白熾燈是一種熱輻射光源，能量的轉(zhuǎn)換效率很低，只有2%～4%的電能轉(zhuǎn)換為眼睛能夠感受到的光。但白熾燈具有顯色性好、光譜連續(xù)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因而仍被廣泛應(yīng)用。 ^[2] 

一只點(diǎn)亮的白熾燈的燈絲溫度高達(dá)3000℃。正是由于熾熱的燈絲產(chǎn)生了光輻射，才使電燈發(fā)出了明亮的光芒。因?yàn)樵诟邷叵乱恍╂u原子會(huì)蒸發(fā)成氣體，并在燈泡的玻璃表面上沉積，使燈泡變黑，所以白熾燈都被造成“大腹便便”的外型，這是為了使沉積下來的鎢原子能在一個(gè)比較大的表面上彌散開。

鎢跟空氣中的氧化合生成一薄層藍(lán)色的三氧化二鎢和氧化鎢的混合物。原因是空氣里的氧氣使高溫的鎢絲氧化了。所以鎢絲燈泡要抽成真空，把空氣統(tǒng)統(tǒng)清除出去。

有時(shí)怕抽氣機(jī)抽不干凈，還要在燈泡的感柱上涂一點(diǎn)紅磷。紅磷受熱會(huì)變成白磷，白磷很容易同氧氣反應(yīng)，生成固態(tài)的五氧化二磷，玻殼里殘留的氧氣也被消除了。

但是白熾燈用久了玻殼會(huì)變黑，再過一段時(shí)間會(huì)燒斷，因?yàn)?a target=_blank href="/item/%E9%92%A8%E4%B8%9D">鎢絲比起炭絲來，在真空里的升華速度要快得多。當(dāng)白熾燈點(diǎn)亮溫度升得很高的時(shí)候，鎢的升華仍然十分嚴(yán)重。長時(shí)間的高溫使鎢絲表面的鎢原子升華擴(kuò)散，然后一層又一層地沉積到玻殼的內(nèi)表面上，使玻殼慢慢黑化，鎢的蒸發(fā)也使鎢絲越來越細(xì)，最后燒斷。燈絲工作溫度越高鎢升華的越快，白熾燈的使用壽命就越短。

白熾燈用耐熱玻璃制成泡殼，內(nèi)裝鎢絲。泡殼內(nèi)抽去空氣，以免燈絲氧化，或再充入惰性氣體（如氬），減少鎢絲受熱升華。因燈絲所耗電能僅一小部分轉(zhuǎn)為可見光，故發(fā)光效率低，一般為6.5～10流/瓦。

白熾燈，主要由玻殼、燈絲、導(dǎo)線、感柱、燈頭等組成。

玻殼做成圓球形，制作材料是耐熱玻璃，它把燈絲和空氣隔離，既能透光，又起保護(hù)作用。白熾燈工作的時(shí)候，玻殼的溫度最高可達(dá)100℃左右。

燈絲：是用比頭發(fā)絲還細(xì)得多的鎢絲，做成螺旋形。看起來燈絲很短，其實(shí)把這種極細(xì)的螺旋形的鎢絲拉成一條直線，這條直線竟有1米多長。

白熾燈里的鎢絲害怕空氣。如果玻殼里充滿空氣，那么通電以后，鎢絲溫度升高到2000℃以上，空氣就會(huì)對(duì)它毫不留情地發(fā)動(dòng)襲擊，使它很快被燒斷，同時(shí)生成一種黃白色的三氧化鎢，附著在玻殼內(nèi)壁和燈內(nèi)部件上。

導(dǎo)線：兩條導(dǎo)線表面上很簡單，實(shí)際上由內(nèi)導(dǎo)線、杜美絲和外導(dǎo)線三部分組成。內(nèi)導(dǎo)線用來導(dǎo)電和固定燈絲，用銅絲或鍍鎳鐵絲制做；中間一段很短的紅色金屬絲叫杜美絲，要求它同玻璃密切結(jié)合而不漏氣；外導(dǎo)線是銅絲，任務(wù)就是連接燈頭用以通電。

感柱：一個(gè)喇叭形的玻璃零件就是感柱，它連著玻殼，起著固定金屬部件的作用。其中的排氣管用來把玻殼里的空氣抽走，然后將下端燒焊密封，燈就不漏氣了。

燈頭是連接燈座和接通電源的金屬件，用焊泥把它同玻殼粘結(jié)在一起。

白熾燈的特性主要有能量特性、電壓特性、工作特性、點(diǎn)燃與熄滅特性、壽命等。 ^[2] 

