基本介紹
- 中文名：燈泡
- 外文名：light bulb
- 作用：照明
- 發明人：亨利·戈培爾
- 用途：“汽車、美化環境、裝飾
基本定義,物理組件,工作原理,常見功能,主要分類,鎢絲,鎢絲鹵素,螢光,金屬鹵素,LED,氙氣,發明歷程,發展趨勢,保養方法,安裝要點,主要缺陷,燈泡發黑,燈的損壞,
基本定義
電燈泡（或稱電球），其準確技術名稱為白熾燈，是一種透過通電，利用電阻把細絲線（現代通常為鎢絲）加熱至白熾，用來發光的燈。電燈泡外圍由玻璃製造，把燈絲保持在真空，或低壓的惰性氣體之下，作用是防止燈絲在高溫之下氧化。參照白熾燈， 一般認為電燈是由美國人湯馬士·愛迪生所發明。但倘若認真的考據，另一美國人亨利·戈培爾（Heinrich Göbel）比愛迪生早數十年已發明了相同原理和物料。1801年，英國化學家戴維將鉑絲通電發光，他亦在1810年發明了電燭，利用兩根碳棒之間的電弧照明。1854年亨利·戈培爾使用一根炭化的竹絲，放在真空的玻璃瓶下通電發光。他的發明在今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當時試驗的燈泡已經可維持400小時，但是並沒有即時申請設計專利。
燈泡
燈泡電燈泡的最大問題是燈絲的升華。因為鎢絲上細微的電阻差別造成溫度不一，在電阻較大的地方，溫度升得較高，鎢絲亦升華得較快，於是造成鎢絲變細，電阻進一步增大的循環；最終令鎢絲燒斷。後來發現以惰性氣體代替真空可以減慢鎢絲的升華。今天多數的電燈泡內都是注入氮、氬或氪氣。 現代的白熾燈一般壽命為1,000小時左右。
燈泡
燈泡物理組件
工作原理
而光是能量的一種形式是由原子釋放出來的。它是由許多微小類似粒子的小團組成的，這些類似粒子的東西有能量和動量但沒有質量。這些粒子叫做可見光子，是光的最基本單位。當電子受到激發的時候原子就會釋放出可見光子。如果你已經知道原子是如何工作的話，那你也就知道電子是圍著原子核走來走去的負極電荷粒子。原子的電子有著不同等級的能量，主要取決幾個因素，包括它們的速度和離原子核的距離。電子不同的能量等級占有不同的軌函式和軌道。通常來說，有著大能量的電子就會離原子核更遠當原子得到或失去能量的時候，是以電子移動表示變化。當有某些東西將能量傳到原子的時候---以熱量為例子-電子可以暫時被推進到一個更高的軌道（遠離原子核）。電子只是在這一軌道位置停留極短時間：幾乎馬上就被退回到原子核，到達它的原始軌道上。這時電子就以光子的形式放出額外的能量。發光的波長取決於有多少能量被釋放出來，這也就取決於電子所在的軌道位置。因此，不同類的原子就會釋放出不同類的可見光子。換句話說就是光的顏色是由受激發的原子種類決定。
燈泡的結構非常簡單。在它的底部有兩個金屬接觸點，是用來連線電的。金屬接觸點有兩條接觸到一個薄金屬燈絲的線。燈絲坐落在燈泡的中央，由一個玻璃支撐住的。線和燈絲都包在充滿惰性氣體的玻璃燈泡的裡面，通常都是氬惰性氣體當燈泡連上電源的時候，電流就會從其中一個接觸點流到另一個接觸點然後再流到線和燈絲。實心導體線電流中的大量自由電子從負極帶電區移動到正極帶電區。在振動原子的跳躍電子可能暫時被推到一個更高的能量位置。當它們落回原始正常位置時候，電子就會以光子形式釋放出額外能量。金屬原子釋放大部分的紅外線可見光子，人們的眼睛是可以看見的。