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文档简介
1、电灯电灯(Electric lamp),准确技术名称为白炽灯(Incandescent light bulb)。人工光源之一般通称.它是电流把灯丝加热到白炽状态而用来发光的灯。电灯泡外壳用玻璃制成,把灯丝保持在真空,或低压的惰性气体之下,作用是防止灯丝在高温之下氧化。它只有78的电能变成可见光,90以上的电能转化成了热,白炽灯的发光效率很低,然而,它却是电灯世界的开路先锋。现代的白炽灯一般寿命为1000小时左右。电灯是根据电产生热的原理制成的。现在的灯泡一般都选用钨丝做灯丝。【英文简述】 A lamp, in tec
2、hnical usage, is a replaceable component such as an incandescent light bulb, which is designed to produce light from electricity. These components usually have a ceramic or metal base, which makes an electrical connection in the socket of a light fixture. This connection may be made with a threaded
3、base, two metal pins, or a "bayonet mount." Re-lamping is the replacement of only the removable lamp in a light fixture.【白炽灯的工作原理】 白炽灯是将电能转化为光能,以提供照明的设备,其工作原理是:电流通过灯丝(钨丝,熔点达3000多摄氏度)时产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集,使得灯丝的温度达2000摄氏度以上,灯丝在处于白炽状态时,就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温
4、度越高,发出的光就越亮。故称之为白炽灯。 从能量的转换角度看,白炽灯发光时,大量的电能将转化为热能,只有极少一部分可以转化为有用的光能。 白炽灯发出的光是全色光,但各种色光的成份比例是由发光物质(钨)以及温度决定的。比例不平衡就导致了光的颜色的偏色,所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。(即显色性不高) 白炽灯用久了会发黑的原因 在白炽灯内发亮的是钨丝,钨丝可以在很高的温度下
5、保持稳定而不会融化,而是直接升华成气体,等关灯后,温度下降,钨气又重新凝华成固体覆在了灯泡内壁上,因为钨是黑色固体,所以白炽灯用久了以后,钨在灯内壁反复累集,灯泡就会变黑了。 白炽灯是有寿命的,一般发黑后,寿命也就不长了,黑色的灯泡会影响照明质量,而且也不美观,所以用时间太长发黑的灯泡不如尽快换掉,尤其是显眼位置,需要良好照明的地方要尽早的换,以免灯泡突然坏掉而没有备用灯泡,影响的正常的照明和生活,造成各种不便。 白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关,因为
6、温度越高,灯丝就越容易升华(钨直接变成钨气),当钨丝升华到比较细瘦时,通电后就很容易烧断,从而结束了灯的寿命。所以,白炽灯的功率(瓦数)越大,寿命就越短。【电灯的发明】 在电灯问世以前,人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯因燃烧煤油或煤气,因此,有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味,并且要经常添加燃料,擦洗灯罩,因而很不方便。更严重的是,这种灯很容易引起火灾,酿成大祸。多少年来,很多科学家想尽办法,想发明一种既安全又方便的电灯。 灯是人类征服黑夜的一大发明。真正发明电灯使之大放光明的是美国发明家爱迪生。他是铁路工人的孩子
