白炽灯照明

白炽灯

自人造火以来最深刻的发明


白炽灯的历史(1802 -现在)

介绍&统计 发明家和发展

它是如何工作的

闪光灯

历史和发展

白炽灯是继白炽灯之后发展成商业用途的第二种电灯碳弧灯。它是当今世界上使用最多的灯,仅次于荧光灯。在这一页我们涵盖传统的白炽灯。卤素灯也是白炽灯,但它们有自己的页面在这里。传统的白炽灯不仅是一种光源,而且已经成为创新的象征。

优点:
*很棒的小区域照明
*良好的显色性:CRI为100,这是最好的
*廉价生产
*禁止丢弃有毒物质(如汞、有毒合金或半导体)
*很容易用于频闪或调光电路

缺点:
*能源效率不高(90%的能源用于发热,10%产生可见光)
*传统的白炽灯泡不适用于照明大区域。很多很多地方都需要一个大面积,只有一个HID灯可以照亮一个大开放区域。卤素白炽灯对此目的是有用的,但没有在此页面上涵盖。

统计数据
*CRI 100(最好的CRI)
*色温-在所有的变化,但通常2700 - 5000K
*流明每瓦8 - 24
*灯泡寿命:750 - 1000小时(标准家用灯泡)
使用灯泡低于常规电压的灯可以大大扩展。

常见用途:用于几乎所有的应用程序。从1 - 10000 W。


1.它是如何工作的 2.历史和发展 3.发明人

下图:白炽灯视频。6分钟。YouTube不能被你的服务器封锁

1.它是如何工作的

白炽灯泡通过通过电阻材料发送电流。通常,在达到熔点之前,材料将发光。大多数材料在达到525摄氏度左右时会发出暗红色。大多数材料都会着火或融化,不能产生良好的灯丝。

灯丝是由高熔点的材料制成的。可以达到3422摄氏度才会融化。这是任何灯所能达到的最高温度(碳弧灯达到3500℃除外)。其他材料制成的灯丝或部分灯丝,包括钽、钼、碳。

当电流通过这种材料时,为什么它会发光?

当您通过灯丝材料通过电流时,电阻会产生热量。材料中的原子吸收能量。原子周围的电子被激发并暂时达到来自细胞核的轨道。当电子轨道坍塌到下轨道时,它以光子的形式弹出额外的能量。

白炽是热辐射。热量不断从我们周围的物体排出,我们只是看不到它。当热量变得足够强烈时,它达到了我们可以看到的波长。它从红色开始,然后上升频谱。光的波长/颜色是释放有多少能量的问题,以及什么样的原子正在释放释放。在白炽灯泡中,大部分热能(90%)在红外光谱中发射,其恰好在可见光下方。这也是灯效率的原因。我们不使用那部分频谱进行灯目的,我们只需要可见光谱。这是一个基本解释。更多可以从您的教科书或在线阅读化学亚博体育官方app。

2.历史和发展

白炽灯泡的历史以灯丝类型的开发为中心,因此我们将通过细丝组织。

铂和铱丝:1802年-1880年的

汉弗莱·戴维通过通过铂条通过电流产生第一白炽灯。它引起了一个发光,没有持续长时间,但标志着白炽灯开发的开始。实验者在未来70年内继续使用铂和铱。弗雷德里克·德·Moleyns在抽空的玻璃管中使用了铂灯丝以制造灯泡。由于灯泡的变黑,它才有温和地成功,阻挡了光输出。灯丝材料的燃烧和灯泡向上侧的黑化是早期灯发明人的令人沮丧的一致问题。铂材料也很昂贵。

早期的发明家知道在灯泡里制造真空有助于减少发黑和延长灯泡的寿命,问题是必须开发出更好地制造真空的方法。海因里希·盖斯勒是早期研制出好的泵和系统的物理学家之一。然而,1802 - 1879年的早期灯泡发明家仍然缺乏一个足够好的系统。就像典型的发明一样,许多人知道答案,但需要其他的技术发展来推进。

白炽灯变黑,视频:


碳化线和纸:1860年- 1883年

约瑟夫天鹅托马斯·爱迪生独立成功地制造了一种灯泡,可以持续使用几个小时。

斯旺用碳化纸制作了他早期的灯丝。

爱迪生第一次使用碳化缝纫线作为一丝灯,他设法在真空中得到它。这使他的第一个实用电灯泡。他使用碳化缝纫线直到1880年。然后他使用纸张布里斯托板。(碳化纸)这一移动灯泡寿命增加到600小时。

为什么爱迪生成功:Joseph Swan自1850年以来致力于白炽灯的想法。天鹅没有成功,因为他只在他的灯泡中使用了部分真空。他还使用了碳化纸丝。爱迪生弄清楚了如何在他的灯泡中创造纯真空。他通过在他抽出空气的同时举起灯泡来做到这一点。他使用过闪闪发光泵