能量特性可以用發(fā)光效率來描述。白熾燈所消耗的能量 其中只有一小部分轉(zhuǎn)換為可見輻射光， 很大一部分轉(zhuǎn)換為紅外線或被損失掉。白熾燈的發(fā)光效率在13%左右。

白熾燈的燈絲溫度、電流、功率、光通量、光效和壽命均隨所加電壓的變化成指數(shù)函數(shù)變化，并用特征指數(shù)描述其變化規(guī)律。圖3表示出白熾燈的電壓變化特性曲線。 ^[2] 

通常指新白熾燈開始使用到斷絲為止的時(shí)間，或指燈保持在規(guī)定的光通量數(shù)值上的燃點(diǎn)時(shí)間。白熾燈的電源電壓變化對(duì)燈壽命的影響，通常功率為30 W以上的燈，燃點(diǎn)750 h時(shí)，光通量維持率可在85%以上，在數(shù)百毫秒至數(shù)秒的開燈與關(guān)燈周期內(nèi)的瞬時(shí)電流，可使燈的壽命縮短2%～8%。 ^[2] 

白熾燈在點(diǎn)燃過程中，燈絲的變形、充填氣體的純度、燈內(nèi)殘余氣體的成分、玻殼尺寸等都與燈的光通量變化有關(guān)。

因白熾燈的燈絲為熱輻射體，燈絲達(dá)到一定溫度需要有一個(gè)時(shí)間。開燈時(shí)，從對(duì)燈施加電壓到發(fā)出額定光通量為止，需數(shù)百毫秒時(shí)間;在關(guān)燈時(shí)，情況相反。燈絲電流值愈大，熄滅所需時(shí)間愈長。在開燈的瞬間，流過燈絲的電流理論上可達(dá)到額定電流的13～16倍，實(shí)際上由于回路阻抗的制約，瞬間電流為額定電流的7～10倍。 ^[2] 

托馬斯·阿爾瓦·愛迪生（Thomas Alva Edison，1847年2月11日—1931年10月18日），出生于美國俄亥俄州米蘭鎮(zhèn)，逝世于美國新澤西州西奧蘭治。發(fā)明家、企業(yè)家。

愛迪生是人類歷史上第一個(gè)利用大量生產(chǎn)原則和電氣工程研究的實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行從事發(fā)明專利而對(duì)世界產(chǎn)生重大深遠(yuǎn)影響的人。他發(fā)明的留聲機(jī)、電影攝影機(jī)、電燈對(duì)世界有極大影響。他一生的發(fā)明共有兩千多項(xiàng)，擁有專利一千多項(xiàng)。

人類使用白熾燈泡已有130多年的歷史了。早在愛迪生之前，英國電技工程師斯旺(j.Swan)從19世紀(jì)40年代末即開始進(jìn)行電燈的研究。經(jīng)過近30年的努力，斯旺最終找到了適于做燈絲的碳絲。

白熾燈的發(fā)明，美國通常歸功于愛迪生，英國則歸功于斯旺。兩位發(fā)明家的競爭十分激烈，專利糾紛幾乎不可避免，后來，兩人達(dá)成協(xié)議，合資組建了愛迪生──斯旺電燈公司，在英國生產(chǎn)白熾燈。

1845年，辛辛那提的斯塔爾提出可以在真空泡內(nèi)使用碳絲。英國的斯旺按照這種思路，用一條條碳化紙作燈絲，企圖使電流通過它來發(fā)光，但是，因當(dāng)時(shí)抽真空的技術(shù)還很差，燈泡中的殘余空氣，使得燈絲很快燒斷。因此，這種燈的壽命相當(dāng)短，僅有一兩個(gè)小時(shí)，不具有實(shí)用價(jià)值。

1878年，真空泵的出現(xiàn)，使斯旺有條件再度開展對(duì)白熾燈的研究。

1878年12月18日，斯旺試制成功了第一只白熾電泡。此后不久，他還在紐卡斯?fàn)?/a>化學(xué)協(xié)會(huì)上展示過他的碳絲燈泡。而當(dāng)他的有關(guān)白熾電燈的實(shí)驗(yàn)報(bào)道在美國發(fā)表之后，也曾給愛迪生以直接的幫助。

1879年1月，他發(fā)明的白熾燈當(dāng)眾試驗(yàn)成功，并獲得好評(píng)。

1879年，愛迪生也開始投入對(duì)電燈的研究，他認(rèn)為 ，延長白熾燈壽命的關(guān)鍵是提高燈泡的真空度和采用耗電少，發(fā)光強(qiáng)、且價(jià)格便宜耐熱材料作燈絲，愛迪生先后試用了1600多種耐熱材料，結(jié)果都不理想。

