白炽灯（incandescent lamp）是将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。自1879年，美国的托马斯·爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯以来，经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯的发光效率也相应提高。但白炽灯的发光效率及其他光点参数比节能灯、卤钨灯等新光源差，正逐步被新光源取代。

简介

白炽灯是将灯丝通电加热到白炽状态而发光的电光源，俗称电灯泡。白炽灯的光效虽低，但光色和集光性能好，是产量最大、应用最广泛的电光源。白炽灯的发展趋势主要是研制节能型灯泡。不同用途和要求的白炽灯，其结构和部件不尽相同。

为提高白炽灯的发光效率，白炽灯的灯丝大都做成双螺旋型并充有氩氮混合气，大功率的白炽灯还充有氪气、氙气等惰性气体，以进一步提高白炽灯的发光效率或延长白炽灯的寿命。

历史

19世纪后半叶，人们开始试制用电流加热真空中灯丝的白炽电灯泡。

英国电技工程师斯旺(j.Swan)从19世纪40年代末即开始进行电灯的研究。经过近30年的努力，斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝。1878年12月18日，斯旺试制成功了第一只白炽电泡。 1879年，美国的托马斯·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·贾斯脱发明拉制钨丝，制成钨丝白炽灯。随后不久，美国的朗缪尔发明螺旋钨丝，并在玻壳内充入惰性气体氮，以抑制钨丝的蒸发；1915年发展到充入氩氮混合气。1912年，日本的三浦顺一为使灯丝和气体的接触面尽量减小，将钨丝从单螺旋发展成双螺旋，发光效率有很大提高。1935年，法国的克洛德在灯泡内充入氪气、氙气，进一步提高了发光效率。1959年，美国在白炽灯的基础上发展了体积和光衰极小的卤钨灯。

分类

白炽灯按用途可分为普通照明灯泡和专用照明灯泡。

普通照明灯泡

普通照明灯泡按其结构和外形又可分为无色（透明）灯泡、白色灯泡、乳白色灯泡、磨砂灯泡、彩色灯泡、单螺旋灯泡、双螺旋灯泡、球形灯泡、蘑菇形灯泡、摇曵形灯泡、反射型灯泡、螺口灯泡（灯头型号为E14、E27）、卡口（插口）灯泡（灯头型号为B14、B22）等等。

专用照明灯泡

专用照明灯泡有装饰灯泡、局部照明灯泡、道路机车灯泡、军用灯泡、照相摄相灯泡、红外线灯泡、无影灯泡、仪器灯泡、水下灯泡、指示灯泡、矿用灯泡、船用灯泡、飞机用灯泡、聚光灯泡、放映灯泡、励光灯泡、印刷灯泡、防爆灯泡、小型灯泡、超小型灯泡（微型灯泡、米泡）等等。光电参数和外形尺寸极其繁多。

结构

不同用途和要求的白炽灯，其结构和部件不尽相同。

普通白炽灯泡（见图）的主要部件是玻壳和灯丝。

玻壳

一般用透明玻璃制成。为避免灯丝眩光，对玻壳可进行内涂覆或磨砂处理，以形成光的漫反射。透明玻璃灯泡的数量则已逐渐减少。为加强某一方向的发光强度，还在玻壳上蒸涂铝反射层。一些特殊用途的灯泡采用彩色玻璃。 　

灯丝

又称白炽体。是灯泡的发光体，常用钨制成单螺旋丝或双螺旋丝。钨丝由芯柱上的钼丝支架支撑，两端与导丝连接。为安全起见，高电压充气白炽灯外导丝还接有保险丝。为提高灯丝的发光效率，灯泡内的空气通过芯柱内的排气管抽出，或是抽真空后再充进需要的惰性气体。

灯丝有如下基本要求：

①熔点温度高。灯丝的熔点温度高则灯泡的放光效率也高。

②蒸发速率小。一般灯丝的寿命随蒸发速率减小而延长。此外，蒸发还会引起玻壳内部污染而吸收可见光，减少光通量。

③辐射选择性好。灯丝应能使大部分能量在可见光区域内辐射。

④机械加工性能好。灯丝材料用机械方法拉制成合格的细丝并能绕制成螺旋状。

⑤在高温下能充分定型。螺旋灯丝在高温工作时由于本身重量出现下垂变形，会造成灯丝各段的温度不匀，影响寿命。应尽量避免这种变形。

⑥有较大的电阻率。

钨的上述性能较其他材料的好，因此在白炽灯中已普遍采用。钨的熔点为3680±20K，此时发光效率可达52lm/W。白炽灯中钨丝的实际工作温度为2800～3000K。为了提高钨丝的坚韧性，防止在高温时变形，通常在钨丝中加入微量氧化物，如氧化硅、氧化铝、氧化钾等。

