轉(zhuǎn)播照明、繪圖、攝影及建筑物泛光照明等。但制造方便,成本低,啟動(dòng)快,線路簡(jiǎn)單,被大量采用。
缺點(diǎn):
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約2%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€集中照射的地方,比如用于寫(xiě)字臺(tái)或居室局部的照明。
操作技巧
延長(zhǎng)使用
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,又得降低它的體溫。這是矛盾的。
提高效率
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。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)?/a>,它不僅沒(méi)有參與對(duì)鎢的破壞作用,反而阻礙鎢分子的運(yùn)動(dòng),降低鎢的蒸發(fā)速度。
過(guò)去人們?yōu)榱吮WC白熾燈壽命,不得不把玻殼中的空氣抽走。可以把氣體不會(huì)跟鎢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氮?dú)獬涞讲だ锶ァ?/p>
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)大量地脫離燈絲,玻殼里一旦充進(jìn)了氮?dú)猓谉氲臒艚z周?chē)蜁?huì)形成一薄層穩(wěn)定的氣體保護(hù)層。這樣鎢絲的蒸發(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?/p>
但是因?yàn)?a href="/hebeideji/7233262038603005952.html">氧氣或水蒸汽都會(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,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。
研發(fā)進(jìn)展
綜述
由于白熾燈的耗電量大,壽命短,性能遠(yuǎn)低于新一代的新型光源,為了節(jié)能環(huán)保,保護(hù)環(huán)境,白熾燈已被一些綠色光源所代替,被要求漸漸退出市場(chǎng),一些國(guó)家已禁止生產(chǎn)和銷(xiāo)售白熾燈。但是,節(jié)能燈含有汞,和許多電子產(chǎn)品一樣,在國(guó)內(nèi),由于缺乏電子產(chǎn)品回收機(jī)制,隨意丟棄對(duì)土壤和水源的污染不容忽視。
中國(guó)
淘汰白熾燈的重要意義
中國(guó)是白熾燈的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),2010年白熾燈產(chǎn)量和國(guó)內(nèi)銷(xiāo)量分別為38.5億只和10.7億只。據(jù)測(cè)算,中國(guó)照明用電約占全社會(huì)用電量的12%左右。如果把在用的白熾燈全部替換為節(jié)能燈,年可節(jié)電480億千瓦時(shí),相當(dāng)于減少二氧化碳排放4800萬(wàn)噸,節(jié)能減排潛力巨大。逐步淘汰白熾燈,不僅有利于加快推動(dòng)中國(guó)照明電器行業(yè)技術(shù)進(jìn)步,促進(jìn)照明電器行業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)優(yōu)化,而且也將為實(shí)現(xiàn)"十二五"節(jié)能減排目標(biāo)、應(yīng)對(duì)全球氣候變化做出積極貢獻(xiàn)。
淘汰白熾燈的可行性
當(dāng)前,在全球大力推動(dòng)節(jié)能減排、積極應(yīng)對(duì)氣候變化的形勢(shì)下,很多國(guó)家紛紛出臺(tái)淘汰白熾燈路線圖,加快淘汰低效照明產(chǎn)品。中國(guó)自1996年實(shí)施綠色照明工程以來(lái),照明行業(yè)迅速發(fā)展,全社會(huì)節(jié)能減排意識(shí)顯著提高,為淘汰白熾燈創(chuàng)造了較好的政策環(huán)境、行業(yè)基礎(chǔ)和社會(huì)氛圍,為淘汰白熾燈路線圖的發(fā)布實(shí)施奠定了良好基礎(chǔ)。按照國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布的《中國(guó)逐步淘汰白熾燈路線圖》,我國(guó)將從2012年10月1日起,按功率大小分階段逐步禁止進(jìn)口和銷(xiāo)售普通照明白熾燈。此外,臺(tái)灣省規(guī)劃2010年開(kāi)始執(zhí)行白熾燈禁產(chǎn)政策,2012年起已逐步推動(dòng)傳統(tǒng)白熾燈退出公家機(jī)關(guān)、飯店、醫(yī)院甚至一般住家,2012年全面禁產(chǎn)。
