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是谁发明了灯泡

发布时间:2025-02-07 19:10:37

电灯的发明通常归功于美国人汤马士·爱迪生。然而,德国人享利·戈培尔实际上在爱迪生之前数十年就已经发明了一种使用相同原理和材料的可靠电灯泡。此外,爱迪生之前的许多其他科学家和发明家也对电灯的发明做出了重要贡献。

在1801年,英国化学家汉弗莱·戴维发现铂丝通电后会发光,并在1810年发明了电弧灯,利用两根碳棒之间的电弧进行照明。1854年,戈培尔使用炭化的竹丝在真空玻璃瓶中通电发光,创造了第一个实际可用的白炽灯泡,该灯泡能够持续发光400小时,并且他没有立即申请专利。

1850年,英国人约瑟夫·斯旺开始研究电灯,并在1878年获得了在英国的电灯专利,开始在英国推广电灯。1874年,一对加拿大电气工程师申请了电灯的专利,他们在玻璃泡中充入氦气,以通电的碳杆发光。尽管他们没有足够的资金继续发展这一发明,但在1875年将其专利卖给了爱迪生。

爱迪生购买专利后,开始尝试改进灯丝材料。1879年,他使用碳丝制造的灯泡成功持续了13个小时,到1880年,他制造的炭化竹丝灯泡在实验室中甚至能够持续发光1200小时。然而,在英国,斯旺成功起诉爱迪生侵犯了他的专利,并获得了胜诉。爱迪生被迫让斯旺成为他在英国公司的合伙人。在美国,爱迪生的专利也面临挑战,美国专利局曾判定他的发明无效。经过多年的法律诉讼,爱迪生最终获得了碳丝白炽灯的专利权。

爱迪生的一个重要发现是使用钨丝代替碳丝作为灯丝。1906年,通用电气发明了制造钨丝的方法,这使得廉价制造钨丝灯泡成为可能,这种灯泡至今仍在使用。

电灯泡的主要问题是灯丝的蒸发。由于灯丝上微小的电阻差异导致温度不均,高温区域会导致灯丝快速蒸发,形成一个灯丝变细、电阻增大的恶性循环,最终导致灯丝断裂。后来发现,使用惰性气体代替真空可以减缓灯丝的蒸发,今天大多数灯泡都注入了氦、氩或氪气。

现代白炽灯的寿命通常在1000小时左右。

卤素灯泡,也称为钨卤灯泡,是白炽灯的一种。它们的原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下,蒸发的钨丝与卤素发生化学反应,使蒸发的钨重新凝固在灯丝上,形成一个平衡的循环,避免了灯丝的过早断裂。因此,卤素灯泡比白炽灯更长寿。此外,卤素灯泡也能在更高的温度下工作,亮度和效率更高。但由于这种高温,普通玻璃可能会软化,因此卤素灯泡需要使用熔点更高的石英玻璃。由于石英玻璃不能阻挡紫外线,卤素灯泡通常需要额外的紫外线滤镜。

卤素灯泡上的水晶玻璃如果有油,会导致灯泡内部温度不均,降低灯泡的寿命。因此,更换卤素灯泡时应避免用手接触灯泡玻璃,如果手指触摸了灯泡,应该用酒精清洁。

白炽灯会将有90%的能量转化为无用的热能,只有少于10%的能量转化为光。相比之下,荧光灯(也称为光管)的效率要高得多,接近40%,产生的热量也只有相同亮度的白炽灯的六分之一。因此,许多需要空调的商场、大楼等地方都会使用荧光灯照明以节省电力。小型的荧光灯(节能灯泡)将荧光灯和启动电子结合在一起,使用标准电灯泡的接口,用于替代普通白炽灯泡。例如,一个26瓦的节能灯泡发出的亮度为11瓦,产生的热量为15瓦。而一个发出相同亮度11瓦的白炽灯泡耗电多四倍,达100瓦;产生的热量多六倍,达90瓦。

尽管许多家庭仍在使用普通白炽灯,卤素灯泡近年来也变得更加流行,特别是在需要集中光线的场合,如家庭射灯、汽车前灯等。良好的卤素灯泡可以达到15%的效率。例如,一个60瓦的卤素灯泡的亮度可以与100瓦的普通灯泡相媲美。但是,卤素灯泡体积小,工作时温度非常高,在家居应用时需要特别注意,以防止引起火灾。

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