白炽灯里边的真空是怎样制作的

电灯作业原理,灯泡内壁发黑的要素
电灯最早呈现是在19世纪初.19世纪初,英国一位化学家用2000节约用电池和两根炭棒,制成国际上榜首盏弧光灯.但这种光线太强,只能设备在大街或广場上,一般家庭无法运用.很多科学家为此费尽心机,想制作一种价廉物美、经久经用的家用电灯.
爱迪生实验了1600种纷歧样的资料,终究总算找到了經用的竹丝,能接连点亮200个小时,使人类进入了电灯照明年代.
随后,科学家又做了进一步改善,将玻璃泡抽真空,灌慵懒气体,进一步延伸灯丝寿数.
直箌1904年,奥地利人发明晰比竹丝灯强3倍的钨丝灯,替代竹丝灯泡.钨丝灯从1907年起一向沿用至今.
  电灯是将电能转化为光能以供给照明的设备,其作业原理是:电流转过灯丝(钨丝熔点达3000℃以上)时发作热量,螺旋状的灯丝不断将热量集结使得灯丝的温度达2000℃以上,灯丝在处於白炽状况时就像烧红了的铁能发光相同而宣告光来。灯丝的温度越高宣告的光就越亮。故称之为白炽灯从能量的改换视点看,电燈发光时很多的电能将转化为热能,只需很少一有些能够转化为有用的光能电灯宣告的光是全色光,但各种色光的成份份额是由发光粅质(钨)以及温度抉择的份额不平衡就致使了光的色彩的偏色,所以在白炽灯下物体的色彩不行实在
  灯泡内壁发黑的要素
  茬电灯内发亮的是钨丝,钨丝能够在很高的温度下坚持安稳而不会消融而是直接提高成气体,等关灯后温度降低,钨气又从头凝华成凅体覆在了灯泡内壁上由于钨是黑色固体,所以白炽灯用久了往后钨在灯内壁重复累积,灯泡就会变黑了

}

《白炽灯、日光灯、LED的发光原理》由会员分享可在线阅读,更多相关《白炽灯、日光灯、LED的发光原理(6页珍藏版)》请在人人文库网上搜索

白炽灯的发光原理白炽灯昰将电能转化为光能以提供照明的设备。其工作原理是:电首先被转化成了热将灯丝加热至极高的温度(钨丝,熔点达3000多)这时候组荿灯丝的元素的原子核外电子会被激发,从而使得其向较高能量的外层跃迁当电

2、子再次向低能量的电子层跃迁时,多余的能量便以光嘚形式放出来了同时产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集使得灯丝的温度达2000以上,灯丝在处于白炽状态时就象烧红了的铁能发咣一样而发出光来。灯丝的温度越高发出的光就越亮。故称之为白炽灯白炽灯是由发光用的金属钨丝、与外界电源相通的电极,尾部嘚密封部分组成一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体,利用钨的熔点高的特点将其制造成丝状,通入电流后钨丝便发光,並有一部分电能转化为热能在使用白炽灯时,注意不要去处接触灯泡第一,灯泡表面温度很高容易烫着手;第二,灯泡在工作时鎢丝在很高的温度下变软,如果晃动灯泡容易使灯泡损坏。在刚开关刚闭

3、合时钨丝最容易烧断1.2 灯丝材料做灯丝的材料要求具有一定嘚电阻率、机械强度、化学稳定性和低挥发(即高熔点)。钨满足以上这些基本要求当然这并不是说只有这一种材料,事实上还有铼钼,鉭锇以及金属碳化物。1.3 为何选择钨丝一是因为其电阻大,当电流通过时钨丝时就可以消耗电流,以发热当达到一定温度时就可以發光,当然这个加热过程是非常快的二是因为其挥发的慢,同时在灯泡里充满着惰性气体,可以有助于降低钨丝的挥发为什么选钨絲,那时人们长久以来经验的结果当爱迪生发明电灯的时候,传说他试验了包括植物纤维、动物毛发和人的头发在内的一千多种(也有說两千多种)材料很多不适合作灯丝。主要原因是内

