燈泡

白熾燈泡或(以前白熾燈)是一種人造光源。通俗地,白熾燈泡是因為外形的調用。在該燈泡中,電導體由電流加熱,從而激發發光。用螺絲燈泡的普遍設計fachsprachlich稱為白熾燈(簡稱一盞燈或白熾燈)。

它仍然是非常經常用於家庭照明。在歐盟,瑞士,澳大利亞和其他一些國家的計劃,以節省能源,製造和分銷禁止白熾燈泡低能源效率(能效標識E,F和G),已通過或已生效。

內容[廣告]
操作原理

一個200瓦的燈泡與電源和兩個通電導線夾持的雙螺旋(中心)
在白熾燈,允許電流通過一個薄的,由導電材料(導體)(通常是金屬)的現有線程流程。由於適當選擇的材料,例如,作為鎢,這並不融化。所述金屬絲具有一個白熾絲(長絲)的形式。流動足夠強大的電流(電流)通過線程,是這樣的話非常熱(焦耳熱),它發光。燈絲的溫度取決於設計約1500-3000℃,以便它根據的輻射的電磁輻射普朗克定律其主要是在紅外和可見光發射。光子(光粒子)的排放,從而通過在燈絲晶格振動引起的。

所吸收的功率被輻射然而,只有一個非常小的比例(約5%),在可見光範圍內,在紅外大得多部分(通常稱為熱輻射)。其餘的是通過傳導和對流的填充氣體並且將燒瓶和燈絲的引線和支持導線射出。

結構

燈泡230 V用40瓦的功率,透明玻璃燈泡和愛迪生E14

頂部:燈泡235伏/500瓦可以看出與E40插座服務雲母光盤基底的熱絕緣。
下圖:陳冠希螺絲和卡口燈泡與E27基地進行比較
燈泡是由一個群,包括電流供應在夾,和一個玻璃燈泡,它屏蔽了燈絲和來自外部環境的支持。不同的形狀和功率形式通常特徵在於所述燈的指定系統ILCOS並且更詳細地,描述了[2]。

基地
→主要文章:燈座
一個燈泡的基座是用來解決這些問題中的光插座,並電接觸。的版本的設計限制了可允許的功率和可操作於其中的燈泡的電流消耗。燈具的E27白熾燈往往限制為60瓦。很多基地燈只連接線或捏不支持堵塞。插件燈只攜帶鋼筋上的捏腳。傳統燈泡已製成板材愛迪生插座到其中的燈凝成的。在投射燈(除了鹵素)與那些用於車輛頭燈,燈絲相對底座被精確地調整。一般服務的基燈高功率(從40或60瓦)是一個保險絲,或使用合適的細金屬絲,以避免潛在的內部的燈導致點燃電弧來在失敗的情況下跳閘上游保險絲玻殼或爆裂,

長頸瓶
在單絲的正常的環境空氣,由於氧氣和高的操作溫度會燃燒立即鎢,所以他是由環境空氣的玻殼屏蔽。由於連續動作從燈絲蒸發金屬時,在活塞的大小本質上是基於所述線材的昇華速率。現有的燈泡或白熾燈具有高功率需要大玻璃泡使該沉澱可以分散在較大的區域,並在玻殼的燈的壽命期間,透明度沒有過分的限制。裡面的玻殼可部分鏡像,磨砂(粗加工中)或不透明玻璃(毛玻璃)來製成。彩色燈泡很少往往通過彩色玻璃實現,畫的活塞。白熾燈的玻璃燒瓶自己的生產需要一個泵連接(泵出的空氣和填充以惰性氣體),其被熔化。在舊的白熾燈和鹵素燈泡,他坐在活塞,除其他外,一般服務燈,他坐在保護的基礎上。玻璃,以在剛剛在緊湊的設計有特殊要求的類型;它被部分製成耐熱性玻璃或 - 鹵素燈 - 石英玻璃。