1879年10月21日的傍晚，美國的T.A.愛迪生制成了碳化纖維（即碳絲）白熾燈，率先將電光源送入家庭。愛迪生采用碳化棉線作燈絲，把它放入玻璃球內(nèi)，再啟動(dòng)氣機(jī)將球內(nèi)抽成真空。結(jié)果，碳化棉燈絲發(fā)出的光明亮而穩(wěn)定，足足亮了10多個(gè)小時(shí)（45個(gè)小時(shí)）。就這樣，碳化棉絲白熾燈誕生了，愛迪生為此獲得了專利。

之后愛迪生還一直致力于白熾燈的改進(jìn)，為了提高燈泡的質(zhì)量，延長燈泡的壽命，愛迪生想盡一切辦法尋找適合制燈絲的材料。在愛迪生研制白熾燈泡燈絲材料的過程中，曾試驗(yàn)過棉線、木材的細(xì)條、稻草、紗紙、線、馬尼拉麻繩、馬鬃、釣魚線、麻栗、硬橡皮、栓木、藤條、玉蜀黍纖維，甚至人的胡須、頭發(fā)。

1880年，愛迪生又研制出碳化竹絲燈，使燈絲壽命大大提高，同年十月，愛迪生在新澤西州自行設(shè)廠，開始進(jìn)行批量生產(chǎn)，這是世界最早的商品化白熾燈。

1880年，斯旺在發(fā)明白熾電燈后申請(qǐng)了專利。

1880年5月初，愛迪生試驗(yàn)過的植物纖維材料共約6000種。在很長的一段時(shí)間里，愛迪生派遣了很多人前往世界各地尋找適合于制作燈絲的竹子。直至1908年的9年間，日本竹一直是供應(yīng)碳絲的主要原料。

1881年，白織燈正式投產(chǎn)。而在燈泡投產(chǎn)之后，他未能像愛迪生那樣建立相應(yīng)的發(fā)電站和輸電網(wǎng)。這樣就使得愛迪生后來居上，成了人們公認(rèn)的白熾電燈的發(fā)明家。英國的斯旺也于1881年在新堡郊外本威爾設(shè)廠。

十九世紀(jì)后半葉，人們開始試制用電流加熱真空中燈絲的白熾電燈泡。

1907年，A.賈斯脫發(fā)明拉制鎢絲，制成鎢絲白熾燈。

1908年，現(xiàn)代的鎢絲白熾燈由美國發(fā)明家庫利奇試制成功。發(fā)光體是用金屬鎢拉制的燈絲，這種材料最可貴的特點(diǎn)是其熔點(diǎn)很高，即在高溫下仍能保持固態(tài)。

1913年，美國的I.朗繆爾發(fā)明螺旋鎢絲，并在玻殼內(nèi)充入氮，以抑制鎢絲的揮發(fā)。這是繼燈絲由炭絲改鎢絲后白熾燈的又一重要革新。直到目前為止，充氣仍然是抑制鎢絲蒸發(fā)的基本措施。

1912年，日本的三浦順一為使燈絲和氣體的接觸面盡量減小，將鎢絲從單螺旋發(fā)展成雙螺旋，發(fā)光效率有很大提高。1915年發(fā)展到充入氬氮混合氣。

1935年，法國的A.克洛德在燈泡內(nèi)充入氪氣、氙氣，進(jìn)一步提高了發(fā)光效率。

1959年，美國在白熾燈的基礎(chǔ)上發(fā)展了體積和光衰極小的鹵鎢燈。白熾燈的發(fā)展史是提高燈泡發(fā)光效率的歷史。白熾燈生產(chǎn)的效率也提高得很快。

1978年10月，英國舉行電燈發(fā)明百周年紀(jì)念，而美國則于一年后的11月舉行。

20世紀(jì)80年代，普通白熾燈高速生產(chǎn)線的產(chǎn)量已達(dá)8000只/小時(shí)，并已采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行質(zhì)量控制。

2010年，澳大利亞政府推出了一項(xiàng)逐步采用節(jié)能熒光照明設(shè)備，以減少溫室氣體排放的計(jì)劃，將禁止使用白熾燈泡。

燈泡的設(shè)計(jì)電壓稱為額定電壓。光源（燈泡）只能在額定電壓下工作才能獲得各種規(guī)定的特性。如果低于額定電壓使用，光源的壽命雖然可以延長，但發(fā)光強(qiáng)度不足，發(fā)光效率降低。如果在高于額定電壓下工作，發(fā)光強(qiáng)度變強(qiáng)，但壽命縮短，故要求電源電壓能達(dá)到規(guī)定值。