“十一五”期間,中國(guó)提出了單位GDP能耗降低20%,主要污染物排放減少10%的約束性目標(biāo),通過(guò)一系列政策措施推動(dòng)節(jié)能減排。2012年,已經(jīng)建立了較完善的高耗能產(chǎn)品淘汰和節(jié)能產(chǎn)品推廣政策體系,包括發(fā)布高耗能產(chǎn)品淘汰目錄、實(shí)施能效標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)、推行政府強(qiáng)制采購(gòu)、開(kāi)展政府財(cái)政補(bǔ)貼等,為促進(jìn)白熾燈企業(yè)合理轉(zhuǎn)型、推動(dòng)高效照明行業(yè)健康發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。
行業(yè)基礎(chǔ)
2010年,中國(guó)白熾燈總產(chǎn)量38.5億只,年產(chǎn)量1億只以上大型企業(yè)約10家,占全行業(yè)總產(chǎn)量的70%以上。在國(guó)家相關(guān)政策的支持下,這些大型白熾燈生產(chǎn)企業(yè)先后開(kāi)始轉(zhuǎn)產(chǎn)節(jié)能燈等高效照明產(chǎn)品,為行業(yè)平穩(wěn)過(guò)渡奠定了基礎(chǔ)。
2010年,中國(guó)T8燈管總產(chǎn)量約42.6億只,約占全球總產(chǎn)量的80%;其中,年產(chǎn)量5000萬(wàn)只以上規(guī)模企業(yè)約20家,占全行業(yè)總產(chǎn)量的82.2%。經(jīng)過(guò)多年努力,中國(guó)節(jié)能燈產(chǎn)品質(zhì)量水平日益提高,一些企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。此外,半導(dǎo)體照明等新興高效照明技術(shù)發(fā)展迅速,在射燈、筒燈、隧道燈等領(lǐng)域逐步得到應(yīng)用。因此,高效照明產(chǎn)品及技術(shù)的日益成熟為逐步淘汰白熾燈提供了重要保障。
社會(huì)意識(shí)
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,居民照明節(jié)電意識(shí)普遍增強(qiáng),"綠色照明"理念深入人心,高效照明產(chǎn)品市場(chǎng)占有率逐年提高,淘汰低效照明產(chǎn)品、選用高效照明產(chǎn)品已逐漸成為社會(huì)共識(shí)。
世界主要國(guó)家和地區(qū)淘汰白熾燈情況
自2007年初澳大利亞政府率先宣布以立法形式全面淘汰白熾燈開(kāi)始,先后有十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)陸續(xù)發(fā)布了白熾燈淘汰計(jì)劃。這些國(guó)家和地區(qū)淘汰白熾燈計(jì)劃主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):
一是淘汰時(shí)間。在淘汰進(jìn)程上,大多數(shù)國(guó)家的起始時(shí)間主要集中在2010-2012年。
二是淘汰范圍。并非禁止所有白熾燈,重點(diǎn)在于淘汰普通照明用白熾燈,特殊用途白熾燈并不在淘汰范圍之內(nèi)。
三是淘汰方式。大部分國(guó)家和地區(qū)采取分階段淘汰方式,從大功率白熾燈逐步向小功率白熾燈延伸,從低光效白熾燈向高光效白熾燈延伸。
四是中期評(píng)估。部分國(guó)家和地區(qū)在淘汰過(guò)程中設(shè)置了實(shí)施效果評(píng)估環(huán)節(jié),根據(jù)高效照明技術(shù)發(fā)展和前期政策實(shí)施情況來(lái)調(diào)整后期政策。
淘汰白熾燈方案
(一)指導(dǎo)思想
全面落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,大力推進(jìn)節(jié)能減排,積極應(yīng)對(duì)氣候變化,制定并實(shí)施科學(xué)有效、符合中國(guó)國(guó)情的淘汰白熾燈路線圖,實(shí)現(xiàn)照明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化和整體能效水平提升,為實(shí)現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變作出積極貢獻(xiàn)。
(二)基本原則