7、,小学未读完就辍学,在火车上卖报度日。爱迪生是一个异常勤奋的人,喜欢做各种实验,制作出许多巧妙机械。他对电器特别感兴趣,自从法拉第发明电机后,爱迪生就决心制造电灯,为人类带来光明。 爱迪生在认真总结了前人制造电灯的失败经验后,制定了详细的试验计划,分别在两方面进行试验:一是分类试验1600多种不同耐热的材料;二是改进抽空设备,使灯泡有高真空度。他还对新型发电机和电路分路系统等进行了研究。 19世纪初,英国一位化学家用2000节电池和两根炭棒,制成
8、世界上第一盏弧光灯。但这种光线太强,只能安装在街道或广场上,普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁,想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯。 1879年10月21日,一位美国发明家通过长期的反复试验,终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此,这位发明家的名字,就象他发明的电灯一样,走入了千家万户。他,就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。 1847年2月11日,爱迪生诞生于美国俄亥俄州的米兰镇。他一生只在学校里念过三个月的书,但他勤奋好学,勤于思考,其发明创造了电灯、留声机、电影摄影机等1
9、000多种成果,为人类做出了重大的贡献。 爱迪生12岁时,便沉迷于科学实验之中,经过自己孜孜不倦地自学和实验,16岁那年,便发明了每小时拍发一个信号的自动电报机。后来,又接连发明了自动数票机,第一架实用打字机、二重与四重电报机,自动电话机和留声机等。有了这些发明成果的爱迪生并不满足,1878年9月,爱迪生决定向电力照明这个堡垒发起进攻。他翻阅了大量的有关电力照明的书籍,决心制造出价钱便宜,经久耐用,而且安全方便的电灯。 他从白热灯着手试验。把一小截
10、耐热的东西装在玻璃泡里,当电流把它烧到白热化的程度时,便由热而发光。他首先想到炭,于是就把一小截炭丝装进玻璃泡里,刚一通电可马上就断裂了。 “这是什么原因呢?”爱迪生拿起断成两段的炭丝,再看看玻璃泡,过了许久,才忽然想起,“噢,也许因为这里面有空气,空气中的氧又帮助炭丝燃烧,致使它马上断掉!”于是他用自己手制的抽气机,尽可能地把玻璃泡里的空气抽掉。一通电,果然没有马上熄掉。但8分钟后,灯还是灭了。 可不管怎么说,爱迪生终于发现:真空状态对白热灯非
11、常重要,关键是炭丝,问题的症结就在这里。 那么应选择什么样的耐热材料好呢? 爱迪生左思右想,熔点最高,耐热性较强要算白金啦!于是,爱迪生和他的助手们,用白金试了好几次,可这种熔点较高的白金,虽然使电灯发光时间延长了好多,但不时要自动熄掉再自动发光,仍然很不理想。 爱迪生并不气馁,继续着自己的试验工作。他先后试用了钡、钛、锢等各种稀有金属,效果都不很理想。过了一段时间,爱
12、迪生对前边的实验工作做了一个总结,把自己所能想到的各种耐热材料全部写下来,总共有1600种之多。 接下来,他与助手们将这1600种耐热材料分门别类地开始试验,可试来试去,还是采用白金最为合适。由于改进了抽气方法,使玻璃泡内的真空程度更高,灯的寿命已延长到2个小时。但这种由白金为材料做成的灯,价格太昂贵了,谁愿意化这么多钱去买只能用2个小时的电灯呢? 实验工作陷入了低谷,爱迪生非常苦恼,一个寒冷的冬天,爱迪生在炉火旁闲坐,看着炽烈的炭火,口中不禁
13、自言自语道:“炭炭”可用木炭做的炭条已经试过,该怎么办呢?爱迪生感到浑身燥热,顺手把脖子上的围巾扯下,看到这用棉纱织成的围脖,爱迪生脑海突然萌发了一个念头:对!棉纱的纤维比木材的好,能不能用这种材料?他急忙从围巾上扯下一根棉纱,在炉火上烤了好长时间,棉纱变成了焦焦的炭。他小心地把这根炭丝装进玻璃泡里,一试验,效果果然很好。爱迪生非常高兴,紧接又制造很多棉纱做成的炭丝,连续进行了多次试验。灯泡的寿命一下子延长13个小时,后来又达到45小时。这个消息一传开,轰动了整个世界。使英国伦敦的煤气股票价格狂跌,煤气行也出现一片混乱。人们预感到,点燃煤气灯即将成为历史,未来将是电光的时代。大家纷纷向爱迪生祝
