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白熾燈(incandescent lamp)是將燈絲通電加熱到白熾狀態,利用熱輻射發出可見光的電光源。自1879年,美國的托馬斯·愛迪生製成了碳化纖維(即碳絲)白熾燈以來,經人們對燈絲材料、燈絲結構、充填氣體的不斷改進,白熾燈的發光效率也相應提高。但白熾燈的發光效率及其他光點參數比節能燈、鹵鎢燈等新光源差,正逐步被新光源取代。2012年10月1日起,中國禁止進口和銷售100瓦以上普通照明白熾燈。

1 白熾燈 -簡介

白熾燈白熾燈
白熾燈是將燈絲通電加熱到白熾狀態而發光的電光源,俗稱電燈泡。白熾燈的光效雖低,但光色和集光性能好,是產量最大、應用最廣泛的電光源。白熾燈的發展趨勢主要是研製節能型燈泡。不同用途和要求的白熾燈,其結構和部件不盡相同。

為提高白熾燈的發光效率,白熾燈的燈絲大都做成雙螺旋型並充有氬氮混合氣,大功率的白熾燈還充有氪氣、氙氣等惰性氣體,以進一步提高白熾燈的發光效率或延長白熾燈的壽命。

2 白熾燈 -歷史

19世紀後半葉,人們開始試製用電流加熱真空中燈絲的白熾電燈泡。

英國電技工程師斯旺(j.Swan)從19世紀40年代末即開始進行電燈的研究。經過近30年的努力,斯旺最終找到了適於做燈絲的碳絲。1878年12月18日,斯旺試製成功了第一隻白熾電泡。1879年,美國的托馬斯·愛迪生製成了碳化纖維(即碳絲)白熾燈,率先將電光源送入家庭。

1907年,A·賈斯脫髮明拉制鎢絲,製成鎢絲白熾燈。隨後不久,美國的朗繆爾發明螺旋鎢絲,並在玻殼內充入惰性氣體氮,以抑制鎢絲的蒸發;1915年發展到充入氬氮混合氣。1912年,日本的三浦順一為使燈絲和氣體的接觸面盡量減小,將鎢絲從單螺旋發展成雙螺旋,發光效率有很大提高。1935年,法國的克洛德在燈泡內充入氪氣、氙氣,進一步提高了發光效率。1959年,美國在白熾燈的基礎上發展了體積和光衰極小的鹵鎢燈。 

3 白熾燈 -分類

白熾燈按用途可分為普通照明燈泡和專用照明燈泡。

普通照明燈泡

普通照明燈泡按其結構和外形又可分為無色(透明)燈泡、白色燈泡、乳白色燈泡、磨砂燈泡、彩色燈泡、單螺旋燈泡、雙螺旋燈泡、球形燈泡、蘑菇形燈泡、搖曵形燈泡、反射型燈泡、螺口燈泡(燈頭型號為E14、E27)、卡口(插口)燈泡(燈頭型號為B14、B22)等等。

專用照明燈泡

專用照明燈泡有裝飾燈泡、局部照明燈泡、道路機車燈泡、軍用燈泡、照相攝相燈泡、紅外線燈泡、無影燈泡、儀器燈泡、水下燈泡、指示燈泡、礦用燈泡、船用燈泡、飛機用燈泡、聚光燈泡、放映燈泡、勵光燈泡、印刷燈泡、防爆燈泡、小型燈泡、超小型燈泡(微型燈泡、米泡)等等。光電參數和外形尺寸極其繁多。

4 白熾燈 -結構

不同用途和要求的白熾燈,其結構和部件不盡相同。

白熾燈白熾燈

普通白熾燈泡(見圖)的主要部件是玻殼和燈絲。

玻殼

一般用透明玻璃製成。為避免燈絲眩光,對玻殼可進行內塗覆或磨砂處理,以形成光的漫反射。透明玻璃燈泡的數量則已逐漸減少。為加強某一方向的發光強度,還在玻殼上蒸塗鋁反射層。一些特殊用途的燈泡採用彩色玻璃。  

燈絲

又稱白熾體。是燈泡的發光體,常用鎢製成單螺旋絲或雙螺旋絲。鎢絲由芯柱上的鉬絲支架支撐,兩端與導絲連接。為安全起見,高電壓充氣白熾燈外導絲還接有保險絲。為提高燈絲的發光效率,燈泡內的空氣通過芯柱內的排氣管抽出,或是抽真空后再充進需要的惰性氣體。

燈絲有如下基本要求:

