什么是白熾燈

　　白熾燈又叫做電燈泡，它的工作原理是電流通過(guò)燈絲（鎢絲，熔點(diǎn)達(dá)3000多攝氏度）時(shí)產(chǎn)生熱量，螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達(dá)2000攝氏度以上，燈絲在處于白熾狀態(tài)時(shí)，就象燒紅了的鐵能發(fā)光一樣而發(fā)出光來(lái)。燈絲的溫度越高，發(fā)出的光就越亮。故稱之為白熾燈。白熾燈發(fā)光時(shí)，大量的電能將轉(zhuǎn)化為熱能，只有極少一部分（可能不到1%，沒(méi)計(jì)算過(guò)）可以轉(zhuǎn)化為有用的光能。

　　白熾燈發(fā)出的光是全色光，但各種色光的成份比例是由發(fā)光物質(zhì)（鎢）以及溫度決定的。比例不平衡就導(dǎo)致了光的顏色的偏色，所以在白熾燈下物體的顏色不夠真實(shí)。

　　白熾燈的壽命跟燈絲的溫度有關(guān)，因?yàn)闇囟仍礁?，燈絲就越容易升華。日光燈兩端發(fā)黑過(guò)程是：鎢絲的升華直接變成鎢氣，這些鎢氣體遇到溫度較低的燈管壁又凝華在燈管壁上而發(fā)黑的，當(dāng)鎢絲升華到比較細(xì)瘦時(shí)，通電后就很容易燒斷，從而結(jié)束了燈的壽命。所以白熾燈的功率越大。

　　白熾燈是誰(shuí)發(fā)明的？

　　白熾燈是將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射發(fā)出可見(jiàn)光的電光源。于1879年由美國(guó)發(fā)明家托馬斯·阿爾瓦·愛(ài)迪生發(fā)明。托馬斯·阿爾瓦·愛(ài)迪生（ThomasAlvaEdison，1847年2月11日—1931年10月18日），出生于美國(guó)俄亥俄州米蘭鎮(zhèn)，逝世于美國(guó)新澤西州西奧蘭治。發(fā)明家、企業(yè)家。

　　愛(ài)迪生是人類歷史上第一個(gè)利用大量生產(chǎn)原則和電氣工程研究的實(shí)驗(yàn)室來(lái)進(jìn)行從事發(fā)明專利而對(duì)世界產(chǎn)生重大深遠(yuǎn)影響的人。他發(fā)明的留聲機(jī)、電影攝影機(jī)、電燈對(duì)世界有極大影響。他一生的發(fā)明共有兩千多項(xiàng)，擁有專利一千多項(xiàng)。

　　白熾燈的發(fā)明歷史

　　人類使用白熾燈泡已有130多年的歷史了。早在愛(ài)迪生之前，英國(guó)電技工程師斯旺（j.Swan）從19世紀(jì)40年代末即開(kāi)始進(jìn)行電燈的研究。經(jīng)過(guò)近30年的努力，斯旺最終找到了適于做燈絲的碳絲。

　　白熾燈的發(fā)明，美國(guó)通常歸功于愛(ài)迪生，英國(guó)則歸功于斯旺。兩位發(fā)明家的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，專利糾紛幾乎不可避免，后來(lái)，兩人達(dá)成協(xié)議，合資組建了愛(ài)迪生──斯旺電燈公司，在英國(guó)生產(chǎn)白熾燈。

　　1845年，辛辛那提的斯塔爾提出可以在真空泡內(nèi)使用碳絲。英國(guó)的斯旺按照這種思路，用一條條碳化紙作燈絲，企圖使電流通過(guò)它來(lái)發(fā)光，但是，因當(dāng)時(shí)抽真空的技術(shù)還很差，燈泡中的殘余空氣，使得燈絲很快燒斷。因此，這種燈的壽命相當(dāng)短，僅有一兩個(gè)小時(shí)，不具有實(shí)用價(jià)值。

　　1878年，真空泵的出現(xiàn)，使斯旺有條件再度開(kāi)展對(duì)白熾燈的研究。

　　1878年12月18日，斯旺試制成功了第一只白熾電泡。此后不久，他還在紐卡斯?fàn)柣瘜W(xué)協(xié)會(huì)上展示過(guò)他的碳絲燈泡。而當(dāng)他的有關(guān)白熾電燈的實(shí)驗(yàn)報(bào)道在美國(guó)發(fā)表之后，也曾給愛(ài)迪生以直接的幫助。1879年1月，他發(fā)明的白熾燈當(dāng)眾試驗(yàn)成功，并獲得好評(píng)。