堅(jiān)持順應(yīng)國(guó)際潮流與推動(dòng)中國(guó)行業(yè)發(fā)展相結(jié)合;堅(jiān)持加強(qiáng)政策引導(dǎo)與深化市場(chǎng)機(jī)制相結(jié)合;堅(jiān)持實(shí)施分階段淘汰與發(fā)展替代技術(shù)相結(jié)合。
(三)法律依據(jù)
《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第十六條規(guī)定:"國(guó)家對(duì)落后的耗能過(guò)高的用能產(chǎn)品、設(shè)備和生產(chǎn)工藝實(shí)行淘汰制度。淘汰的用能產(chǎn)品、設(shè)備、生產(chǎn)工藝的目錄和實(shí)施辦法,由國(guó)務(wù)院管理節(jié)能工作的部門(mén)會(huì)同國(guó)務(wù)院有關(guān)部門(mén)制定并公布"。明確了相關(guān)政府部門(mén)在制定淘汰政策和措施中的職責(zé)。
《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第十七條規(guī)定:“禁止生產(chǎn)、進(jìn)口、銷(xiāo)售國(guó)家明令淘汰或者不符合強(qiáng)制性能源效率標(biāo)準(zhǔn)的用能產(chǎn)品、設(shè)備;禁止使用國(guó)家明令淘汰的用能設(shè)備、生產(chǎn)工藝”。明確了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位、組織或個(gè)人在執(zhí)行高耗能產(chǎn)品淘汰制度中的法律職責(zé)。
(四)淘汰計(jì)劃
中國(guó)淘汰白熾燈路線圖擬以國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家工商行政管理總局、海關(guān)總署等部門(mén)聯(lián)合公告的形式發(fā)布并實(shí)施。中國(guó)淘汰白熾燈路線圖分為五個(gè)步驟(見(jiàn)附表),包括:
第一步驟:2011年10月1日,發(fā)布中國(guó)淘汰白熾燈政府公告及路線圖,并將2011年10月1日至2012年9月30日設(shè)為過(guò)渡期。
第二步驟:2012年10月1日起,禁止銷(xiāo)售和進(jìn)口100瓦及以上普通照明用白熾燈。
第三步驟:2014年10月1日起,禁止銷(xiāo)售和進(jìn)口60瓦及以上普通照明用白熾燈;依據(jù)能效標(biāo)準(zhǔn),禁止生產(chǎn)、銷(xiāo)售和進(jìn)口光效低于能效限定值的低效鹵鎢燈。
第四步驟:2015年10月1日至2016年9月30日,對(duì)前期政策進(jìn)行評(píng)估,調(diào)整后續(xù)政策。
第五步驟:2016年10月1日起,禁止銷(xiāo)售和進(jìn)口15瓦及以上普通照明用白熾燈。
(五)淘汰范圍
淘汰目標(biāo)產(chǎn)品為普通照明用白熾燈,具體類(lèi)型為:
電源電壓:220V;
燈頭:E14、E27螺口型和B22卡口型;
泡殼:透明、磨砂、類(lèi)似于磨砂效果的涂層或內(nèi)涂白等經(jīng)過(guò)表面處理的形式。
淘汰目標(biāo)產(chǎn)品不包括反射型白熾燈、聚光燈、裝飾燈等其它類(lèi)型白熾燈以及特殊用途白熾燈。
澳洲
2009年停止生產(chǎn),最晚在2010年逐步禁止使用傳統(tǒng)的白熾燈。澳大利亞是世界上第一個(gè)計(jì)劃全面禁止使用傳統(tǒng)白熾燈的國(guó)家。澳大利亞政府20日宣布一項(xiàng)計(jì)劃,將最晚在2010年開(kāi)始逐步禁止使用傳統(tǒng)的白熾燈,代之以更加節(jié)能的日光燈等節(jié)能燈具。這是澳大利亞倡議的減排溫室氣體以阻止全球氣候變暖的措施之一。
加拿大
2012年前禁用白熾燈。加拿大自然資源部部長(zhǎng)加里。倫恩2007年4月25日宣布,加拿大定于2012年開(kāi)始禁止銷(xiāo)售白熾燈。加拿大是繼澳洲后第二個(gè)宣布將禁用白熾燈的國(guó)家。
日本
到2012年止,停止制造銷(xiāo)售高能耗白熾燈。日本政府日前宣布截至2012年,日本將全面禁止使用白熾燈。專(zhuān)家預(yù)計(jì),該禁令將使熒光燈、緊湊型熒光燈的使用數(shù)量大幅增加,并最終隨著LED效率的提高以及成本的降低,增加LED照明的需求。
美國(guó)
2012年1月到2014年1月。大多數(shù)白熾燈泡將于2014年在美國(guó)市場(chǎng)上禁止銷(xiāo)售。 2007能源獨(dú)立和安全法案規(guī)定:從2012年1月到2014年1月間,美國(guó)要逐步淘汰40W、60W、75W及100W白熾燈泡,以節(jié)能燈泡取代替換。
歐盟
