书城科普读物地球年龄知多少
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第34章 第一只碳丝白炽灯寿命

在发明电灯之前,人类靠篝火、火把、蜡烛、油灯或煤气灯来为黑夜照明。

18世纪末,科学家发明了最早的伏打电池,但产生的电量很小,只能用于实验室中。1845年,英国物理学家惠斯通发明了采用磁铁的发电机。此后,德国电气工程师西门子等人对此进行了改进,设计制造出依靠蒸汽机或水轮机推动的高效率发电机,能够大量廉价地发电。

早在19世纪初,英国化学家戴维就发明了电灯,但点亮的时间很短。在此后近70年时间里,发明家试制了无数不同结构和不同灯丝材料的电灯,最终都失败了。直到1879年,英国人斯旺和美国人爱迪生历经几百次试验挫折,分别独立发明了能够连续点燃几十小时的真空碳丝白炽灯泡。以后,人们采用耐热金属钨取代碳丝,又在灯泡中充入氮气和氩气,使灯丝寿命大大延长。

随着照明技术的发展,人们逐渐发现白炽灯的发光效率很低,大概为15%左右。为提高白炽灯的发光效率,必须提高钨丝的温度,但会造成钨的蒸发,使灯泡玻壳发黑。20世纪50年代,人们开始在灯泡中充入卤族元素或卤化物,利用卤钨循环的原理,可以消除白炽灯的玻壳发黑现象,这就是卤钨灯。

科学家们还发明了其他种类的电灯,例如霓虹灯。它是在长长的玻璃灯管内充入各种惰性气体,然后施加电高压,导致阴极辉光放电而发光。如果灯管中充入氖气,就会发出红色光;充入氩气,就会发出蓝色光,充入汞蒸气,就会发出黄色光……。由于色彩鲜艳,常被用作夜晚的户外广告牌。

如今为了节约用电,许多国家已经开始禁止生产白炽灯,要求全面使用节能荧光灯。

荧光灯最早是在1939年出现的,灯管内壁涂有荧光粉,一般制成长长的管状或环状。有时为缩小体积,灯管曲曲折折盘成好几道弯,目的是尽量增大灯管的内壁面积。通电后灯管中的汞蒸气会产生紫外线,荧光粉吸收紫外线后便发出强烈的荧光。根据荧光粉成分的不同,发出的荧光颜色也不同。荧光灯的发光效率和寿命远比白炽灯高,一支40W的荧光灯管所发的光相当于150W的白炽灯,寿命可以达到5000小时,效率可以达到80%以上。

现在,一种全新的照明技术——半导体照明灯也开始得到应用。半导体照明灯利用大功率发光二极管作为发光材料,直接将电能转换为光能,光电转换效率接近百分之百。

也许再过几年,使用了100多年的白炽灯就要结束它的历史使命了。