電燈泡的發明

 

發明的由來:

一般認為電燈是由美國湯馬士·愛迪生所發明。但倘若認真的考據,另一美國人亨利·戈培爾(Heinrich Göbel)比愛迪生早數十年已發明了相同原理和物料,而且可靠的電燈泡,而在愛迪生之前很多其他人亦對電燈的發明作出了不少貢獻。1801年,英國化學家戴維絲通電發光。他亦在1810年發明了電燭,利用兩根碳棒之間的電弧照明。1854年亨利·戈培爾使用一根炭化的絲,放在真空的玻璃瓶下通電發光。他的發明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當時試驗的燈泡已可維持400小時,但是並沒有即時申請設計專利

1850年英國約瑟夫·威爾森·斯旺(Joseph Wilson Swan)開始研究電燈。1878年,他以真空下用碳絲通電的燈泡得到英國的專利,並開始在英國建立公司,在各家庭安裝電燈。

1874年加拿大的兩名電氣技師申請了一項電燈專利。他們在玻璃泡之下充入氣,以通電的碳桿發光。但是他們無足夠財力繼續發展這發明,於是在1875年把專利賣給愛迪生。

愛迪生購下專利後,嘗試改良使用的燈絲。1879年他改以碳絲造燈泡,成功維持13個小時。到了1880年,他造出的炭化竹絲燈泡曾成功在實驗室維持1200小時。但是在英國,斯旺控告愛迪生侵犯專利,並且獲得勝訴。愛迪生在英國的電燈公司被迫讓斯旺加入為合夥人。但後來斯旺把他的權益及專利都賣了給愛迪生。在美國,愛迪生的專利亦被挑戰。美國專利局曾判決他的發明已有前科,屬於無效。最後經過多年的官司,愛迪生才取得碳絲白熾燈的專利權。

愛迪生的最大發現是使用代替碳作為燈絲。之後在1906年,通用電器發明一種製造電燈鎢絲的方法。最終廉價製造鎢絲的方法得到解決,鎢絲電燈泡被使用至今。

電燈泡的最大問題是燈絲的升华。因為鎢絲上細微的電阻差別造成溫度不一,在電阻較大的地方,溫度升得較高,鎢絲亦升华得較快,於是造成鎢絲變细,電阻進一步增大的循環;最終令鎢絲燒斷。後來發現以惰性氣體代替真空可以減慢鎢絲的升华。今天多數的電燈泡內都是注入氣。

現代的白熾燈一般壽命為1,000小時左右。

 

 

鹵素燈泡:

(Halogen lamp),亦稱鎢鹵燈泡,是白熾燈的一種。原理是在燈泡內注入鹵素氣體。在高溫下,蒸發的鎢絲與鹵素進行化學作用,蒸發的鎢會重新凝固在鎢絲上,形成平衡的循環,避免鎢絲過早斷裂。因此鹵素燈泡比白熾燈更長壽。此外,鹵素燈泡亦能以比一般白熾燈更高的溫度運作,它們的亮度及效率亦更高。不過在這溫度下,普通玻璃可能會軟化。因此鹵素燈泡需要採用溶點更高的熔凝石英或硬的玻璃。而由於石英玻璃不能阻隔紫外線,故此鹵素燈泡通常都而需要另外使用紫外線濾鏡。

鹵素燈泡上的水晶玻璃如果有油,會造成玻璃上溫度不一,減低燈泡的壽命。因此換鹵素燈泡時要避免人手觸及燈泡的玻璃。如果手指摸到應以酒精清潔。

 

效能:

大部分白熾燈會把消耗能量中的90%轉化成無用的熱能,只少於10%的能量會成為光。相比之下,螢光燈(Fluorescent lamp,亦稱光管)的效率高很多,接近40%,所產生的熱只是相同亮度的白熾燈的六分一。故此很多地方,特別是夏天需要空氣調節的商場、大樓都會使用螢光燈照明以節省電力。小型的螢光燈(節能燈泡)把螢光燈及啟動電子結合,使用標準電燈泡的接口,用以替代普通白熾燈泡。例如一個26瓦的節能燈泡,發出的亮度為11瓦,熱量為15瓦。發出相同亮度11瓦的白熾燈泡耗電多四倍,達100瓦;放出熱量多六倍,達90瓦。

很多家居內的電燈仍然是以普通白熾燈為主。鹵素燈泡近年亦變得較為流行,特別是光源需要集中的情況,例如家居的射燈,汽車車頭燈,經常會使用鹵素燈泡。良好的鹵素燈泡可以達到15%的效率。例如一個60瓦的鹵素燈泡,亮度可等同一個100瓦的普通燈泡。但是鹵素燈泡體積細小,運作時溫度非常高。在家居應用時需要特別防護,防止引起火災。

至於而戶外的街燈照明,以鈉燈(Sodium vapor lamp)最為常見。低壓鈉燈發出的是單調的橙色光線,但是它的效率卻非常高,比普通電燈泡高出約十五倍。高壓鈉燈色效率稍低,但顏色較為豐富。

最近數年的發展,則以發光二極管(LED)及高強度氣體放電燈(High Intensity Discharge HID)照明開始流行。前者的優點是非常長壽,現已用在交通燈、以及手電筒之上。後者其實是多種技術的統稱(鈉燈亦屬於HID)。很多最新汽車使用的氣車頭燈(Xenon HID)、放映機使用的金屬鹵化物燈(Metal Halide),都是屬於HID。

心得與感想:

現在只要有人問說"燈泡是誰發明的阿",大家一定會說"愛迪生"!,沒想到真正發明的的人卻另有其人,只是沒有申請專利,這歷史告訴我們有好的想法,有好的發明一定要申請專利,別讓這好好的機會給溜走了。

當人們會使用電,使用煤炭發電,製造機械,也渴望在夜晚得到光明,一種跨時代的發光物,終於發明了燈泡,發明總是為了生活所需,為了改善生活而發明 其動機,動力是最強大的, 人們在夜晚得到了穩定的光明,工作效率增加了,生活作息也跟著改變了,而這小小的發明的確也改變了世界,我想發明也要從小處著手,一點點想法,一點點創新,就能改變世界,就像 燈泡試了幾千種材質, 最後發現最便宜的"烏"卻是最好用的,現在還在用,多多留意周遭,創新改善,就能改變世界,發明,就是從小處著手開始。

參考資料  維基百科http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%99%BD%E7%86%BE%E7%87%88

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Aoobt

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