照明灯的发展历程
从弧光灯到白炽灯
几乎与此同时,1809年埋头于电化学研究的英国著名化学家大卫也发现了电弧。他自己做了一个大蓄电池,用了2000个伏打电池,得到了更强更亮的电弧。
彼得罗夫和大卫的实验装置类似,实际上是一种新型灯的原型——碳电极弧光灯。当时这种灯用的是普通木炭制成的碳棒,燃烧速度太快,耀眼的电弧仿佛昙花一现。
大约30年后,有人想起并应用坚硬致密的焦炭代替普通木炭。因为焦炭燃烧速度比木炭慢,所以弧光发光的时间要长得多。
后来,法国科学家和技术人员在电弧装置上安装了时钟装置,使其能够自动调节两根碳棒之间的距离。就这样,第一盏碳弧灯正式诞生了。
1876年,俄罗斯电工雅布·洛契科夫改造了弧光灯。他取消了复杂的时钟机构和磁灯调节装置,让两根碳棒并排站着,中间隔着一块用粘土或石膏制成的绝缘片。他还使用了一种可以不断改变电流方向的装置,使两根碳棒交替充当阳极和阴极,使两根碳棒的燃烧速度基本相同,两端之间的距离可以保持不变。因为这两根碳棒并排而立,发光时就像蜡烛一样,所以人们给它起了一个好听的名字“电蜡烛”。电蜡烛发出美丽的淡红色或淡紫色的光,每支蜡烛可以持续两个小时左右。
在65438+1970年代的后期,电蜡烛风靡一时。法国通用电气协会投资制造的电蜡烛曾被用作路灯,一根一根地在街头点燃。仅在巴黎,就用数千支电蜡烛取代了街头原有的7万盏煤油灯,让繁华的巴黎成为名副其实的不夜城。电蜡烛还照亮了伦敦、英国和古波斯的街道,照耀着罗马大剧院和柬埔寨王宫...
弧光灯的问世开辟了电灯照明的新时代,在人类照明史上具有重要意义。弧光灯因其光度强、发光效率高、显色性好,在印刷、制版、电影放映等领域具有无可比拟的优势,至今仍占有一席之地。而电蜡烛耗电量大,寿命短,会产生有害气体,所以在白炽灯出现后几乎消失在照明领域。
65438年至0879年,爱迪生在前人研究和实践的基础上,制造了世界上第一批实用的碳丝白炽灯。爱迪生用改进的碳化法,将一根棉线铺上碳粉,弯成马蹄形,放入粘土坩埚中高温加热制成灯丝,然后密封在玻璃灯泡中,小心地抽空里面的空气。当年的10和21这两天,这个灯泡就开始亮了,持续亮了45个小时!爱迪生对白炽灯的发明做出了巨大贡献。
从不成熟到成熟
白炽灯的光辉深入人心,大量的发明家致力于白炽灯的改进。事实上,在碳丝白炽灯诞生之前,人们就试图用各种难熔金属作为灯丝,而在白炽灯问世之后,人们又不遗余力地寻找理想的灯丝。终于在20世纪的第九年,美国人柯立芝发现了性能优异的灯丝材料——钨。钨有许多显著的特性,它的熔点比其他任何金属元素都高,加热时蒸发小,所以钨是最适合做灯丝的材料。用钨丝做灯丝制作白炽灯,是照明技术发展史上的一个里程碑。钨丝的引入使白炽灯在与煤油灯、煤气灯、汽油灯的竞争中取得了决定性的胜利。钨丝的应用有力地推动了电照明行业的发展,开辟了电照明技术的新时代。
白炽灯的改进并没有因此而自满。1913年,朗缪尔首次在玻璃灯泡中充入氮气,这是白炽灯在灯丝由碳丝改为钨丝后的又一重大创新。玻璃灯泡充氮气时,灯丝周围形成一层薄薄的稳定气体保护层,使灯丝能够在较高温度下工作,有效抑制钨丝蒸发,克服了钨丝在使用过程中的性能缺陷(直到今天,充气仍是灯泡制造过程中的重要工序)。
后来,为了提高白炽灯的发光效率,延长灯泡的使用寿命,人们再次在灯丝的组成和结构上下了很大的功夫。发明家引进了一种新元素——铼。铼的优点是熔点高,耐腐蚀,机械性能好,电阻率比钨高得多。钨丝镀铼后,强度和电阻大大增强,使用寿命可延长5倍!同时,人们开始将灯丝做成螺旋状,一方面可以减少占用空间,提高发光效率,另一方面可以继续减少钨的蒸发,延长使用寿命,可谓一举两得。1936年,人们做出了双螺旋灯丝,把充气白炽灯的工作温度提高到了2500以上,摄影用白炽灯甚至达到了3000:第一代白炽灯已经成熟。
整个20世纪直到20世纪,白炽灯一直是照明电器大家族中一道亮丽的风景线。虽然在今天的生活中已经出现了比白炽灯更优秀的荧光灯、日光灯、霓虹灯...但是普通的白炽灯依然在普通人的家居生活中发挥着不可替代的作用。