　　1879年，愛(ài)迪生也開(kāi)始投入對(duì)電燈的研究，他認(rèn)為，延長(zhǎng)白熾燈壽命的關(guān)鍵是提高燈泡的真空度和采用耗電少，發(fā)光強(qiáng)、且價(jià)格便宜耐熱材料作燈絲，愛(ài)迪生先后試用了1600多種耐熱材料，結(jié)果都不理想。

　　1879年10月21日的傍晚，美國(guó)的T.A.愛(ài)迪生制成了碳化纖維（即碳絲）白熾燈，率先將電光源送入家庭。愛(ài)迪生采用碳化棉線作燈絲，把它放入玻璃球內(nèi)，再啟動(dòng)氣機(jī)將球內(nèi)抽成真空。結(jié)果，碳化棉燈絲發(fā)出的光明亮而穩(wěn)定，足足亮了10多個(gè)小時(shí)（45個(gè)小時(shí)）。就這樣，碳化棉絲白熾燈誕生了，愛(ài)迪生為此獲得了專利。

　　之后愛(ài)迪生還一直致力于白熾燈的改進(jìn)，為了提高燈泡的質(zhì)量，延長(zhǎng)燈泡的壽命，愛(ài)迪生想盡一切辦法尋找適合制燈絲的材料。在愛(ài)迪生研制白熾燈泡燈絲材料的過(guò)程中，曾試驗(yàn)過(guò)棉線、木材的細(xì)條、稻草、紗紙、線、馬尼拉麻繩、馬鬃、釣魚線、麻栗、硬橡皮、栓木、藤條、玉蜀黍纖維，甚至人的胡須、頭發(fā)。

　　1880年，愛(ài)迪生又研制出碳化竹絲燈，使燈絲壽命大大提高，同年十月，愛(ài)迪生在新澤西州自行設(shè)廠，開(kāi)始進(jìn)行批量生產(chǎn)，這是世界最早的商品化白熾燈。

　　1880年，斯旺在發(fā)明白熾電燈后申請(qǐng)了專利。

　　1880年5月初，愛(ài)迪生試驗(yàn)過(guò)的植物纖維材料共約6000種。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，愛(ài)迪生派遣了很多人前往世界各地尋找適合于制作燈絲的竹子。直至1908年的9年間，日本竹一直是供應(yīng)碳絲的主要原料。

　　1881年，白織燈正式投產(chǎn)。而在燈泡投產(chǎn)之后，他未能像愛(ài)迪生那樣建立相應(yīng)的發(fā)電站和輸電網(wǎng)。這樣就使得愛(ài)迪生后來(lái)居上，成了人們公認(rèn)的白熾電燈的發(fā)明家。英國(guó)的斯旺也于1881年在新堡郊外本威爾設(shè)廠。

　　十九世紀(jì)后半葉，人們開(kāi)始試制用電流加熱真空中燈絲的白熾電燈泡。

　　1907年，A.賈斯脫發(fā)明拉制鎢絲，制成鎢絲白熾燈。

　　1908年，現(xiàn)代的鎢絲白熾燈由美國(guó)發(fā)明家?guī)炖嬖囍瞥晒?。發(fā)光體是用金屬鎢拉制的燈絲，這種材料最可貴的特點(diǎn)是其熔點(diǎn)很高，即在高溫下仍能保持固態(tài)。

　　1913年，美國(guó)的I.朗繆爾發(fā)明螺旋鎢絲，并在玻殼內(nèi)充入氮，以抑制鎢絲的揮發(fā)。這是繼燈絲由炭絲改鎢絲后白熾燈的又一重要革新。直到目前為止，充氣仍然是抑制鎢絲蒸發(fā)的基本措施。

　　1912年，日本的三浦順一為使燈絲和氣體的接觸面盡量減小，將鎢絲從單螺旋發(fā)展成雙螺旋，發(fā)光效率有很大提高。1915年發(fā)展到充入氬氮混合氣。