但如果它們被加熱到大約4000華氏溫度的時候燈泡就會發出大量的可見光。幾乎在所有的白熾燈泡都用到鎢，因為它是最理想的燈絲材料。金屬必須要加熱到極高的溫度才會發出有用可見光。實際上大多數金屬在達到這個溫度之前都會熔化了，而鎢絲卻有著不尋常的高熔化溫度。但鎢絲在這么高的溫度時會起火，如果在條件允許下，兩種化學物之間就會產生反應而引起燃燒，燈泡里的燈絲是由一個密封，無氧空間覆蓋來防止燃燒。把燈泡里的空氣都吸出來創造一個接近真空的狀態--就是說裡面沒有任何物質。由於幾乎沒有任何氣體特物質在裡面，所以物質就不會燃燒。這個方法存在一個問題就是鎢原子蒸發作用。在這么高的溫度里，在一個真空燈泡里，自由鎢原子以直線射出。隨著越來越多的原子蒸發，燈絲就開始衰變並且玻璃開始變黑。這大大減少了燈泡的壽命。
燈泡
燈泡在現代燈泡里使用了惰性氣體通常是氬氣，這大大減少了鎢的這種損失。當一個鎢原子蒸發，它就會和一個氬原子碰撞並且由於惰性氣體通常都不和其它元素反應，所以就沒有了燃燒反應。便宜和容易使用，燈泡已經證明了一個巨大成功。燈泡仍然是室內最受歡迎的照明選擇。但它最終還是會讓位給更先進的技術，因為不夠節能。白熾燈泡所發出的大多數能量都是帶熱紅外線可見光子方式發出--產生的光大約只有10%是可見光譜。這浪費了很多電力。暖光源，比如螢光燈和LED燈，它們並不浪費大理能量產生熱並且發出大部分可見光。因此，它們會慢慢地取代燈泡。
常見功能
燈泡最常見的功能是照明。伴隨社會的發展，對燈泡的利用也起著不同的變化，最初可能是為了生產生活提供便利，但隨著社會的進步，在燈泡的使用上也有了明顯的變化，開始有了“汽車、美化環境、裝飾”等等不同用途的功能性用燈。
主要分類
鎢絲
廣泛被人使用的一種光源，它能散發出溫暖暈黃的光線，是我們大多數人所認為的燈泡。它的價格便宜，因此，鎢絲燈泡也具有多變的式樣以搭配不同的燈具。然而，鎢絲燈泡的壽命並不長久，也不省電，它還會發出不低的溫度，所以不可以距離紙張、紡織品或朔膠製品太近。
鎢絲燈泡
鎢絲燈泡W91型鎢絲適用於製造長絲，抗衝擊長絲和其他高溫電阻裝置。
W71型鎢絲適用於製造車燈燈絲和其他防震裝置。
W61型鎢絲適用於製造螺旋線圈燈絲。
W31型鎢絲適用於製作白熾燈等的螺旋形燈絲.
W41型鎢絲適用於製造滯留鎢絲，鎢加熱元件。
W42型鎢絲適用於製造滯留鎢絲，鎢加熱元件和其他沒有特殊溫度要求的設備。
W11型鎢絲適用於製造電極和鉛。
鎢絲鹵素
泡的壽命比一般的鎢絲燈泡來得長久，不過售價也比較昂貴。鎢絲鹵素燈所產生的光線索也比普通的鎢絲燈泡要白得更貼近自然光。
鎢絲鹵素燈泡
鎢絲鹵素燈泡鹵素燈有兩種樣式：高伏特數型，它通常只用於朝天燈上；另一種是低伏特數型，多用於向下照明的投射燈。兩種燈泡都可以調整光線。
可調整光線強度的鹵素朝天燈對一般家庭而言顯得特實用，因為這些燈具造型流暢，光線向上投射至天花板或牆面後再反射下來，照明效果柔和。鹵至少燈泡較小而且也較為省電，所以經常被使用於聚光燈，成向上或向下投射光線的燈具。
鹵素燈的一個最主要的優點是：最大的光線能量竟可以從小若針頭的燈絲中散發出來。因此，燈具的造型可以變得非常流暢、迷你，節省出更多的空間。
因為它很省電，所以鹵素燈泡被廣泛運用在商店的照明設備中——你可以從那些微小閃爍的燈泡中辨視出它們。
螢光