歐盟在環(huán)保方面的標(biāo)準(zhǔn)一直是全球最高的,有關(guān)的規(guī)范也是最嚴(yán)格的。就白熾燈的使用來(lái)說(shuō),歐盟委員會(huì)早在2007年3月,就制訂出具體時(shí)間表,逐步淘汰這種浪費(fèi)能源、二氧化碳排放量相對(duì)較高的產(chǎn)品。2008年底,歐盟宣布27個(gè)成員國(guó)已就一份白熾燈限制方案達(dá)成協(xié)議,為防止全球氣候變暖,各國(guó)將在2012年前停止歐盟內(nèi)家用白熾燈的銷(xiāo)售,而改用能效較高的節(jié)能燈。根據(jù)計(jì)劃,該方案在歐洲議會(huì)批準(zhǔn)后,從2009年3月起分階段實(shí)施。2012年8月31日,歐盟境內(nèi)全面禁售白熾燈泡的最后期限到來(lái)。這之后,理論上講,歐盟境內(nèi)任何商家將不能再進(jìn)貨和出售白熾燈泡。已售出的白熾燈使用壽命結(jié)束后,將退出歷史舞臺(tái)。
歐洲聯(lián)盟2009年9月起禁止銷(xiāo)售100瓦傳統(tǒng)燈泡,2012年起禁用使用所有瓦數(shù)的傳統(tǒng)燈泡。英國(guó)首相戈登·布朗2007年上任后也宣布英國(guó)將一體遵行,改用省電日光燈。2008年,零售商開(kāi)始停賣(mài)150瓦燈泡,2009年將停賣(mài)60瓦燈泡。零售賣(mài)場(chǎng)就開(kāi)始停止100瓦燈泡補(bǔ)貨,自愿停售期到2012年結(jié)束,之后政府才頒懲罰規(guī)則。
韓國(guó)
2013年底前禁止使用白熾燈。南韓“第四次能源利用合理化基本計(jì)劃”決定,將階段性地調(diào)高白熾燈的最低能耗標(biāo)準(zhǔn),并在2013年底前予以淘汰。
衍生產(chǎn)品
發(fā)光二極管
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)換可超過(guò)10%,相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。
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。
熒光燈
大部分白熾燈會(huì)把消耗能量中的98%轉(zhuǎn)化成無(wú)用的熱能,只有約2%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10%。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)出的亮度相當(dāng)于100瓦白熾燈泡的亮度,產(chǎn)生的熱量為15瓦(以功率計(jì))。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。
鹵素?zé)?/h3>
很多家居內(nèi)的電燈仍然是以普通白熾燈為主。鹵素?zé)襞菀嘧兊幂^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)襞荨A己玫柠u素?zé)襞菘梢赃_(dá)到3.5%的效率。例如一個(gè)60瓦的鹵素?zé)襞荩炼瓤傻韧粋€(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)。
鈉燈
至于而戶(hù)外的街燈照明,以鈉燈(鈉 vapor lamp)最為常見(jiàn)。低壓鈉燈發(fā)出的是單調(diào)的橙色光線,但是它的效率卻相對(duì)較高。高壓鈉燈色效率稍低,但顏色較為豐富。
智能LED燈
2014年,澳大利亞發(fā)明家研制出一款能用智能手機(jī)控制開(kāi)關(guān)、變換顏色的LED燈泡。這款燈泡安裝簡(jiǎn)易,使用壽命更長(zhǎng)達(dá)25年。這款名為L(zhǎng)IFX的智能燈泡能與智能手機(jī)的應(yīng)用程序(App)連接,使用者可根據(jù)喜好轉(zhuǎn)換燈泡色調(diào),也可以預(yù)設(shè)起床開(kāi)燈的時(shí)間,同時(shí)也能用傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)控制燈泡。LIFX的耗電量?jī)H為普通白熾燈的1/10,熒光燈管的1/2,安裝過(guò)程與普通燈泡一樣。
應(yīng)用現(xiàn)狀
我國(guó)綠色照明工程的宗旨是推動(dòng)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和提高照明質(zhì)量,以適應(yīng)和服務(wù)于我國(guó)社會(huì)進(jìn)步和現(xiàn)代化進(jìn)程。主要目標(biāo)是:
1、推廣應(yīng)用高效照明產(chǎn)品;
2、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;
