谁发明了灯泡?
托马斯·爱迪生接着改进了钨丝灯泡,白炽灯泡的改进从未停止。比如可以将红外线反射回灯丝,减少能耗;还可以用激光处理钨丝,节约能源。
历史
一般认为电灯是美国人托马斯·阿尔瓦·爱迪生发明的。但是,如果我们仔细考证一下,另一个美国人海因里希·G比爱迪生早几十年发明了同样原理、同样材料的可靠的电灯泡,在爱迪生之前还有很多人对电灯泡的发明做出了很多贡献。
1801年,英国化学家大卫使铂丝通电发光。他还在1810年发明了电蜡烛,用两根碳棒之间的电弧来照明。1854年,亨利·戈培尔用一根碳化的竹丝,放在真空玻璃瓶下,使其发光。今天,他的发明似乎是第一个具有实用价值的白炽灯。他当时测试的灯泡可以持续400小时,但他没有及时申请外观设计专利。
1850年,英国人约瑟夫·威尔逊·斯旺开始研究电灯。1878年,他获得了一项在真空下用碳丝供电的灯泡的英国专利,并开始在英国成立一家公司,在每家每户安装电灯。
1874年,加拿大两位电气技师申请了电灯专利。他们在玻璃灯泡中充入氮气,通电的碳棒使其发光。但是他们没有足够的资金继续开发这项发明,所以他们在1875把专利卖给了爱迪生。
爱迪生买下专利后,试图改进所用的灯丝。1879年,他换成碳丝做灯泡,成功持续了13小时。到1880,他的碳化竹丝灯泡已经在实验室成功维护了1200小时。但在英国,斯旺起诉爱迪生专利侵权,并胜诉。爱迪生在英国的电灯公司被迫让斯万成为合伙人。
但是后来斯万把他的权利和专利卖给了爱迪生。在美国,爱迪生的专利也受到了挑战。美国专利局曾经裁定他的发明有犯罪记录,无效。最后,经过多年的诉讼,爱迪生获得了碳丝白炽灯的专利权。
爱迪生最伟大的发现是用钨代替碳做灯丝。后来在1906年,通用电气发明了电灯用钨丝的制造方法。最后解决了廉价制造钨丝的方法,钨丝灯泡一直沿用至今。
灯泡最大的问题是灯丝的升华。由于钨丝上的微小电阻差异,温度不同。电阻大的地方,温度升得更高,钨丝升华得更快,从而导致钨丝变细,电阻进一步增大。最后钨丝烧断。后来发现用惰性气体代替真空可以减缓钨丝的升华。今天,大多数灯泡都充有氮气、氩气或氪气。
功效
典型白炽灯泡消耗的95%以上的功率被转化为热能,而不是可见光。其他电光源更有效。
对于给定的光量,白炽灯泡比荧光灯消耗更多的能量,释放更多的热量。在空调建筑中,白炽灯的发热量会增加空调系统的负荷。虽然照明产生的热量会减少建筑供暖系统的运行需求,但后者通常能以比白炽灯更低的成本产生等量的热量。
与其他白炽(非卤素)灯类型相比,白炽卤素灯将使用更少的功率来发射相同量的光,并且随着时间的推移输出将更稳定,几乎没有调光。
光源的发光效率是可见光与输入到光源(如灯)的总功率之比。可见光以流明计量,流明在某种程度上是由人眼对不同波长的光的不同敏感度定义的(参见光度功能)。并不是所有的波长都能同等有效地刺激人眼。发光效率的单位是流明每瓦(lpw)。
根据定义,单色绿光的最大发光效率为683 lm/w,所有可见光波长的白光源效率较低,约为250流明/瓦。
发光效率被定义为发光效率与683 lpw的绿光的理论最大发光效率之比。