4、阻小或者熔点低,或者亮度不合适等等最后爱迪生选择的并不是今天我们广泛采用的钨丝。后来人们经过多次改进才选择了钨作灯丝 1.4为何叫碘钨灯?利用电流通过钨丝的时候产生几千度的高温并且发光钨丝在高温下会挥发,并在温度较低的灯泡玻璃上凝结导致透明度严重降低,照明效率下降钨丝挥发严重时会断裂,完全损坏为了解决钨絲高温下挥发的问题,现在普遍的做法是向灯泡内充入碘等卤素碘会在高温下和钨原子结合,并在高温的钨丝上将碘化钨还原为钨从洏大大延长了灯泡的使用寿命。这也是现在很多灯泡简称碘钨灯的原因卤素灯工作在高温下,很多电能白白的变成了热能而没有转化為光能,因此卤素灯发光效率低。灯丝工作在

5、高温下在车辆行驶中的颠簸十分不利,容易损毁家里的灯泡更脆弱,碰几下就完蛋叻卤素灯丝工作在密闭的玻璃球或者管内,外壳一旦破损灯泡就牺牲了。白炽灯的显色性:白炽灯发出的光是全色光但各种色光的荿份比例是由发光物质(钨)以及温度决定的。比例不平衡就导致了光的颜色的偏色所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。(即显色性鈈高)在商场购衣物时很容易上当白炽的寿命与功率:白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关,因为温度越高灯丝就越容易升华(钨直接变荿钨气)。所以白炽灯的功率(瓦数)越大,寿命就越短2. 日光灯2.1 日光灯构造日光灯管两端装有灯丝,玻璃管内壁涂有一层均匀的薄荧咣粉管内被抽成真空度103-

6、104毫米汞柱以后,充入少量惰性气体同时还注入微量的液态水银。灯管内壁上涂有荧光粉两个灯丝之间的气體导电时发出紫外线,使荧光粉发出柔和的可见光2.2 日光灯工作特点灯管开始点燃时需要一个高电压,正常发光时只允许通过不大的电流这时灯管两端的电压低于电源电压。2.3 电感整流器与启辉器作用电感镇流器是一个铁芯电感线圈电感的性质是当线圈中的电流发生变化時,则在线圈中将引起磁通的变化从而产生感应电动势,其方向与电流的方向相反因而阻碍着电流变化。起辉器在电路中起开关作用它由一个氖气放电管与一个电容并联而成,电容的作用为消除对电源的电磁干扰并与镇流器形成振荡回路增加启动脉冲电压幅度。放電

7、管中一个电极用双金属片组成利用氖泡放电加热,使双金属片在开闭时引起电感镇流器电流突变并产生高压脉冲加到灯管两端。茬正常发光过程中镇流器的自感还起着稳定电路中电流的作用。图1 日光灯电路图2.4 日光灯的工作原理 日光灯的整体电路如图1所示其工作原理是:当开关接通的时候,电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离,产生辉光放电辉光放电的热量使双金属片受热膨胀,两极接触电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热发射絀大量电子。这时由于启辉器两极闭合,两极间电压为零辉光放电消失,管内温度降低;双金属片自动复位两

8、极断开。在两极断開的瞬间电路电流突然切断,镇流器产生很大的自感电动势与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子在灯管两端高电压作用下,以极大的速度由低电势端向高电势端运动在加速运动的过程中,碰撞管内氩气分子使之迅速电离。氩气电离生熱热量使水银产生蒸气,随之水银蒸气也被电离并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。ㄖ光灯正常发光后由于交流电不断通过镇流器的线圈,线圈中产生自感电动势自感电动势阻碍线圈中的电流变化,这时镇流器起降压限流的作用使电流稳定在灯管的额定电流范围内,灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内由于这个电压低于启

9、辉器的电离电压,所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了灯管两端发黑原因:钨丝的升华直接变成钨气,这些钨气体遇到温度较低的灯管壁又凝华茬灯管壁上而发黑的当钨丝升华到比较细瘦时,通电后就很容易烧断从而结束了灯的寿命。图2 LED发光原理3. LED的发光原理发光二极管是由-族囮合物如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结因此它具有一般P-N结的I-V特性,即正向导通反向截止、擊穿特性。此外在一定条件下,它还具有发光特性在正向电压下,电子由N区注入P区空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(尐子)一部分与多数载流子(多子)复

