爱迪生发明了钨丝白炽灯的故事

　　白炽灯，又称电灯泡，是一种透过通电，利用电阻把幼细丝线(现代通常为钨丝)加热至白炽，用来发光的灯。那么你知道爱迪生发明白炽灯的故事吗?下面是学习啦小编给您精心准备的资料，欢迎阅读!

　　爱迪生发明白炽灯的故事

　　一般人认为电灯的发明者是发明大王爱迪生，实际上，这方面的试验研究在爱迪生之前就已开始了。

　　在美国1845年的一份专利档案中，辛辛那提的斯塔尔提出可以在真空泡内使用碳丝。英国的斯旺按照这种思路，用一条条碳化纸作灯丝，企图使电流通过它来发光，但是，因当时抽真空的技术还很差，灯泡中的残余空气，使得灯丝很快烧断。因此，这种灯的寿命相当短，仅有一两个小时，不具有实用价值。1878年，真空泵的出现，使斯旺有条件再度开展对白炽灯的研究。1879年1月，他发明的白炽灯当众试验成功，并获得好评。

　　1879年，爱迪生也开始投入对电灯的研究，他认为 ，延长白炽灯寿命的关键是提高灯泡的真空度和采用耗电少，发光强、且价格便宜耐热材料作灯丝，爱迪生先后试用了1600多种耐热材料，结果都不理想，1879年10月21日，他采用碳化棉线作灯丝，把它放入玻璃球内，再启动气机将球内抽成真空。结果，碳化棉灯丝发出的光明亮而稳定，足足亮了10多个小时(45个小时)。就这样，碳化棉丝白炽灯诞生了，爱迪生为此获得了专利。

　　成功并未使爱迪生停步，他在继续寻找比碳化棉更坚固耐用的耐热材料。1880年，爱迪生又研制出碳化竹丝灯，使灯丝寿命大大提高，同年十月，爱迪生在新泽西州自行设厂，开始进行批量生产，这是世界最早的商品化白炽灯，英国的斯旺也于1881年在新堡郊外本威尔设厂。

　　白炽灯的发明，美国通常归功于爱迪生，英国则归功于斯旺。在英国，电灯发明百周年纪念于1978年10月举行，而美国则于一年后的11月举行。

　　两位发明家的竞争十分激烈，专利纠纷几乎不可避免，后来，两人达成协议，合资组建了爱迪生──斯旺电灯公司，在英国生产白炽灯。

　　现代的钨丝白炽灯到1908年才由美国发明家库利奇试制成功。发光体是用金属钨拉制的灯丝，这种材料最可贵的特点是其熔点很高，即在高温下仍能保持固态。事实上，一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达3000℃。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体，并在灯泡的玻璃表面上沉积，使灯泡变黑，所以白炽灯都被造成“大腹便便”的外型，这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。否则的话，灯泡在很短的时间内就会被熏黑了。由于灯丝在不断地被升华，所以会逐渐变细，直至最后断开，这时一只灯泡的寿命也就结束了。

　　在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的。它所消耗的电能只有约2%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。在这一点上，卤素灯就比一般的白炽灯要长很多。卤素灯的外形一般都是一个细小的石英玻璃管，和白炽灯相比，其特殊性就在于钨丝可以“自我再生”。实际上，在这种灯的灯丝和玻璃外壳中充有一些卤族元素，如碘和溴。当灯丝发热时，钨原子被蒸发向玻璃管壁方向移动。在它们接近玻璃管时，钨蒸气被“冷却”到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨(碘化钨、溴化钨)。卤化钨向玻璃管中央移动，又落到被腐蚀的灯丝上。因为卤化钨很不稳定，遇热后就会分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补了被蒸发的部分。如此循环，灯丝的使用寿命就会延长很多。所以，卤素灯的灯丝就可以做的相对较小，灯体也很小巧。卤素灯一般用在需要光线集中照射的地方，比如用于写字台或居室局部的照明。

　　澳大利亚政府推出了一项逐步采用节能荧光照明设备，以减少温室气体排放的计划，从2010年开始将禁止使用白炽灯泡。

　　这是世界上第一个打算淘汰白炽灯泡的计划。为了节能，为了环保。

　　扩展：白炽灯相关信息

　　组成

　　这是一只普通的白炽灯，主要由玻壳、灯丝、导线、感柱、灯头等组成。

　　玻壳做成圆球形，制作材料是耐热玻璃，它把灯丝和空气隔离，既能透光，又起保护作用。白炽灯工作的时候，玻壳的温度最高可达100℃左右。

　　灯丝是用比头发丝还细得多的钨丝，做成螺旋形。看起来灯丝很短，其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一条直线，这条直线竟有1米多长。

　　导线两条导线表面上很简单，实际上由内导线、杜美丝和外导线三部分组成。内导线用来导电和固定灯丝，用铜丝或镀镍铁丝制做;中间一段很短的红色金属丝叫杜美丝，要求它同玻璃密切结合而不漏气;外导线是铜丝，任务就是连接灯头用以通电。