　　1935年，法國(guó)的A.克洛德在燈泡內(nèi)充入氪氣、氙氣，進(jìn)一步提高了發(fā)光效率。

　　1959年，美國(guó)在白熾燈的基礎(chǔ)上發(fā)展了體積和光衰極小的鹵鎢燈。白熾燈的發(fā)展史是提高燈泡發(fā)光效率的歷史。白熾燈生產(chǎn)的效率也提高得很快。

　　1978年10月，英國(guó)舉行電燈發(fā)明百周年紀(jì)念，而美國(guó)則于一年后的11月舉行。

　　20世紀(jì)80年代，普通白熾燈高速生產(chǎn)線的產(chǎn)量已達(dá)8000只/小時(shí)，并已采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行質(zhì)量控制。

　　2010年，澳大利亞政府推出了一項(xiàng)逐步采用節(jié)能熒光照明設(shè)備，以減少溫室氣體排放的計(jì)劃，將禁止使用白熾燈泡。

　　白熾燈的發(fā)展現(xiàn)狀與前景預(yù)測(cè)

　　各國(guó)陸續(xù)禁用白熾燈

　　當(dāng)白熾燈接入電路中，電流流過(guò)燈絲的熱效應(yīng)，使白熾燈發(fā)出連續(xù)的可見(jiàn)光和紅外線。由于工作時(shí)燈絲溫度很高，大概只有10%的電能被轉(zhuǎn)化成為了光能，大部分的能量以紅外輻射的形式浪費(fèi)掉了，電力消耗造成大量的二氧化碳等溫室氣體排放。同時(shí)，由于燈絲溫度很高，蒸發(fā)也很快，所以壽命大大的縮短了，大約只有2200小時(shí)左右。

　　為提倡減排溫室氣體，緩解全球變暖進(jìn)程，各國(guó)陸續(xù)禁止生產(chǎn)、使用白熾燈。早在2007年，澳大利亞就首先出臺(tái)了禁止使用白熾燈的法規(guī)，隨后加拿大也宣布從2012年開(kāi)始禁止銷售白熾燈，歐盟也于2009年3月通過(guò)了有關(guān)淘汰白熾燈的法規(guī)。

　　我國(guó)是照明產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，據(jù)測(cè)算，中國(guó)照明用電約占全社會(huì)用電量的12%左右，因此采用高效照明產(chǎn)品替代白熾燈，節(jié)能減排潛力巨大。2011年，國(guó)家發(fā)改委、商務(wù)部、海關(guān)總署、國(guó)家工商總局、國(guó)家質(zhì)檢總局近日聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于逐步禁止進(jìn)口和銷售普通照明白熾燈的公告》（以下簡(jiǎn)稱《公告》），決定按功率大小分階段逐步禁止進(jìn)口和銷售普通照明白熾燈，計(jì)劃到2016年10月1日禁止進(jìn)口和銷售15瓦及以上普通照明白熾燈。如今《公告》時(shí)限將到，我國(guó)節(jié)能燈普及率仍然偏低，尤其是在農(nóng)村地區(qū)，使用白熾燈的比例更大。

　　節(jié)能燈省電省錢

　　國(guó)家發(fā)改委能源研究所研究員姜克雋告訴筆者，在達(dá)到同樣照明效果的前提下，節(jié)能燈耗電量為普通白熾燈的1/5，壽命卻為其6倍，合格的節(jié)能燈使用壽命一般在6000小時(shí)以上。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，一只13瓦的節(jié)能燈，光效相當(dāng)于60瓦的白熾燈，所以節(jié)能燈可以節(jié)省75%電量。一項(xiàng)由美國(guó)能源部和環(huán)保署共同設(shè)立，主要針對(duì)消費(fèi)性電子產(chǎn)品的能源節(jié)約計(jì)劃“能源之星”的報(bào)告稱，如果所有的美國(guó)家庭將一只白熾燈更換成節(jié)能燈，其一年所節(jié)約的電量就夠300萬(wàn)家庭使用，所減少的碳排放相當(dāng)于80萬(wàn)輛汽車的排放量。