斯潘格勒泵的图纸

Sprengle泵的文章

左边的Sprengle泵是斯旺和爱迪生用来从第一个灯泡中泵出空气的。更多关于泵的信息请点亚博体育官方app击《科学美国人》上的文章。

灯泡显示
灯泡显示

上图:看看我们收集的灯泡亚慱足球网址多少展出。


竹子带来了巨大的进步
1883年:有这样一个故事,爱迪生在一个炎热的日子里使用扇子,他把细竹子放在一个折扇上展开。他将其碳化,并将其作为细丝进行测试。他派助手去日本寻找那扇扇子用的竹子的种类。他们找到了,并进口了这些纤维。

最初的竹丝是方形的,因为它们是从较大的竹丝上用特定的工艺切下来的。他把竹子直接电镀到导线的铅上,以避免昂贵的铂金钳。后来他用碳糊把竹子粘在导线上。

我们的视频是关于使用亚博体育官方app纤维素和竹丝的早期爱迪生灯泡:

纤维素纤维:1881 - 1904

Joseph Swan爵士1881年发明了纤维素灯丝,但爱迪生一直使用竹子灯丝,直到1892年发明了通用电气。纤维素灯丝被威利斯·惠特尼的宝石灯灯丝所取代。

关于Mazd亚博体育官方appa灯泡的视频:

图:钽灯

Wotan-Lampe 1910

转向金属丝:钽时代


钽丝:
1902 - 1911

钽是市场上第一种金属灯丝。像钨一样,它有很高的熔点,所以它可以被加热到白炽,而不会像大多数金属那样破坏自身。钽比其他所有的灯丝都要优越得多,因此它在1902 - 1909年成为国王。1909年以后,烧结钨丝灯真正开始普及。可延展性钨的出现最终结束了钽的统治。

Werner von Bolton.
(一位住在德国的格鲁吉亚人)发现用钽做灯丝可以降低能耗,提高亮度。西门子和哈尔斯克公司生产这些灯泡。钽丝获得了成功,成为通用电气销售的主要威胁。这促使通用电气公司加大对其最近成立的研究实验室的投资,试图研发出一种更好的灯泡。

左图:在德国慕尼黑的西门子论坛上展出的一盏点亮的钽灯

下面:用于保持灯丝的钩子

钽丝

左:WOTAN灯,由拉钨制成
Wotan是西门子和哈尔斯克拥有的商标姓名

宝石灯金属化灯丝:1904 - 1907

威利斯惠特尼通用电气公司的斯克内克塔迪公司开发了一种方法,在3000摄氏度的温度下烘烤碳丝,从而创造出一种表现得很像金属的丝。这将提高25%的效率。这种灯丝曾被用在著名的马自达灯产生了非常明亮的光。

烧结钨纤维:1904 -1911

1904年,Alexander Just和Franz Hanaman(奥地利)研制出了烧结钨。钨将灯的效率提高了100%,并在1907年通用电气购买了钨的使用权后开始使用。
* 1900年在巴黎举行的“世界博览会”上,俄罗斯的A.N. Lodygin使用了钨和钼丝

韧性钨丝:今天1908 -

威廉D. Coolidge已经使用钨,被证明是迄今为止任何其他材料的持久电灯泡的优质材料。以前的烧结钨丝已经有效,但脆弱而且不实用。Coolidge弄清楚如何加热钨并通过加热的直径的加热模具绘制出来。他的作品的结果是一个可行的可弯曲(韧性)线,高强度并制成了一个很好的长丝材料。新材料在1911年在灯泡中使用,今天仍然使用。查看我们的发明家部分下面在白炽灯方面取得更多进步。

白炽灯的未来:

白炽灯在普通家庭中已经使用了120多年。在过去的十年中,开发更高效的电灯泡的主要倡议已经更换了具有紧凑型荧光的世界灯泡。在白炽灯泡上对禁止的禁止造成了显着的抵抗力

灯泡

灯泡

灯泡零件图与发明者

3.发明家和发展

1802汉弗莱·戴维爵士发现了铂丝的白炽现象。他也是第一个电灯类型的发现者:碳弧灯。
英国

1841弗雷德里克·德·Moleyns申请专利的是一种装有玻璃灯泡和部分真空的白炽灯。从1840年到1870年代,他是研究白炽灯的许多人之一。许多法国人和德国人对白炽灯泡的研究做出了贡献。Moleyns是个例外,他帮助其他人建立了这个想法。
英国

1879Joseph Swan爵士早在爱迪生之前他就开始研究白炽灯,然而他最大的突破是与爱迪生同时开发出来的。斯旺用碳化纸做了一个部分真空灯泡的灯丝,持续了几个小时,这是一个伟大的成就,与许多发明家相比,他们不能让白炽持续下去。斯旺继续改进灯泡。
英国

1879托马斯·爱迪生是最著名的白炽发明家。他成功地创造了第一个可靠的(因此是可销售的)灯泡。1880年之后,他发明的灯泡竟然持续了600个小时。后来,他聘请了许多有才华的工程师,创建了世界上最著名的“发明工厂”。
新泽西州西奥兰治