灯丝

同炭丝一样，白炽灯里的钨丝也害怕空气。如果玻壳里充满空气，那么通电以后，钨丝温度升高到2000℃以上，空气就会对它毫不留情地发动袭击，使它很快被烧断，同时生成一种黄白色的三氧化钨，附着在玻壳内壁和灯内部件上。

要是玻壳里残留的空气比较少，那么上面讲的过程就会进行得慢一些，钨跟空气中的氧化合生成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合物。

这些都是空气玩的把戏——空气里的氧气使高温的钨丝氧化了。

所以钨丝灯泡要抽成真空，把空气统统清除出去。

有时怕抽气机抽不干净，还要在灯泡的感柱上涂一点红磷。红磷受热会变成白磷，白磷很容易同氧气反应，生成固态的五氧化二磷，把氧气“吃掉”，这样，玻壳里残留的氧气也被消除了。

但是，这样做还没有解决全部问题。白炽灯用久了玻壳会变黑，再过一段时间会烧断，你知道这是为什么?

确实，钨丝比起炭丝来，在真空里的蒸发速度要慢得多。但是，当白炽灯点亮温度升得很高的时候，钨的蒸发仍然十分严重。

长时间的高温使钨丝表面的钨原子像水蒸汽一样不断地蒸发扩散，然后一层又一层地沉积到玻壳的内表面上，使玻壳慢慢黑化，越来越不透明。

钨的蒸发也使钨丝越来越细，最后烧断。灯丝工作温度越高钨的蒸发越快，白炽灯的使用寿命就越短。

灯头

是连接灯座和接通电源的金属件，用焊泥把它同玻壳粘结在一起。

感柱

一个喇叭形的玻璃零件就是感柱，它连着玻壳，起着固定金属部件的作用。其中的排气管用来把玻壳里的空气抽走，然后将下端烧焊密封，灯就不漏气了。

白炽灯的光电参数

通常制造厂给出一些参数(说明光源的特性)以便用户选用光源。说明白炽灯光源特性的主要参数如下：1.额定电压　　灯泡的设计电压称为额定电压。光源(灯泡)只能在额定电压下工作才能获得各种规定的特性。如果低于额定电压使用，光源的寿命虽然可以延长，但发光强度不足，发光效率降低。如果在高于额定电压下工作，发光强度变强，但寿命缩短，故要求电源电压能达到规定值。白炽灯照明白炽灯照明2.功率　　灯的额定功率是指灯泡(管)的设计功率值，单位为W(给定某种气体放电灯的额定功率与其镇流器损耗功率之和称为灯的全功率)。3.额定光通量　　在额定电压下工作，灯泡辐射出的是额定光通量，一般是指点燃100 h后的灯泡的初始光通量，以lm为单位。对于某些灯泡，例如反射型灯泡还应规定在一定方向的发光强度。　　由于灯丝形状的变化、真空度(或充气纯度)的下降、钨丝蒸发粘附在灯泡内壁等因素，白炽灯在使用过程中光通量会衰减。充气白炽灯内气体的对流使蒸发的钨不像真空白炽灯那样均匀散布在玻壳内部，而集中在灯头上方(指灯头在上的安装方式)，光通衰减情况较好。　　灯在给定点燃时间后的光通量与其初始光通量之比，称为光通量维持率，通常用百分比表示。4.发光效率　　灯泡的发光效率是指灯泡消耗单位电功率所发出的光通量(简称光效)，以lm/W为单位。5.寿命　　灯泡的寿命一般有两种意义：(1)全寿命：指灯泡从开始使用到点燃失效，或者根据某种规定标准点到不能再使用的状态的累计时间;(2)在规定条件下，同批寿命试验灯所测得寿命的算术平均值称为平均寿命。产品样本上列出的光源寿命一般指平均寿命。白炽灯的平均寿命为1000 h。　　白炽灯的寿命受电源电压的影响，电源电压升高，灯泡寿命将大大降低。灯丝在工作过程中各处变细的速度不同(由于材料或制造方面的原因)，在局部地方蒸发加速，该处的温度也就加速提高，甚至蒸发迅速而最终烧断。灯丝温度的变化使得灯的寿命和光效都会产生变化，同一个灯泡光效越高寿命就越短。6.光谱能量(功率)分布　　白炽灯是热辐射光源，具有连续的光谱能量(功率)分布。7.色温、显色指数　　白炽灯是低色温光源，一般为2400～2 900K，显色性很好，显色指数99～100。　　白炽灯当电源电压变化时，除寿命有很大变化外，光通、光效、功率等也都有很大变化。