3、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130萬(wàn)噸碳;
4、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;
5、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?/p>
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)。
選用方法
普通白熾燈:適用于需要調(diào)光、要求顯色性高、迅速點(diǎn)燃、頻繁開(kāi)關(guān)及需要避免對(duì)測(cè)試設(shè)備產(chǎn)生高頻干擾的地方和屏蔽室等。因體積較小,并可制成各種功率的規(guī)格,同時(shí)易于控光、沒(méi)有附件、光色宜人等,故特別適于藝術(shù)照明和裝飾照明。小功率投光燈還適用于櫥窗展示照明和美術(shù)館陳列照明等。適用于事故照明。因白熾燈光效低,壽命短、電能消耗大、維護(hù)費(fèi)用高,使用時(shí)間長(zhǎng)的工廠車(chē)間照明不宜采用。
注意事項(xiàng)
白熾燈泡內(nèi)的燈絲,是用很細(xì)的鎢絲繞制成的。電燈正常工作時(shí)溫度達(dá)到2000℃以上,雖然還達(dá)不到鎢絲的熔點(diǎn)3370℃,但這樣的高溫卻可以使鎢絲表面的一部分原子蒸發(fā)出來(lái)。因此,燈泡用久后,玻璃泡會(huì)慢慢變黑,燈絲會(huì)慢慢變細(xì),變得粗細(xì)不再那么均勻。由于導(dǎo)體的電阻與其橫截面積有關(guān),細(xì)的地方單位長(zhǎng)度的電阻比粗的地方單位長(zhǎng)度電阻大,由知,細(xì)的地方發(fā)熱功率比粗的地方大,因此,越細(xì)的地方溫度就越高。發(fā)熱不均勻,不僅會(huì)使燈絲變形,而且還會(huì)使螺旋形的燈絲匝數(shù)的間距不均勻,從而導(dǎo)致發(fā)熱更加不均勻,匝數(shù)越密的地方,溫度越高。而對(duì)于大多數(shù)導(dǎo)體來(lái)說(shuō),電阻與溫度有關(guān),溫度越高,電阻越大。
一般人認(rèn)為:電燈開(kāi)啟前,燈絲是冷的,它的電阻很小;在開(kāi)燈的一瞬間,通過(guò)燈絲的電流很大,約是正常發(fā)光時(shí)電流的十倍左右。因此,開(kāi)燈的一瞬間,燈絲的發(fā)熱功率比正常發(fā)光時(shí)要大得多,這就有可能使變細(xì)、變密部分的燈絲溫度達(dá)到或超過(guò)鎢絲的熔點(diǎn),致使燈絲被熔化。所以燈泡用久了,在開(kāi)燈的時(shí)候,燈絲易從變細(xì)、變密的地方燒斷。
但開(kāi)啟瞬間的溫度還未升高,燈絲反而容易斷,其實(shí)這里面還有一個(gè)重要原因:燈絲與引線支架的連接不牢,造成一定的接觸電阻,尤其在開(kāi)燈瞬間其消耗的功率大幅增加,加上燈絲本身的熱量,就容易造成局部過(guò)熱而燒斷燈絲。
以上問(wèn)題主要還是由于白熾燈生產(chǎn)技術(shù)的不足造成的,相信如果能大幅度減少以上不足,造出更加燈絲直徑更加均勻,繞制螺距更加均勻,連接部分更加牢固的白熾燈,就可以進(jìn)一步提高其壽命了。
退市事件
白熾燈顯色性好,光譜均勻,更接近太陽(yáng)光,無(wú)汞這些優(yōu)點(diǎn)是其他替代光源所無(wú)法達(dá)到的,故在沒(méi)有更好的替代產(chǎn)品的情況下就退市白熾燈面臨著質(zhì)疑。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家普遍認(rèn)為,想要徹底完成白熾燈退市計(jì)劃,必須要政府和企業(yè)聯(lián)合起來(lái)共同來(lái)推進(jìn)。事實(shí)上,禁令的難以推進(jìn),很大程度上是因?yàn)檎彰餍袠I(yè)混亂,無(wú)序的市場(chǎng)環(huán)境以及過(guò)低的技術(shù)研發(fā)程度。政府應(yīng)該制定行業(yè)轉(zhuǎn)型的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,加大照明企業(yè)的技術(shù)研發(fā)投入,來(lái)提升產(chǎn)品的節(jié)能性,以規(guī)范行業(yè)的發(fā)展。
參考資料 >
英國(guó)工程師斯旺曾先于愛(ài)迪生制成燈泡.人民網(wǎng).2025-07-31
為什么白熾燈將會(huì)被淘汰?-科普中國(guó).新華網(wǎng).2020-10-01
新華社:明年10月1日起我國(guó)禁售100瓦以上普通白熾燈 2011-11-04.roll.sohu.com.2011-11-04
路透社:中國(guó)擬在2016年完成淘汰白熾燈 2011-11-04.roll.sohu.com.2011-11-04