1902年Werner von Bolton.发现使用钽做灯丝可以提高效率、耐久性和灯泡寿命。金属丝的时代已经开始,西门子和哈尔斯克公司获得了这项专利。
德国
照片:西门子

1904年威利斯惠特尼用宝石灯来对抗钽灯的威胁:一个独特的工艺创造了金属化灯丝。通用电气的马自达系列使用的是宝石灯。
纽约州斯克内克塔迪

1904年亚历山大·Just和弗朗兹·哈纳曼专利a烧结钨灯丝。钨被证明是一种好材料,但它易碎,很难处理。这是向现代灯泡迈进的一步
奥地利

1908年威廉D. Coolidge发明了如何使钨具有延展性从而革新了灯泡。这使得灯泡更耐用,更持久,更容易卷曲(卷曲是关键,使更多的表面积,因此更多的光)。这项发明是在1911年实施的。他的发明后来被用于许多其他类型的灯,包括荧光灯、卤素灯、MH灯、汞蒸汽灯和其他灯。
纽约州斯克内克塔迪

1912年欧文·朗谬尔对灯泡进行了3项重要改进:他与刘易斯·唐克斯(Lewi Tonks)合作开发了一种充满氩气和氮气的灯泡,他还开发了紧密的螺旋状灯丝,并在灯泡内部首创了一层薄薄的氢分子涂层。所有这些都极大地改善了灯泡。
纽约州斯克内克塔迪

1921Junichi三浦东京电力公司(该工厂现在是东芝的一部分)开发了这种双螺旋灯丝。这大大提高了光效,提高了效率。后来,其他人想出了如何大规模生产这种改进。
在照片上通知留下了大线圈如何由另一个卷绕线制成。


日本

1925/1947马文小瓦罐开发磨砂蚀刻灯泡,后来在灯泡内部的硅涂层。这些改进有助于光线的漫反射,减少眩光,光输出仅损失3-5%。
俄亥俄州克利夫兰

灯泡的照片
灯泡

上图:一个带有镁灯丝的飞利浦闪光灯图片:维基百科

闪光灯

传统的闪光灯是另一种白炽灯。早期的闪光灯使用铝、锆、镁灯丝或铝箔。电流通过这种材料,它就发光了。铝、镁或锆的熔点和沸点很低,灯会使这些金属汽化,从而进一步提高了亮度。早期的灯只能闪一闪,所以必须更换。早期的闪光灯通常像普通的灯泡一样有一个爱迪生式的螺纹螺钉。后来的灯只能闪几下。后来,人们发明了一次性闪光灯阵列,这样就可以在不更换灯泡的情况下进行多次闪光。

开发闪光灯最大的挑战之一不是灯泡本身,而是让灯泡与相机快门匹配。随着20世纪50年代固态电子学的发展,这种情况得到了改善。

现代的闪光灯在大多数相机上发现的不再是白炽灯泡。它们是微小的氙弧管。电弧通过氙气形成。它们的最大优点是可重复使用。它们的缺点是比白炽灯持续时间短。这意味着他们需要更精确的时间

1927? ?在通用电气和约翰内斯Ostermeier两家公司都自主研发了第一个无镁电灯泡。它比旧灯泡安全得多。通用电气的产品被称为沙石岩。这种灯取代了危险的镁粉灯。这种新灯在一个充满氧气的灯泡里燃烧铝箔。Ostermeier发明了一种叫做液泡闪电战的产品。
纽约州斯克内克塔迪

1934飞利浦公司发明了第一个现代闪光灯:它在一个真空灯泡里有一根电线。这种电线燃烧起来比铝箔更有效。这种设计变化不大。
荷兰语

1960年代? ?在柯达开发了具有四个一次性小闪光灯的flashcube。立方体可以旋转以使用新灯泡。

罗彻斯特,纽约

1968小约翰·哈登与Bill Kornrumpf共同开发了静态电子闪光灯组件(1968)和一次性闪光灯灯(1971)。闪光灯阵列省去了更换灯泡的必要。这种长长的塑料球茎在二十世纪七八十年代很流行。哈登还为使用半导体的灯泡开发了精确计时装置,这在当时是新的。
纽约州斯克内克塔迪

1968威廉·p·Kornrumpf与John D. Harnden一起开发了用于低成本相机的照相闪光灯组件和一次性闪光灯阵列。
纽约州斯克内克塔迪

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灯是按时间顺序排列的

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由M. Whelan撰写,Rick DeLair和Ryotaro Miyajima补充研究

来源:
“一般电信故事”1999.历史大厅,科学的美国杂志,
维基百科,科学澄清,词典Siemensstast:沃纳·冯·博尔顿
西门子论坛,慕尼黑,德国
Siemens.com.
《人与伏》约翰·哈蒙德,1941年
digitalcamhistory.com/1920s.

相片:
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惠兰通信
科学美国人
约翰Harnden Jr。

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