设计

灯泡的设计主要有3种方法：

①设计新灯泡时，使用建立在白炽灯内部能量平衡上的统一公式。

②修正灯泡参数时，使用外推公式。

③在实际生产中，常使用经验公式。

设计灯泡时，应保证其能承受比额定值高15％的瞬时电压而不致烧毁；在额定电压下燃点时，其平均寿命不低于1000小时；寿终时，个别灯泡的光通不应低于初始光通的72％。

用途

白炽灯的光效虽低，但光色和集光性能好，易于大量生产、成本低、使用方便。因此，它始终是产量最大、应用最广泛的电光源。除作普通照明灯外，还可作航空、车辆、船舶用灯，医疗卫生、仪器、信号指示灯，舞台、放映、照相用灯，红外线加热，矿用、农用、集鱼和测光标准灯等。车辆用灯中汽车和拖拉机灯泡用得最多，有的是双丝灯泡（远光、近光），也有与反光罩整体结合的，电源电压一般有6V和12V两种，光强从3烛光到50烛光。

逐步淘汰

中国

2011年11月4日，国家发展和改革委员会等部门公布“按功率大小逐步淘汰白炽灯路线图”，并决定自2012年10月1日起禁止进口和销售100瓦以上普通照明白炽灯。

发改委规定的淘汰白炽灯五个阶段分别为：

1、2011年11月1日-2012年9月30日，企业在过渡期做好准备工作；

2、2012年10月1日起，禁止进口和销售100瓦及以上普通照明白炽灯；

3、2014年10月1日起,禁止进口和销售60瓦及以上普通照明白炽灯；

4、2015年10月1日-2016年9月30日中期评估；

5、2016年10月1日起，禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯，或视中期评估结果进行调整 。

通过实施路线图，将有力促进中国照明电器行业健康发展，取得良好的节能减排效果，预计可新增照明电器行业产值约80亿元(人民币)、新增就业岗位约1.5万个，形成年节电480亿千瓦时、年减少二氧化碳排放4800万吨的能力。

缺陷介绍

紧凑型荧光灯售价约是白炽灯泡的10倍，但寿命是后者的6倍，而且同等亮度的产品，荧光灯耗电量不足白炽灯泡的四分之一。随着新产品的不断出现，新型光源也不断诞生，譬如LED发光二极管，是一种半导体固体发光器件，被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上；电光功率转换可超过10%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。

人类使用白炽灯泡已有128年的历史了。提起白炽灯泡，人们必然会联想起爱迪生。实际上早在爱迪生之前，英国电技工程师斯旺(j.Swan)从40年代末即开始进行电灯的研究。经过近30年的努力，斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝。[1]

优点介绍

光源小、便宜。

具有种类极多的灯罩形式，并配有轻便灯架、顶棚和墙上的安装用具和隐蔽装置。

通用性大，彩色品种多。

具有定向、散射、漫射等多种形式。

能用于加强物体立体感。

白炽灯的色光最接近于太阳光色。

日本

2007年，日本经济产业省决定制订灯泡节能新标准，以推动目前占照明市场份额30％的白炽灯逐渐走到幕后，由节能荧光灯控制市场，从而达到节约能源并且减排二氧化碳的目的。新标准将参照节能荧光灯的标准制订，而白炽灯达到这一标准十分困难，因为要达到相同亮度，白炽灯的耗电量是节能荧光灯的数倍。新标准推出后，白炽灯的市场份额剧减。

2012年6月，日本环境部门下令，要各电器商停止售卖白炽灯泡，以便消费者改用节能的LED灯泡。对于当局的LED灯泡政策，日本主要电器商都抱支持态度。松下电器表示，年内全盘停止生产白炽灯泡。其他厂商如东芝、三菱，已在2011年停止生产。

欧洲政策

2007年3月，27个欧盟国通过了有关新能源及减排的计划，其中包括淘汰旧式白炽灯泡，制造商将在2015年内转为生产高效卤钨灯泡、紧凑型荧光灯及高效白炽灯泡。欧洲传统白炽灯泡市场总量为21亿，届时，85%的市场需要转为新节能型灯泡，功率为25~100瓦特的高瓦特灯泡也将被淘汰。