它所散發來的光線比鎢絲燈泡來得冷、粗糙而帶青色，但是燈管卻非常省電，也很耐用，因此是右面常經濟實惠的選擇。它們在當前也有了許多改良，可造用於較小的燈具中。此外，這些改良後的燈管所產生的光線也比舊型的溫暖，所以成為廚房與工作室的最佳選擇。但總括來說，這種燈管對於家中氣氛的營造是有幫助的。
螢光燈管
螢光燈管金屬鹵素
這是當前研發製造出來的光源，不但售價便宜，而且也不會破壞屋裡的色調。它最常被使用於花園這種需要高亮度的地方。因為內含鈉的成分，會散發出淡橘色的光芒。如今，最廣泛使用金屬鹵素燈的地方便是街燈，其省電的優點是最主要的考慮因素。但是也漸漸有人將它們運用在室內的照明中。
金屬鹵素燈泡
金屬鹵素燈泡LED
LED將是繼愛迪生髮明電燈泡以來重新將開始巨大的光革命。
LED燈泡
LED燈泡LED燈泡當前現狀LED照明燈主要還是以大功率白光LED單燈為主，當前世界前三的LED照明燈生產廠家 質保三年，大顆粒每瓦大於等於100流明，小顆粒每瓦大於等於110流明。光衰大顆粒小於3%每年，光衰小顆粒小於3%每年。
氙氣
氙氣燈，也叫HID氣體放電式頭燈。是用包裹在石英管內的高壓氙氣替代傳統的鎢絲，提供更高色溫、更聚集的照明。
氙氣燈
氙氣燈發光原理是在UV-cut抗紫外線水晶石英玻璃管內，以多種化學氣體充填，其中大部份為氙氣（Xenon）與碘化物等，然後再透過增壓器（Ballast）將車上12伏特的直流電壓瞬間增壓至23000伏特的電壓，經過高壓震幅激發石英管內的氙氣電子游離，在兩電極之間產生光源，這就是所謂的氣體放電。而由氙氣所產生的白色超強電弧光，可提高光線色溫值，類似白晝的太陽光芒，HID工作時所需的電流量僅為3.5A，亮度是傳統鹵素燈泡的三倍，使用壽命比傳統鹵素燈泡長10倍。
發明歷程
燈泡dēngpào(英Bulb)，首次使用據悉是美國的亨利戈培爾。而最著名的發明人又莫過於美國科學家托馬斯·阿爾瓦·愛迪生，人盡皆知愛迪生於1879年10月21日試製燈泡成功。
在研製過程中，托馬斯·阿爾瓦·愛迪生仔細分析了當時的煤氣燈和弧光燈，他的主攻方向是尋找一種耐熱材料。由電流把它燒到白熱化程度而發出熾熱的光卻又不至於斷裂或熔化。他偶然發現棉線在空氣中一下子燒成灰燼，而碳棉線放入處理過的玻璃球內則發出了熾光。很遺憾，光亮只維持了幾分鐘就消失了。他錯誤地放棄了這項試驗，轉而試用銫、鎳、鉑(白金)、鉑銥合金等1，600種不同的耐熱材料，收穫都甚微。
托馬斯·阿爾瓦·愛迪生重新回到了碳的研究上。那年10月他試驗了一段長20厘米、直徑為0．15厘米的碳棒，其耐熱力達到5．5小時，他又不斷改進著碳化方法和抽氣處理。
1879年10月21日那天，他把1根直徑為0.025厘米碳化了的棉線用作燈絲，其發出的光度明亮、穩定，它以4燭光的照明度，1小時、2小時……足足亮了45個小時。經過1年多的努力，數千次的試驗，人們盼望已久的電燈終於誕生了。
燈泡
燈泡同年10月，托馬斯·阿爾瓦·愛迪生改用碳化了的卡紙大大改進電燈壽命後，生產商就迫不及待地把它投入生產。1880年除夕，3，000人走上紐約街頭觀賞這一新發明。成功並未使托馬斯·阿爾瓦·愛迪生停步。第二年，他製造出能連續亮上1，200個小時的毛竹絲燈。直到1904年，奧地利人發明了比毛竹絲燈強3倍的鎢絲燈，前者才被取代。鎢絲燈從1907年起一直沿用至今。