白熾燈泡的額定功率是指燈泡的設(shè)計(jì)功率值，單位為W（瓦）。

在額定電壓下工作，燈泡輻射出的是額定光通量，一般是指點(diǎn)燃100 h后的燈泡的初始光通量，以lm為單位。對(duì)于某些燈泡，例如反射型燈泡還應(yīng)規(guī)定在一定方向的發(fā)光強(qiáng)度。

由于燈絲形狀的變化、真空度（或充氣純度）的下降、鎢絲蒸發(fā)粘附在燈泡內(nèi)壁等因素，白熾燈在使用過程中光通量會(huì)衰減。充氣白熾燈內(nèi)氣體的對(duì)流使蒸發(fā)的鎢不像真空白熾燈那樣均勻散布在玻殼內(nèi)部，而集中在燈頭上方（指燈頭在上的安裝方式），光通衰減情況較好。

燈在給定點(diǎn)燃時(shí)間后的光通量與其初始光通量之比，稱為光通量維持率，通常用百分比表示。

220V白熾燈標(biāo)準(zhǔn)光通量如下表：

燈泡的發(fā)光效率是指燈泡消耗單位電功率所發(fā)出的光通量（簡稱光效），以lm/W為單位。

燈泡的壽命一般有兩種意義：(1)全壽命：指燈泡從開始使用到點(diǎn)燃失效，或者根據(jù)某種規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)到不能再使用的狀態(tài)的累計(jì)時(shí)間；(2)在規(guī)定條件下，同批壽命試驗(yàn)燈所測(cè)得壽命的算術(shù)平均值稱為平均壽命。產(chǎn)品樣本上列出的光源壽命一般指平均壽命，白熾燈的平均壽命為1000 h。

白熾燈的壽命受電源電壓的影響，電源電壓升高，燈泡壽命將大大降低。燈絲在工作過程中各處變細(xì)的速度不同（由于材料或制造方面的原因），在局部地方蒸發(fā)加速，該處的溫度也就加速提高，甚至蒸發(fā)迅速而最終燒斷。燈絲溫度的變化使得燈的壽命和光效都會(huì)產(chǎn)生變化，同一個(gè)燈泡光效越高壽命就越短。

白熾燈的啟動(dòng)性能好，從對(duì)燈施加電壓到發(fā)出額定光通量為止，只需數(shù)百毫秒的時(shí)間，在如此短的點(diǎn)熄滅時(shí)間內(nèi)，其瞬間過渡電流約為額定電流的7-10倍，通常在數(shù)百毫秒到數(shù)秒內(nèi)的燃點(diǎn)熄滅周期內(nèi)，就大致可使壽命縮短2-8%。

頻繁開關(guān)白熾燈，使鎢絲出現(xiàn)急冷急熱，溫度發(fā)生反復(fù)變化，又由于鎢絲內(nèi)部晶體呈纖維狀，表現(xiàn)出各向異性，導(dǎo)致熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過材料高溫下的彈性極限時(shí)，將發(fā)生局部塑形變形，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后，即可能引起熱疲勞裂紋，有些裂紋聯(lián)合起來形成主裂紋。這些區(qū)域就成了應(yīng)力敏感處。另一方面，鎢絲的急冷急熱，產(chǎn)生熱沖擊現(xiàn)象。這種熱沖擊產(chǎn)生的熱應(yīng)力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎢絲正常發(fā)光時(shí)的恒定的熱應(yīng)力，而且這種應(yīng)力以沖擊式的高速加在鎢絲上，容易在已存在的應(yīng)力敏感區(qū)出現(xiàn)應(yīng)力集中，使裂紋縱深擴(kuò)展而導(dǎo)致鎢絲點(diǎn)熄間斷裂。

