白熾燈簡介

　　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，因而仍被廣泛應(yīng)用。一只點亮的白熾燈的燈絲溫度高達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。因為在高溫下一些鎢原子會蒸發(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的鎢原子能在一個比較大的表面上彌散開。

　　鎢跟空氣中的氧化合生成一薄層藍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。

　　有時怕抽氣機抽不干凈，還要在燈泡的感柱上涂一點紅磷。紅磷受熱會變成白磷，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變黑，再過一段時間會燒斷，因為鎢絲比起炭絲來，在真空里的升華速度要快得多。當白熾燈點亮溫度升得很高的時候，鎢的升華仍然十分嚴重。長時間的高溫使鎢絲表面的鎢原子升華擴散，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)也使鎢絲越來越細，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。

　　白熾燈的分類

　　白熾燈是根據(jù)電流的熱效應(yīng)制成的發(fā)光器件，它是將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射發(fā)出可見光的電光源，在1879年由美國的T.A.愛迪生發(fā)明。白熾燈的光效雖低，但光色和集光性能好，是產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的電光源。

　　白熾燈按用途可分為普通照明燈泡和專用照明燈泡。普通照明燈泡按其結(jié)構(gòu)和外形又可分為無色（透明）燈泡、白色燈泡、乳白色燈泡、磨砂燈泡、彩色燈泡、單螺旋燈泡、雙螺旋燈泡、球形燈泡、蘑菇形燈泡、搖曵形燈泡、反射型燈泡、螺口燈泡（燈頭型號為E14、E27）、卡口（插口）燈泡（燈頭型號為B14、B22）等等。

　　專用照明燈泡有裝飾燈泡、局部照明燈泡、道路機車燈泡、軍用燈泡、照相攝相燈泡、紅外線燈泡、無影燈泡、儀器燈泡、水下燈泡、指示燈泡、礦用燈泡、船用燈泡、飛機用燈泡、聚光燈泡、放映燈泡、勵光燈泡、印刷燈泡、防爆燈泡、小型燈泡、超小型燈泡（微型燈泡、米泡）等等。光電參數(shù)和外形尺寸極其繁多。

　　白熾燈主要特性

　　白熾燈的特性主要有能量特性、電壓特性、工作特性、點燃與熄滅特性、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。［2］

　　壽命

　　通常指新白熾燈開始使用到斷絲為止的時間，或指燈保持在規(guī)定的光通量數(shù)值上的燃點時間。白熾燈的電源電壓變化對燈壽命的影響，通常功率為30W以上的燈，燃點750h時，光通量維持率可在85%以上，在數(shù)百毫秒至數(shù)秒的開燈與關(guān)燈周期內(nèi)的瞬時電流，可使燈的壽命縮短2%～8%。

　　工作特性

　　白熾燈在點燃過程中，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)。

　　點燃與熄滅特性

　　因白熾燈的燈絲為熱輻射體，燈絲達到一定溫度需要有一個時間。開燈時，從對燈施加電壓到發(fā)出額定光通量為止，需數(shù)百毫秒時間;在關(guān)燈時，情況相反。燈絲電流值愈大，熄滅所需時間愈長。在開燈的瞬間，流過燈絲的電流理論上可達到額定電流的13～16倍，實際上由于回路阻抗的制約，瞬間電流為額定電流的7～10倍。

　　白熾燈的光譜范圍

　　節(jié)能燈和白熾燈的光譜本身區(qū)別不大，都是人的可見光區(qū)域，即能夠引起人的視覺的光。這兩種燈的光所不同的是節(jié)能燈的光是頻閃光，其頻率等于交流電的頻率（50Hz），而白熾燈的光譜為連續(xù)光；因為正常人的可見光波長區(qū)域是200nm--400nm，因此燈光的波長范圍必須在這個范圍內(nèi)。如果燈光的波長范圍不在這個范圍，對于人來說這種燈也就沒有什么用了。

　　光纖激光技術(shù)現(xiàn)已普遍應(yīng)用于材料加工領(lǐng)域，在打標、切割、焊接和鉆孔等應(yīng)用方面都表現(xiàn)出了傳統(tǒng)激光器系統(tǒng)無法媲美的優(yōu)越性能。實際上除了材料加工方面的應(yīng)用，光纖激光技術(shù)以其獨特的性能在其它方面也有優(yōu)異的表現(xiàn)，例如超連續(xù)譜激光，雖然在光纖激光出現(xiàn)之前獲得超連續(xù)譜激光的技術(shù)就已經(jīng)存在，但光纖激光技術(shù)，尤其是光子晶體光纖的出現(xiàn)對超連續(xù)譜激光的發(fā)展具有極大的促進作用。對于超連續(xù)譜激光，可以用“白熾燈的光譜寬度，激光的亮度”來加以描述。

　　作為常規(guī)光源的白熾燈和熒光燈是由鎢、鹵素或者Xe氣制成的，這類光源的光譜非常寬，通常為400～1700nm，但是燈絲的質(zhì)量或氣體激發(fā)的效率限制了其發(fā)光強度。此外，由于發(fā)出的光不是相干光，所以發(fā)出的光亮度低、光束質(zhì)量較差，難于耦合入光纖。另一方面，激光雖然具有很好的空間相干性和很高的亮度，能夠很好的耦合入光纖且具有良好的單模光束質(zhì)量，但激光通常是單色的，因此如果同時需要多種波長的光，就需要使用多種激光器，使發(fā)出的光覆蓋較寬的光譜。超連續(xù)譜激光光源解決了上述問題。這種光源可以發(fā)出超寬的白光光譜，同時還具有單模光束特性和良好的方向性以及可以與激光相媲美的亮度。

　　白熾燈的光譜圖

　　白熾燈發(fā)出的光有360-830NM以外的紫外光和紅外光，可見下圖：

　　白熾燈的應(yīng)用

　　白熾燈的光效雖低，但光色和集光性能好，易于大量生產(chǎn)、成本低、使用方便。因此，它始終是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的電光源。除作普通照明燈外，還可作航空、車輛、船舶用燈，醫(yī)療衛(wèi)生、儀器、信號指示燈，舞臺、放映、照相用燈，紅外線加熱，礦用、農(nóng)用、集魚和測光標準燈等。

　　車輛用燈中汽車和拖拉機燈泡用得最多，有的是雙絲燈泡（遠光、近光），也有與反光罩整體結(jié)合的，電源電壓一般有6V和12V兩種，光強從3燭光到50燭光。目前很多類型的白熾燈已向鹵鎢燈發(fā)展。