保護氣體

氪燈,E27插座,60W馬特內
先前,將燒瓶抽真空。今天,燈泡填充有保護性氣體。這簡化了製造並減少了昇華的速率。在氣體填充物通過傳導和對流發生的熱損失是由可能的嚴重Inertgasmolekülen或原子的選擇的限制。氮氬氣混合物的讓步,以生產成本。昂貴的燈泡包含氪或氙,其允許更大的加熱。

燈絲
歷史
第一個專利的燈泡在19世紀40年代有鉑絲。這些事態發展,然而,沒有產品了。只有在溫度在可接受的光輸出達到略低於1772℃。鉑的熔點在精確的溫度控制持久細絲證明太難了。托馬斯·阿爾瓦·愛迪生放棄了這種技術的方法。

第一個商業化生產的燈泡含有煤的字符串與3550°C的昇華點天然細纖維的竹子等快速增長的熱帶植物的炭化適宜。製造過程是顯著比由鉑製成細絲的製造更加複雜。另外,操作需要的碳細絲在玻殼強真空。碳絲燈泡仍然可用今天。略帶紅色的光,柔和的上升,亮度切換時往往被視為愉快。

特別是為了提高亮度,進一步研究了金屬絲。根據已知的當時的燈絲的較高溫度維恩輻射定律,這需要超過可實現與碳絲。一個重要的中間步驟是鋨的長絲。由於高亮度的在相對低的熱顯影高熔點是可能的。的缺點是,鋨是如此脆,它不能被製成的電線,但必須製成含有金屬粉末與粘合劑的糊劑,然後注入線程。由此得到的長絲於振動比碳纖維更敏感。此外,它們是相對厚和管理的非常好,並且因此需要非常低的電壓,低功耗,因為它們難以提供在當時的通常的DC系統。由於這些缺點,所述Osmiumglühfäden迅速被那些鉭取代。從1903年,有可能產生高熔點鉭也非常純淨,因而變形為細線。該Tantalglühfäden在以下期間解決了碳纖維,從在大多數應用中。從1910年長絲通常由鎢製成,找到方法來形成,這仍然比鋨高熔點金屬成金屬細線更高之後。

存在
除了和可能的溫度上升從而每瓦金屬細絲的光輸出也有另外一個優點:它們可以被形成為小的線圈,從而增加了功率密度 - 的燈泡是相同的光輸出小。除了降低空間要求時,光可以因此還注重更好。另外,對於再次將相同的電功率,較高的溫度可以實現的,因為熱源具有較低膨脹,因此不會失去盡可能多的熱量到環境中。大功率燈中,金屬絲往往雙螺旋,以便通過一個小的Langmuir-層來限制,這種熱對流和/或以適應多線在小體積在高的工作電壓。
雙螺旋和線圈由鎢絲製造繞在直徑較大的鉬絲,這 - 雙螺旋 - 又將進一步較厚的電線。輔助導線被蝕刻掉。
長線圈必須保持受支撐線。汽車燈方面的靈敏度震動特殊要求。

電氣性能

所施加的電壓的白熾燈的電阻依賴性

的燈泡的(最大)效率在一個桑基圖表示
由於正溫度 - 電阻特性(PTC)的,非常高的浪湧電流在金屬絲燈泡切換其迅速地加熱燈絲的操作溫度(5至15倍的額定電流)時流動。同的電阻隨著溫度的增加的增加,電流減小到標稱值。與此相反,以前使用的碳絲燈顯示出當前在功率輕度增加,因為只有隨著溫度的增加足夠的電荷載流子被釋放到攜帶電(煤是一個熱敏電阻)。

高湧流是白熾燈故障緊接在開關的原因(見下文)。在這種情況下(在較高的操作電壓)點燃的電弧,這會導致保險絲以打開和/或玻璃泡的破裂。因此,提供在插座燈的電源電壓,在一細金屬絲連接的形式的保險絲。

的金屬線的白熾燈負載燈的供電系統上的高浪湧電流。