在燈泡發明之前，在太陽下山後想要照明一個地方可是一個費勁而危險的事情，要用蠟燭或者火把來照明，雖然當時的油燈還算不錯，但它總是會留下菸灰。
在18世紀的中期電氣科學真正有了發展，當時到處的發明家都大聲疾呼要發明一個實用的家庭照明的裝置。英國發明家斯萬和美國發明家愛迪生在1897年發明了電燈泡，在現代的電燈泡與當年愛迪生髮明的電燈泡沒有本質上的改變只是多了一些部件。
一般認為電燈是由美國人托馬斯·愛迪生所發明。但倘若認真的考據，另一美國人亨利·戈培爾（Henry goebbels ）比愛迪生早數十年已發明了相同原理和物料，而且可靠的電燈泡，而在愛迪生之前很多其他人亦對電燈的發明作出了不少貢獻。
1801年，英國化學家戴維將鉑絲通電發光。
1810年，戴維發明了電燭，利用兩根碳棒之間的電弧照明。
1854年，亨利·戈培爾使用一根炭化的竹絲，放在真空的玻璃瓶下通電發光。他的發明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當時試驗的燈泡已可維持400小時，但是並沒有即時申請設計專利。
1850年，英國人約瑟夫·威爾森·斯旺（Joseph Wilson Swan）開始研究電燈。
1878年，約瑟夫·威爾森·斯旺以真空下用碳絲通電的燈泡得到英國的專利，並開始在英國建立公司，在各家庭安裝電燈。
1874年，加拿大的兩名電氣技師申請了一項電燈專利。他們在玻璃泡之下充入氮氣，以通電的碳桿發光。但是他們無足夠財力繼續發展這發明，於1875年把專利賣給托馬斯·愛迪生。
1879年，愛迪生改以碳絲造燈泡，成功維持13個小時。
1880年，愛迪生的炭化竹絲燈泡曾成功在實驗室維持1200小時。但是在英國，斯旺控告愛迪生侵犯專利，並且獲得勝訴。愛迪生在英國的電燈公司被迫讓斯旺加入為合伙人。但後來斯旺把他的權益及專利都賣了給愛迪生。在美國，愛迪生的專利亦被挑戰。美國專利局曾判決他的發明已有前科，屬於無效。最後經過多年的官司，愛迪生得到碳絲白熾燈的專利權。
燈泡
燈泡1906年，通用電器發明一種製造電燈鎢絲的方法。最終廉價製造鎢絲的方法得到解決，鎢絲電燈泡被使用至今。
1913年，美國的蘭米爾在玻殼裡充入氣體以防止燈絲蒸發，發明了充氣鎢絲燈泡。
1925年，日本的不破橘三發明了內壁磨砂燈泡。
1932年，日本的三浦順一發明了雙螺旋鎢絲燈泡。
燈泡的使用使大千世界變得更絢麗多姿，光彩奪目。
發展趨勢
人們對燈泡的產品質量和光電參數一致性的要求越來越高，而鎢絲性能的一致性又是保證燈泡性能的關鍵因素。
燈泡發展趨勢 | 對鎢絲各方面的影響 |
性能與穩定性的不斷提高 | 再結晶性能提高，控制鉀泡分布，可再製作 |
節能 | 線圈定位及穩定性 |
緊湊型螢光燈 | 控制內應力 |
紅外線塗覆燈 | 控制鉀泡大小分布 |
微型化 | 新技術（繞制線圈） 高精度尺寸——絲料尺寸控制 高化學純度——污染程度小,更小絲材尺寸——防止絲徑不均勻及劃痕出現 |
環保 | 鎢製品生產的廢酸、廢水處理，不含放射性釷的替代材料；限制使用有害物質 |
多樣性 | 適合鎢特性的最佳特殊套用 |
保養方法
燈泡的保養方法主要有：
- 不要過於頻繁地開關燈的電源。
- 不要讓燈泡連續發光太久。
- 不要在接線板上並聯過多的電器。
- 不要在燈開著的時候插拔電源，甚至擰下燈泡。
- 不要把發熱的燈泡馬上拿到冷環境，反之亦然。
燭光燈泡