14、贺,可爱迪生却无丝毫高兴的样子,摇头说道:“不行,还得找其它材料!”“怎么,亮了45个小时还不行?”助手吃惊地问道。“不行!我希望它能亮1000个小时,最好是16000个小时!”爱迪生答道。大家知道,亮1000多个小时固然很好,可去找什么材料合适呢?爱迪生这时心中已有数。他根据棉纱的性质,决定从植物纤维这方面去寻找新的材料。于是,马拉松式的试验又开始了。凡是植物方面的材料,只要能找到,爱迪生都做了试验,甚至连马的鬃,人的头发和胡子都拿来当灯丝试验。最后,爱迪生选择竹这种植物。他在试验之前,先取出一片竹子,用显微镜一看,高兴得跳了起来。于是,把炭化后的竹丝装进玻璃泡,通上电后,这种竹丝灯泡竟连续
15、不断地亮了1200个小时!这下,爱迪生终于松了口气,助手们纷纷向他祝贺,可他又认真地说道:“世界各地有很多竹子,其结构不尽相同,我们应认真挑选一下!”助手深为爱迪生精益求精的科学态度所感动,纷纷自告奋勇到各地去考察。经过比较,在日本出产的一种竹子最为合适,便大量从日本进口这种竹子。与此同时,爱迪生又开设电厂,架设电线。过了不久,美国人民便用上这种价廉物美,经久耐用的竹丝灯泡。竹丝灯用了好多年。直到1906年,爱迪生又改用钨丝来做,使灯泡的质量又得到提高,一直沿用到今天。当人们点亮电灯时,每每会想到这位伟大的发明家,是他,给黑暗带来无穷无尽的光明。1979年,美国花费了几百万美元,举行长达一年之
16、久的纪念活动,来纪念爱迪生发明电灯一百周年。发明争议一般认为电灯是由美国人托马斯·爱迪生发明的。但是,另一美国人亨利·戈培尔比爱迪生早数十年已发明了使用相同原理和物料、而且可靠的电灯泡,而在爱迪生之前很多其它人亦对电灯的发明作出了不少贡献。1801年,英国一名化学家戴维将铂丝通电发光。他在1810年亦发明了电烛,利用两根碳棒之间的电弧照明。1854年亨利·戈培尔使用一根炭化的竹丝,放在真空的玻璃瓶下通电发光。他的发明今天看来是首个有实际效用的白炽灯。他当时试验的灯泡已可维持400小时,但是并没有及时申请设计专利。1850年,英国人约瑟夫·威尔森·
17、;斯旺(Joseph Wilson Swan)开始研究电灯。1878年,他以真空下用碳丝通电的灯泡得到英国的专利,并开始在英国建立公司,在各家庭安装电灯。1874年,加拿大的两名电气技师申请了一项电灯专利。他们在玻璃泡之下充入氦气,以通电的碳杆发光。但是他们无足够财力继发展这发明,于是在1875年把专利卖给爱迪生。爱迪生购下专利后,尝试改良使用的灯丝。1879年他改以碳丝造灯泡,成功维持13个小时。到了1880年,他造出的炭化竹丝灯泡曾成功在实验室维持1200小时。但是在英国,斯旺控告爱迪生侵犯专利,并且获得胜诉。爱迪生在英国的电灯公司被迫让斯旺加入为合伙人。但后来斯旺把他的权益及专利都卖给了
18、爱迪生。在美国,爱迪生的专利亦被挑战。美国专利局曾判决他的发明已有前科,属于无效。最后经过多年的官司,爱迪生才取得碳丝白炽灯的专利权。中国第一盏电灯 1882 年7月26日下午7时,上海的一台发电机开始转动起来,点亮了15盏电灯。这是上海文明史上的重要时刻,也是中国电灯历史的新纪元。从此以后,中国的大地上亮起了电灯。【效能比较】大部分白炽灯会把消耗能量中的90%转化成无用的热能,只少于10%的能量会成为光。相比之下,萤光灯(Fluorescent lamp,亦称光管) 的效率高很多,接近40%,所产生的热只是相同亮度的白炽灯的六分一。故此很多地方,特别是夏天需要空气调节的商场、大楼都会使用萤光
19、灯照明以节省电力。小型的萤光灯(节能灯泡)把萤光灯及启动电子结合,使用标准电灯泡的接口,用以替代普通白炽灯泡。例如一个26瓦的节能灯泡,发出的亮度为11瓦,热量为15瓦。发出相同亮度11瓦的白炽灯泡耗电多四倍,达100瓦;放出热量多六倍,达90瓦。很多家居内的电灯仍然是以普通白炽灯为主。卤素灯泡近年亦变得较为流行,特别是光源需要集中的情况,例如家居的射灯,汽车车头灯,经常会使用卤素灯泡。良好的卤素灯泡可以达到15%的效率。例如一个60瓦的卤素灯泡,亮度可等同一个100瓦的普通灯泡。但是卤素灯泡体积细小,运作时温度非常高。在家居应用时需要特别防护,防止引起火灾。【电灯的种类及用途】