　　相較于白熾燈，節(jié)能燈的價(jià)格稍高一些。因此有些人會(huì)有疑問(wèn)：總的算下來(lái)節(jié)能燈真省錢嗎？我們不妨來(lái)算一筆賬：假設(shè)買一個(gè)100瓦的白熾燈泡，一天用8小時(shí)，一年就是292度電，按電費(fèi)5角一度來(lái)算，一年電費(fèi)就是146元。如果用節(jié)能燈，達(dá)到同樣的亮度只需20瓦，同樣如果一天用8小時(shí)，一年只需58.4度電，電費(fèi)只要29.2元。每年節(jié)省下來(lái)的電費(fèi)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燈的價(jià)格差，再加上節(jié)能燈壽命更長(zhǎng)，長(zhǎng)期來(lái)看，節(jié)能燈肯定更省錢。

　　廢舊節(jié)能燈成難題

　　大力推廣節(jié)能燈，節(jié)約資源、緩解環(huán)境壓力，讓不少人拍手叫好。然而，與國(guó)外“政府積極制定政策指導(dǎo)回收與處理，民眾形成習(xí)慣并積極參與回收”的情況不同，我國(guó)對(duì)節(jié)能燈回收的工作還處于起步階段，普通百姓對(duì)于廢舊節(jié)能燈的環(huán)境危害也知之甚少。

　　節(jié)能燈中含有汞，對(duì)此網(wǎng)絡(luò)上有一些質(zhì)疑聲，認(rèn)為節(jié)能燈可能會(huì)對(duì)身體健康有害，有網(wǎng)友甚至說(shuō)：“摔碎節(jié)能燈產(chǎn)生的汞蒸氣可以毒死人！”事實(shí)上，節(jié)能燈只是含有微量的汞，國(guó)家規(guī)定每只節(jié)能燈中注入的汞不超過(guò)5毫克，國(guó)家招標(biāo)采購(gòu)的每只節(jié)能燈汞含量不超過(guò)1毫克，而一根家用溫度計(jì)的汞含量就可以達(dá)到節(jié)能燈的100~600倍。在使用過(guò)程中，一般不會(huì)危害人體健康。

　　我們真正應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題是，大量破碎的節(jié)能燈隨著生活垃圾被填埋或暴露在空氣中，危害環(huán)境。廢舊的節(jié)能燈破碎、焚燒后會(huì)產(chǎn)生原子態(tài)汞蒸氣進(jìn)入大氣，然后沉降進(jìn)入土壤或河流，與微生物作用成為有機(jī)汞化合物（如甲基汞），能溶解在脂肪中，容易被腸、肺、皮膚吸收，滲入血液，并累積在人體的腎、腦等器官中，導(dǎo)致慢性中毒。但是，節(jié)能燈的存在和使用都很分散，只要在回收過(guò)程中注意方法，就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。日本回收節(jié)能燈的程序就很嚴(yán)格，以東京為例，政府要求將節(jié)能燈放入塑料垃圾袋，并在袋子上面寫“有害性垃圾”，禁止與資源性垃圾混在一起。姜克雋表示，希望相關(guān)部門盡快出臺(tái)相關(guān)政策，小區(qū)、超市中也可以設(shè)立廢舊節(jié)能燈回收箱，還可以通過(guò)“以舊換新”或贈(zèng)送小禮物的方式鼓勵(lì)市民盡快養(yǎng)成回收意識(shí)。

　　LED燈引領(lǐng)節(jié)能新趨勢(shì)、白熾燈退出市場(chǎng)

　　為解決電光源對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，科學(xué)家們一直在積極研制開(kāi)發(fā)無(wú)汞燈。LED是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，用LED燈作為替代光源成了照明行業(yè)的發(fā)展方向。LED節(jié)能燈是用高亮度白色發(fā)光二極管發(fā)光源，光效高、耗電少，可把90%的電能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，消耗的能源僅是節(jié)能燈的25%;不含汞等可能危害健康的物質(zhì)，廢棄物可回收，沒(méi)有污染;LED燈體積小、重量輕，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎，平均壽命達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，使用壽命可達(dá)5～10年。降低單位使用成本的同時(shí)，也可節(jié)約大量能源，這對(duì)能源十分緊張的中國(guó)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑具有十分重要的意義。

　　我國(guó)計(jì)劃年從生產(chǎn)端開(kāi)始，徹底淘汰白熾燈。現(xiàn)在，LED燈的價(jià)格已經(jīng)近乎白熾燈，LED燈只需要四五塊錢，而白熾燈也達(dá)到了三塊錢，價(jià)錢的差別只需要兩度電便能彌補(bǔ)，低價(jià)格很可能“催熟”智能照明市場(chǎng)。