①熔點溫度高。燈絲的熔點溫度高則燈泡的放光效率也高。

②蒸發速率小。一般燈絲的壽命隨蒸發速率減小而延長。此外,蒸發還會引起玻殼內部污染而吸收可見光,減少光通量。

③輻射選擇性好。燈絲應能使大部分能量在可見光區域內輻射。

④機械加工性能好。燈絲材料用機械方法拉製成合格的細絲並能繞製成螺旋狀。

⑤在高溫下能充分定型。螺旋燈絲在高溫工作時由於本身重量出現下垂變形,會造成燈絲各段的溫度不勻,影響壽命。應盡量避免這種變形。

⑥有較大的電阻率。

鎢的上述性能較其他材料的好,因此在白熾燈中已普遍採用。鎢的熔點為3680±20K,此時發光效率可達52lm/W。白熾燈中鎢絲的實際工作溫度為2800~3000K。為了提高鎢絲的堅韌性,防止在高溫時變形,通常在鎢絲中加入微量氧化物,如氧化硅、氧化鋁、氧化鉀等。

5 白熾燈 -設計

燈泡的設計主要有3種方法:

①設計新燈泡時,使用建立在白熾燈內部能量平衡上的統一公式。
②修正燈泡參數時,使用外推公式。
③在實際生產中,常使用經驗公式。

設計燈泡時,應保證其能承受比額定值高15%的瞬時電壓而不致燒毀;在額定電壓下燃點時,其平均壽命不低於1000小時;壽終時,個別燈泡的光通不應低於初始光通的72%。

6 白熾燈 -用途

白熾燈的光效雖低,但光色和集光性能好,易於大量生產、成本低、使用方便。因此,它始終是產量最大、應用最廣泛的電光源。除作普通照明燈外,還可作航空、車輛、船舶用燈,醫療衛生、儀器、信號指示燈,舞台、放映、照相用燈,紅外線加熱,礦用、農用、集魚和測游標准燈等。車輛用燈中汽車和拖拉機燈泡用得最多,有的是雙絲燈泡(遠光、近光),也有與反光罩整體結合的,電源電壓一般有6V和12V兩種,光強從3燭光到50燭光。 

7 白熾燈 -逐步淘汰

中國

2011年11月4日,國家發展和改革委員會等部門公布「按功率大小逐步淘汰白熾燈路線圖」,並決定自2012年10月1日起禁止進口和銷售100瓦以上普通照明白熾燈。

白熾燈白熾燈退出歷史舞台

發改委規定的淘汰白熾燈五個階段分別為:

1、2011年11月1日-2012年9月30日,企業在過渡期做好準備工作;

2、2012年10月1日起,禁止進口和銷售100瓦及以上普通照明白熾燈;

3、2014年10月1日起,禁止進口和銷售60瓦及以上普通照明白熾燈;

4、2015年10月1日-2016年9月30日中期評估;

5、2016年10月1日起,禁止進口和銷售15瓦及以上普通照明白熾燈,或視中期評估結果進行調整

通過實施路線圖,將有力促進中國照明電器行業健康發展,取得良好的節能減排效果,預計可新增照明電器行業產值約80億元(人民幣)、新增就業崗位約1.5萬個,形成年節電480億千瓦時、年減少二氧化碳排放4800萬噸的能力。


日本

2007年,日本經濟產業省決定製訂燈泡節能新標準,以推動目前占照明市場份額30%的白熾燈逐漸走到幕後,由節能熒光燈控制市場,從而達到節約能源並且減排二氧化碳的目的。新標準將參照節能熒光燈的標準制訂,而白熾燈達到這一標準十分困難,因為要達到相同亮度,白熾燈的耗電量是節能熒光燈的數倍。新標準推出后,白熾燈的市場份額劇減。

2012年6月,日本環境部門下令,要各電器商停止售賣白熾燈泡,以便消費者改用節能的LED燈泡。對於當局的LED燈泡政策,日本主要電器商都抱支持態度。松下電器表示,年內全盤停止生產白熾燈泡。其他廠商如東芝、三菱,已在2011年停止生產。

歐洲政策

2007年3月,27個歐盟國通過了有關新能源及減排的計劃,其中包括淘汰舊式白熾燈泡,製造商將在2015年內轉為生產高效鹵鎢燈泡、緊湊型熒光燈及高效白熾燈泡。歐洲傳統白熾燈泡市場總量為21億,屆時,85%的市場需要轉為新節能型燈泡,功率為25~100瓦特的高瓦特燈泡也將被淘汰。

澳大利亞

澳大利亞是世界第一個計劃全面禁止使用傳統白熾燈的國家,在2009年已停止生產白熾燈,在2010年逐步禁止使用傳統白熾燈。

加拿大

加拿大於2012年禁止使用傳統白熾燈。

美國

美國從2012年到2014年1月間,逐步淘汰40W、60W、75W及100W白熾燈泡,以節能燈泡取代替換。

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