20、 照明电光源一般分为白炽灯、气体放电灯和其他电光源三大类,在绿色照明工程中,可根据具体情况,选择各种光源。 1.白炽灯(Incandescent lamp) 1.普通白炽灯即一般常用的白炽灯泡 特点:显色性好(Ra=100)、开灯即亮、可连续调光、结构简单、价格低廉,但寿命短、光效低。用途:居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。
21、60; 运用方式:台灯、顶灯、壁灯、床头灯、走廊灯。 2.卤钨灯(tungsten halogen lamp) 填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯。具有普通照明白炽灯的全部特点,光效和寿命比普通照明白炽灯提高一倍以上,且体积小。 用途:会议室、展览展示厅、客厅、商业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其它特殊照明。二、气体放电灯(discharge lamp) 1.低气压放电灯( l
22、ow pressure (vapor) discharge lamp) (1)荧光灯(fluorescent lamp) 3.荧光灯俗称日光灯 特点:光效高、寿命长、光色好。 荧光灯有直管型、环型、紧凑型等,是应用范围十分广泛的节能照明光源。 用直管型荧光灯取代白炽灯,节电7090%,寿命长510倍; 对直管型荧光灯进行升级换代,
23、节电1550%; 用紧凑型荧光灯取代白炽灯,节电7080%,寿命长510倍;(2)低压钠灯(low pressure sodium (vapor) lamp) 特点:发光效率特高、寿命长、光通维持率高、透雾性强,但显色性差。 用途:隧道、港口、码头、矿场等照明。 4.高强度气体放电灯(high intensity discharge lamp-HID)
24、160; 高强度气体放电灯有:荧光高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯。 (1)荧光高压汞灯 特点:寿命长、成本相对较低。 用途:道路照明、室内外工业照明、商业照明。 (2)高压钠灯 特点:寿命长、光效高、透雾性强。 用途:道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等。
25、 (3)金属卤化物灯 特点:寿命长、光效高、显色性好。 用途:工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育场馆照明以及道路照明等。 (4)陶瓷金属卤化物灯 特点:性能优于一般金卤灯。 用途:商场、橱窗、重点展示及商业街道照明。
26、 5。高频无极灯(electrodeless lamp) 特点:超长寿命(4000080000小时)、无电极、瞬间启动和再启动、无频闪、显色性好。 用途:公共建筑、商店、隧道、步行街、高杆路灯、保安和安全照明及其他室外照明。 6.卤素灯泡 卤素灯泡(Halogen lamp),亦称钨卤灯泡,是白炽灯的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下,蒸发的钨丝与卤素进行化学作用,蒸发的钨会重新凝固
27、在钨丝 上,形成平衡的循环,避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿。此外,卤素灯泡亦能以比一般白炽灯更高的温度运作,它们的亮度及效率亦更高。不过在 这温度下,普通玻璃可能会软化。因此卤素灯泡需要采用熔点更高的石英玻璃。而由于石英玻璃不能阻隔紫外线,故此卤素灯泡通常都而需要另外使用紫外线滤镜。卤素灯泡上的水晶玻璃如果有油,会造成玻璃上温度不一,减低灯泡的寿命。因此换卤素灯泡时要避免人手触及灯泡的玻璃。【无绳电灯】 美国麻省理工学院研究人员2007年6月10日进行了“无绳灯泡”的实验。由索尔贾希克领导的研究小组利用两个铜丝线圈充当共振器,一个线圈与电源相连,作为发射器;另一个与台灯相连,充当接收器。结果,他们成
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