白熾燈是熱輻射光源，具有連續(xù)的光譜能量(功率)分布。

白熾燈是低色溫光源，一般為2300～2 900K，顯色性很好，顯色指數(shù)99～100。

白熾燈當(dāng)電源電壓變化時(shí)，除壽命有很大變化外，光通、光效、功率等也都有很大變化。

優(yōu)點(diǎn)：

1、光源小、便宜，具有種類極多的燈罩形式，并配有輕便燈架、頂棚和墻上的安裝用具和隱蔽裝置。

2、通用性大，彩色品種多，具有定向、散射、漫射等多種形式。

3、能用于加強(qiáng)物體立體感、白熾燈的色光最接近于太陽光色，顯色性好，光譜均勻而不突兀。白熾燈（包含鹵素?zé)簦┑墓庾V是連續(xù)而且平均的，擁有極佳演色性的優(yōu)點(diǎn)；而熒光燈、LED是離散光譜，演色性低，低演色性光源不但會(huì)讓人覺得顏色不好看、對(duì)于健康及視力也有害。傳統(tǒng)燈泡還有可調(diào)光、耐點(diǎn)滅及無汞的優(yōu)點(diǎn)。白熾燈有一個(gè)其他大部分類型發(fā)光產(chǎn)品不具備的優(yōu)點(diǎn)，即適合頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合。

4、白熾燈和鹵鎢燈相比較，鹵鎢燈與一般白熾燈相比光效離低,體積不大，便于光控翻，色域校高，顯色性好，特別適用于電視轉(zhuǎn)播照明、繪圖、攝影及建筑物泛光照明等。但制造方便，成本低，啟動(dòng)快，線路簡單，被大量采用。

缺點(diǎn)：

在所有用電的照明燈具中，白熾燈的效率是最低的。它所消耗的電能只有約2%可轉(zhuǎn)化為光能，而其余部分都以熱能的形式散失了。至于照明時(shí)間，這種電燈的使用壽命通常不會(huì)超過1000小時(shí)。在這一點(diǎn)上，鹵素燈就比一般的白熾燈要長很多。

鹵素?zé)舻耐庑我话愣际且粋€(gè)細(xì)小的石英玻璃管，和白熾燈相比，其特殊性就在于鎢絲可以“自我再生”。實(shí)際上，在這種燈的燈絲和玻璃外殼中充有一些鹵族元素，如碘和溴。當(dāng)燈絲發(fā)熱時(shí)，鎢原子被蒸發(fā)向玻璃管壁方向移動(dòng)。在它們接近玻璃管時(shí)，鎢蒸氣被“冷卻”到大約800℃并和鹵素原子結(jié)合在一起，形成鹵化鎢（碘化鎢、溴化鎢）。鹵化鎢向玻璃管中央移動(dòng)，又落到被腐蝕的燈絲上。因?yàn)辂u化鎢很不穩(wěn)定，遇熱后就會(huì)分解成鹵素蒸氣和鎢，這樣鎢又在燈絲上沉積下來，彌補(bǔ)了被蒸發(fā)的部分。如此循環(huán)，燈絲的使用壽命就會(huì)延長很多。所以，鹵素?zé)舻臒艚z就可以做的相對(duì)較小，燈體也很小巧。鹵素?zé)粢话阌迷谛枰饩€集中照射的地方，比如用于寫字臺(tái)或居室局部的照明。

辦法只有降低溫度，降低燈絲溫度可以達(dá)到延年益壽的目的。鎢絲工作溫度高達(dá)2700℃時(shí)，燈泡點(diǎn)亮不到1個(gè)小時(shí)就熄滅；鎢絲工作溫度下降到1700℃，使用壽命可以延長到1000個(gè)小時(shí)以上。

可是，這并不是個(gè)好辦法。降低鎢絲的工作溫度，也就是降低它的白熾程度，會(huì)使白熾燈的發(fā)光效率降低，遠(yuǎn)不如溫度高時(shí)那么明亮。

于是，問題就這樣明明白白地?cái)[在了人們的面前：要想白熾燈更多地發(fā)光，就得提高燈絲的工作溫度；要想減少鎢絲的蒸發(fā)以延長燈的壽命，又得降低它的體溫。這是矛盾的。

經(jīng)過多年的研究，人們注意到，當(dāng)燈泡里充有空氣的時(shí)候，雖然燈絲很快會(huì)被氧化，但是鎢的蒸發(fā)卻變慢了。原因其實(shí)很簡單?？諝馐怯啥喾N成分組成的，使鎢氧化的只是占空氣總量1/5的氧氣；至于其余的大約占4/5的氮?dú)猓粌H沒有參與對(duì)鎢的破壞作用，反而阻礙鎢分子的運(yùn)動(dòng)，降低鎢的蒸發(fā)速度。

過去人們?yōu)榱吮ＷC白熾燈壽命，不得不把玻殼中的空氣抽走?？梢园褮怏w不會(huì)跟鎢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氮?dú)獬涞讲だ锶ァ?/div>