澳大利亚

澳大利亚是世界第一个计划全面禁止使用传统白炽灯的国家，在2009年已停止生产白炽灯，在2010年逐步禁止使用传统白炽灯。

加拿大

加拿大于2012年禁止使用传统白炽灯。

美国

美国从2012年到2014年1月间，逐步淘汰40W、60W、75W及100W白炽灯泡，以节能灯泡取代替换。

应用现状

我国绿色照明工程的宗旨是推动节约能源、保护环境和提高照明质量，以适应和服务于我国社会进步和现代化进程。主要目标是

1· 推广应用高效照明产品；

2· 推进照明节电，实现照明节电10%的目标，预期到2010年照明节电累计1032亿kW·h；

3· 通过节电，减少温室气体排放，到2010年累计减排二氧化碳4130万吨碳；

4· 提高高效照明产品的质量和水平，扩大生产能力和出口量；

5· 提高公众节能环保意识，更清楚了解高效照明系统的好处。

其措施之一是严格限制低光效的普通白炽灯应用：这已成为全世界各国节能减排的共同要求。

一般应使用荧光灯，主要是自镇流荧光灯代替白炽灯；在一些开关频繁、要求调光、有特殊装饰要求的场所，以及商场重点照明等，宜选用卤素灯。

限制白炽灯应用，当前重点是宾馆和家庭两类场所：对宾馆主要靠设计师、装饰工程师和建设单位共同努力，增强节能观念和责任来解决；对家庭主要靠政府运用价格政策引导。

选用指南

普通白炽灯：适用于需要调光、要求显色性高、迅速点燃、频繁开关及需要避免对测试设备产生高频干扰的地方和屏蔽室等。因体积较小，并可制成各种功率的规格，同时易于控光、没有附件、光色宜人等，故特别适于艺术照明和装饰照明。小功率投光灯还适用于橱窗展示照明和美术馆陈列照明等。适用于事故照明。因白炽灯光效低，寿命短、电能消耗大、维护费用高，使用时间长的工厂车间照明不宜采用。

易烧灯丝

白炽灯泡内的灯丝，是用很细的钨丝绕制成的。电灯正常工作时温度达到2000℃以上，虽然还达不到钨丝的熔点3370℃，但这样的高温却可以使钨丝表面的一部分原子蒸发出来。因此，灯泡用久后，玻璃泡会慢慢变黑，灯丝会慢慢变细，变得粗细不再那么均匀。由于导体的电阻与其横截面积有关，细的地方单位长度的电阻比粗的地方单位长度电阻大，由知，细的地方发热功率比粗的地方大，因此，越细的地方温度就越高。发热不均匀，不仅会使灯丝变形，而且还会使螺旋形的灯丝匝数的间距不均匀，从而导致发热更加不均匀，匝数越密的地方，温度越高。而对于大多数导体来说，电阻与温度有关，温度越高，电阻越大。一般人认为: 电灯开启前，灯丝是冷的，它的电阻很小；在开灯的一瞬间，通过灯丝的电流很大，约是正常发光时电流的十倍左右。因此，开灯的一瞬间，灯丝的发热功率比正常发光时要大得多，这就有可能使变细、变密部分的灯丝温度达到或超过钨丝的熔点，致使灯丝被熔化。所以灯泡用久了，在开灯的时候，灯丝易从变细、变密的地方烧断。

但问题在于:开启瞬间的温度还未升高,,为何灯丝反而容易断? 其实这里面还有一个重要原因:灯丝与引线支架的连接不牢,造成一定的接触电阻,尤其在开灯瞬间其消耗的功率大幅增加,加上灯丝本身的热量,就容易造成局部过热而烧断灯丝。

以上问题主要还是由于白炽灯生产技术的不足造成的,,相信如果能大幅度减少以上不足,造出更加灯丝直径更加均匀,绕制螺距更加均匀,连接部分更加牢固的白炽灯,就可以进一步提高其寿命了。

退市受阻

“白炽灯的退市，对整个照明行业的发展是很有好处的。”家电分析师梁振鹏表示，未来照明灯肯定是节能灯的天下，不仅是在中国，在整个国际上，白炽灯也是处于一个市场萎缩的状况。在当下电器节能化、环保化的时代，白炽灯必然要被淘汰。

业内专家普遍认为，想要彻底完成白炽灯退市计划，必须要政府和企业联合起来共同来推进。事实上，禁令的难以推进，很大程度上是因为照明行业混乱 无序的市场环境以及过低的技术研发程度。政府应该制定行业转型的标准规范，加大照明企业的技术研发投入，来提升产品的节能性，以规范行业的发展。白炽灯显色性好，光谱均匀，更接近太阳光，无汞这些优点是其他替代光源所无法达到的，故在没有更好的替代产品的情况下就退市白炽灯面临着质疑。