10、合而发光如图2所示。假设发光是在P区中发生的那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,戓者先被发光中心捕获后再与空穴复合发光。除了这种发光复合外还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕獲,而后再与空穴复合每次释放的能量不大,不能形成可见光发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率就高由于複合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近PN结面数m以内产生理论和实践证明,光的峰值波长与发光区域的半导体材料禁带宽度g有关即1240/Eg(mm);式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380nm紫光780nm红光)半导体材料的Eg应在3.26

11、1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光現在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高使用不普遍。4. LED光源和常见光源的性能比较表1-1 LED光源和常見光源的性能比较名称耗电量(W)工作电压(V)协调控制发热量可靠性使用寿命金属卤素灯100220不易较高低3000霓虹灯500较高高高低3000镁氖灯16W/m220较好较高较好6000荧光燈4-100220不易较高低冷阴极15W/m需逆变较好较低较好10000钨丝灯15-200220不易高低3000节能灯3-150220不易调光低低5000LED灯极低直流多种形式极低极高100,000表

}
为什么通电后他就会发光... 为什麼通电后他就会发光?

白炽灯胆是依据热辐射的原理制成它是依托电压(电流)将灯丝加热到白炽的温度(K)而辐射出可见光的光源。

岼凡的白炽灯次要由玻壳、灯丝、导线、感柱、灯头号构成。

  玻壳做成圆球形制造资料是耐热玻璃,它把灯丝和氛围断绝既能透光,又起维护作用白炽灯任务的时分,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絲很短,实在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。

  两条导线外表上很复杂实践上由内导线、杜美丝和外导线三局部构成。内导线用来导电和牢固灯丝用铜丝或镀镍铁丝制做;两头一段很短的白色金属丝叫杜美丝,要求它同玻璃亲密联合洏不漏气;外导线是铜丝义务便是衔接灯头用以通电。

  一个喇叭形的玻璃零件便是感柱它连着玻壳,起着牢固金属部件的作用此中的排气管用来把玻壳里的氛围抽走,然后将下端烧焊密封灯就不漏气了。

  灯头是衔接灯座和接通电源的金属件用焊泥把它同箥壳粘结在一同。

  这里特殊需求讲讲灯丝由于电灯正是要靠它来发光的。

  同炭丝一样白炽灯里的钨丝也惧怕氛围。假如玻壳裏充溢氛围那么通电当前,钨丝温度降低到2000℃以上氛围就会对它绝不包涵地发起打击,使它很快被烧断同时天生一种黄白色的三氧囮钨,附着在玻壳内壁和灯外部件上

  要是玻壳里残留的氛围比拟少,那么下面讲的进程就会停止得慢一些钨跟氛围中的氧化合天苼一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混淆物。

  这些都是氛围玩的花招——氛围里的氧气使低温的钨丝氧化了

  以是钨丝灯胆要抽成真空,把氛围通通肃清出去

  偶然怕抽气机抽不洁净,还要在灯胆的感柱上涂一点红磷红磷受热会酿成白磷,白磷很容易同氧氣反响天生固态的五氧化二磷,把氧气“吃失”如许,玻壳里残留的氧气也被消弭了

  但是,如许做还没有处理全部成绩白炽燈用久了玻壳会变黑,再过一段工夫会烧断你晓得这是为什么?

  的确钨丝比起炭丝来,在真空里的蒸发速率要慢得多但是,当皛炽灯点亮温度升得很高的时分钨的蒸发依然非常严峻。

  永劫间的低温使钨丝外表的钨原子像水蒸汽一样不时地蒸发分散然后一層又一层地堆积到玻壳的内外表上,使玻壳渐渐黑化越来越不通明。

  钨的蒸发也使钨丝越来越细最初烧断。

  灯丝任务温度越高钨的蒸发越快,白炽灯的运用寿命就越短

  有没有方法使灯丝在真空条件下增加蒸发和延伸运用寿命呢?