　　感柱一个喇叭形的玻璃零件就是感柱，它连着玻壳，起着固定金属部件的作用。其中的排气管用来把玻壳里的空气抽走，然后将下端烧焊密封，灯就不漏气了。

　　灯头是连接灯座和接通电源的金属件，用焊泥把它同玻壳粘结在一起。

　　这里特别需要讲讲灯丝，因为电灯正是要靠它来发光的。

　　同炭丝一样，白炽灯里的钨丝也害怕空气。如果玻壳里充满空气，那么通电以后，钨丝温度升高到2000℃以上，空气就会对它毫不留情地发动袭击，使它很快被烧断，同时生成一种黄白色的三氧化钨，附着在玻壳内壁和灯内部件上。

　　要是玻壳里残留的空气比较少，那么上面讲的过程就会进行得慢一些，钨跟空气中的氧化合生成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合物。

　　这些都是空气玩的把戏——空气里的氧气使高温的钨丝氧化了。

　　所以钨丝灯泡要抽成真空，把空气统统清除出去。

　　有时怕抽气机抽不干净，还要在灯泡的感柱上涂一点红磷。红磷受热会变成白磷，白磷很容易同氧气反应，生成固态的五氧化二磷，把氧气“吃掉”，这样，玻壳里残留的氧气也被消除了。

　　但是，这样做还没有解决全部问题。白炽灯用久了玻壳会变黑，再过一段时间会烧断，

　　确实，钨丝比起炭丝来，在真空里的蒸发速度要慢得多。但是，当白炽灯点亮温度升得很高的时候，钨的蒸发仍然十分严重。

　　长时间的高温使钨丝表面的钨原子像水蒸汽一样不断地蒸发扩散，然后一层又一层地沉积到玻壳的内表面上，使玻壳慢慢黑化，越来越不透明。

　　钨的蒸发也使钨丝越来越细，最后烧断。灯丝工作温度越高钨的蒸发越快，白炽灯的使用寿命就越短。

　　如何使灯丝减少蒸发和延长使用寿命

　　办法只有降低温度，降低灯丝温度可以达到延年益寿的目的。钨丝工作温度高达2700℃时，灯泡点亮不到1个小时就熄灭;钨丝工作温度下降到1700℃，使用寿命可以延长到1000个小时以上。

　　可是，这并不是个好办法。降低钨丝的工作温度，也就是降低它的白炽程度，会使白炽灯的发光效率降低，远不如温度高时那么明亮。

　　于是，问题就这样明明白白地摆在了人们的面前：要想白炽灯更多地发光，就得提高灯丝的工作温度;要想减少钨丝的蒸发以延长灯的寿命，又得降低它的体温。这是矛盾的。

　　如何得到高的发光效率又减少钨丝升华

　　经过多年的研究，人们注意到，当灯泡里充有空气的时候，虽然灯丝很快会被氧化，但是钨的蒸发却变慢了。原因其实很简单。空气是由多种成分组成的，使钨氧化的只是占空气总量1/5的氧气;至于其余的大约占4/5的氮气，它不仅没有参与对钨的破坏作用，相反地还干了好事——阻碍钨分子的运动，降低钨的蒸发速度。

　　人们于是给钨丝找到了一位保卫它的好朋友——氮气。氮气就在空气里，而且占了空气的大多数，真可谓“踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫”。

　　过去我们为了保证白炽灯延年益寿，不得不把玻壳中的空气抽走，抽得越干净越好，而在为了同样的目的，我们却要做相反的工作，即把气体——当然是不会跟钨发生化学反应的气体充到玻壳里去。

　　氮气是个懒惰的家伙，好自个儿东游西逛，跟谁也不爱打交道。它在很多地方派不上用场，可在白炽灯里却可一显身手。

　　如果灯泡里是真空的，那么当钨丝接通电源，温度升高后，钨的分子就会“蠢蠢欲动”，大量地脱离灯丝，“如入无人之境”，到处乱跑，直到碰在玻壳壁上被吸着时为止。

　　玻壳里一旦充进了氮气，白炽的灯丝周围就会形成一薄层稳定的气体保护层，就像一道活的“篱笆”。每一个氮气分子都是一名勇敢的战士，守卫在钨丝的附近，对那些企图脱离集体四处乱窜的钨分子毫不客气，狠狠地顶撞回去，叫它们重返工作岗位，继续为光明服务。这样一来，钨丝的蒸发速度就慢得多了。结果是出现了充氮气的白炽灯泡。

　　1913年，兰米尔首次往玻壳里充进氮气，这是继灯丝由炭丝改钨丝后白炽灯的又一重要革新。直到目前为止，充气仍然是抑制钨丝蒸发的基本措施。

　　不过，有一点要注意，因为氧气或水蒸汽都会在钨丝工作时跟它起氧化反应，所以对充气的含氧量和含水量都有极严格的要求，不然的话，灯泡的寿命就会大大地缩短。

　　充气使钨丝的蒸发速度变慢，同样的使用期限可以使灯丝在更高的温度下工作，所以充气灯泡的发光效率比真空灯泡要高。一般来说，充气灯泡的发光效率要比真空灯泡高出1/3以上。