白炽灯

白炽灯，又称白炽灯或俗称电灯泡，是一种人造光源。 在白炽灯中，电导体被电流加热，从而激发发光。 普遍采用螺口灯座设计的白炽灯在技术上被称为通用灯。

它通常用于客厅照明。 然而，由于它的效率非常低（大约 10-22lm/W，而白色 LED 为 61-140lm/W），禁止制造和销售能效低的白炽灯，以节约能源。

甚至在电灯发明之前，术语“白炽灯”就被用于产生空灵蒸汽的精神装置，灯芯上附有螺旋状的铂丝。 火焰熄灭后，铂金催化氧化上升的燃料蒸汽，产生暗光，使过程继续进行。

1801 年，Louis Jacques Thénard 展示了可以通过原电池的电流使金属线发出明亮的光。 有证据表明 1820 年左右在抽空（无空气）玻璃钟下有一个带有铂丝的早期白炽灯。被称为“De la Rue 灯”或“De la Rive 灯”的灯的起源和年代是不清楚。 林赛完成了他自己满意的装置，但随后背弃了他的发明并转向了无线电报的问题。 Frederick de Moleyns 于 1841 年获得了第一个已知的白炽灯专利。 他在真空玻璃灯泡下的铂丝之间使用了木炭粉。

从 1850 年代开始，白炽灯获得了多项专利。 由于真空技术，开发人员最初无法生产更持久的白炽灯。 真空泵发明和普及后，1870年代各国加大设计力度，申请了无数专利。 然而，建筑的燃烧时间不到十小时。 除了灯具的耐用性，能耗问题也成为努力的重点。 1874 年，亚历山大·尼古拉耶维奇·洛迪金在俄罗斯获得了一项白炽灯专利，该白炽灯在充满氮气的玻璃灯泡中装有碳丝或细碳棒。

英国物理学家和化学家约瑟夫·威尔逊·斯旺也在 1860 年研制了一种白炽灯，他用抽真空的玻璃烧瓶中烧焦的纸作为灯丝。 直到 1878 年，他才成功地制造出实用的电动白炽灯。

与斯旺的电灯相比，爱迪生的白炽灯配备了难以生产的高阻抗灯丝，但在电网中使用起来更容易、更便宜。 为高阻抗消费者提供高电压，可以更容易地传输电能，并且可能更小的电缆横截面可以节省大量的铜。 这变成了一个 energy 电力供应网络在技术上是可行的，并且与煤气灯网络具有竞争力。 特别是爱迪生还用高阻抗灯解决了光的可分性问题； 所有以前的解决方案都需要为几盏灯中的每一盏单独的电源。 因此，实用的白炽灯的发明通常归功于托马斯·阿尔瓦·爱迪生。 爱迪生建造的第一个白炽灯不仅在车间​​小批量生产，而且在专门建造的工厂中进行批量生产。

众所周知，锇、钽或钨适合制作灯丝，因为这些金属的熔点很高。 但只有粉末冶金技术的发展，例如烧结技术，才使经济地加工它们成为可能。 钨、锇和钽是稀有原料，因此价格昂贵。 对于非常硬且脆的钨，要解决的加工问题最大。

1897年，哥廷根的物理化学家瓦尔特·能斯特发明了以他名字命名的能斯特灯，由AEG和西屋公司生产。 有了这个白炽灯，一根由固体电解质（主要是氧化锆加添加剂）制成的细棒（能斯特针）代替了碳丝或金属丝作为白炽体。 能斯特笔不需要惰性气体，但可以在正常环境空气中操作。

1903 年，Willis R. Whitney 发明了一种不会使白炽灯内部变黑的灯丝。 它是金属涂层碳丝。 一年前（1902 年），德国化学家 Werner von Bolton 和瑞士物理学家 Otto Feuerlein 认识到化学元素钽 (Ta) 是生产金属丝的合适材料。 1905年第一台钽丝白炽灯问世，逐渐取代了之前的碳丝灯。 虽然钽灯在白炽灯的历史上只是一个短暂的插曲，但在今天使用的钨灯的发展之前，到第一次世界大战爆发时，已经有超过 5000 万个使用 Bolton 和 Feuerlein 工艺的钽灯在世界范围内制造和销售。

1906年，从通用电气公司购买了钨丝的专利，作为自己研发工作的基础。 各种消息来源都将 Alexander Nikolajewitsch Lodygin 列为专利持有人，他已经在 1890 年代对钨进行了试验，并在 1900 年的世界展览会上展示了这种灯。 当时很多开发者都在试验开发一种实用的钨丝灯。 由烧结金属制成的灯丝非常脆，因此无法进行大规模生产。

1910 年，为通用电气工作的 William David Coolidge 发明了一种制造机械稳定钨丝的方法。 1911 年，通用电气开始商业化生产今天仍然很常见的钨丝白炽灯。