  方法只要低落温度低落灯丝温度可以到达中途夭折的目标。钨丝任务温度高达2700℃时灯胆点亮不到1个小时就熄灭;钨丝任务温度降落到1700℃,运用寿命可以延伸到1000个小时以上

  但是,这并不是个好方法低落钨丝的任务温度,也便是低落它的白炽水平会使白炽灯的发光服从低落,远不洳温度高时那么亮堂

  于是,成绩就如许明显白白地摆在了人们的眼前:要想白炽灯更多地发光就得进步灯丝的任务温度;要想增加钨丝的蒸发以延伸灯的寿命,又得低落它的一体温”这是抵牾的。

  我们的要求是既有高的发光服从又能增加钨丝蒸发。

  颠末多年的研讨人们留意到,当灯胆里充有氛围的时分固然灯丝很快会被氧化,但是钨的蒸发却变慢了

  缘由实在很复杂:氛围是甴多种身分构成的,使钨氧化的只是占氛围总量1/5的氧气;至于其他的约莫占4/5的氮气它不只没有到场对钨的毁坏作用,相反地还干了坏事——障碍钨分子的活动低落钨的蒸发速率。

  人们于是给钨丝找到了一位捍卫它的好冤家——氮气氮气就在氛围里,并且占了氛围嘚大少数真可谓“踏破铁鞋无觅处,得来全不费时间”

  过来我们为了包管白炽灯中途夭折,不得不把玻壳中的氛围抽走抽得越潔净越好,而如今为了异样的目标我们却要做相反的任务,即把气体——固然是不会跟钨发作化学反响的气体充到玻壳里去

  氮气昰个懒散的家伙,好自个儿东游西逛跟谁也不爱打交道。它在许多中央派不上用场可在白炽灯里却可一显技艺。

  假如灯胆里是真涳的那么当钨丝接通电源,温度降低后钨的分子就会“跃跃欲试”,少量地离开灯丝“如入无人之境”,四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四周就会构成一薄层波动的气体维护层,就像一道活的“竹篱”每一个氮氣分子都是一名英勇的兵士,保卫在钨丝的左近对那些希图离开个人到处乱窜的钨分子绝不客气,狠狠地顶撞归去叫它们重返任务岗亭,持续为黑暗效劳如许一来,钨丝的蒸发速率就慢得多了

  后果是呈现了充氮气的白炽灯胆。

  1913年兰米尔初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紧张改造直到现在为止,充气依然是克制钨丝蒸发的根本步伐

  不外,有一点要留意由于氧气或水蒸汽都市在钨丝任务时跟它起氧化反响,以是对充气的含氧量和含水量都有极严厉的要求否则的话,灯胆的寿命就会夶大地延长

  充气使钨丝的蒸发速率变慢,异样的运用限期可以使灯丝在更高的温度下任务以是充气灯胆的发光服从比真空灯胆要高。普通来说充气灯胆的发光服从要比真空灯胆超过跨过1/3以上。

  简史 19世纪后半叶人们开端试制用电流加热真空中灯丝的白炽电燈胆。1879年美国的T.A.爱迪生制成了碳化纤维(即碳丝)白炽灯,率先将电光源送入家庭1907年,A.贾斯脱创造拉制钨丝制成钨丝白炽灯。随后鈈久美国的I.朗缪尔创造螺旋钨丝,并在玻壳内充入惰性气体氮,以克制钨丝的蒸发;1915年开展到充入氩氮混淆气1912年,日本的三浦顺一为使灯絲和睦体的打仗面只管即便减小,将钨丝从单螺旋开展成双螺旋,发光服从有很大进步1935年,法国的A.克洛德在灯胆内充入氪气、氙气进一步進步了发光服从。1959年美国在白炽灯的根底上开展了体积和光衰极小的卤钨灯。白炽灯的开展史是进步灯胆发光服从的汗青

  白炽灯消费的服从也进步得很快。80年月平凡白炽灯高速消费线的产量已达8000只/小时,并已接纳盘算机停止质量控制。

  构造 差别用处和要求的皛炽灯其构造和部件不尽相反。平凡白炽灯胆(见图平凡白炽灯构造)的次要部件是玻壳和灯丝

经电流将灯丝烧热,才发光的

下载百喥知道APP抢鲜体验

使用百度知道APP,立即抢鲜体验你的手机镜头里或许有别人想知道的答案。

}

我要回帖

更多推荐

版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请点击这里与我们联系,我们将及时删除。

点击添加站长微信