白炽灯（Incandescent Lamp,Incandescent light bulb）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。于1879年由美国发明家托马斯·阿尔瓦·爱迪生发明。制成碳化纤维（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。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。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。白炽灯的光色和集光性能很好，但是因为光效低，已逐步退出生产和销售环节

Incandescent Lamp,Incandescent light bulb

白炽灯是一种热辐射光源，能量的转换效率很低，只有2%～4%的电能转换为眼睛能够感受到的光。但白炽灯具有显色性好、光谱连续、使用方便等优点，因而仍被广泛应用。

一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达3000℃。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体，并在灯泡的玻璃表面上沉积，使灯泡变黑，所以白炽灯都被造成“大腹便便”的外型，这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。

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。原因是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，玻壳里残留的氧气也被消除了。

但是白炽灯用久了玻壳会变黑，再过一段时间会烧断，因为钨丝比起炭丝来，在真空里的升华速度要快得多。当白炽灯点亮温度升得很高的时候，钨的升华仍然十分严重。长时间的高温使钨丝表面的钨原子升华扩散，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，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升华的越快，白炽灯的使用寿命就越短。

内装钨丝。泡壳内抽去空气，以免灯丝氧化，或再充入惰性气体（如氩），减少钨丝受热升华。因灯丝所耗电能仅一小部分转为可见光，故发光效率低，一般为6.5～10流/瓦。

玻壳做成圆球形，制作材料是耐热玻璃，它把灯丝和空气隔离，既能透光，又起保护作用。白炽灯工作的时候，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。看起来灯丝很短，其实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。

白炽灯里的钨丝害怕空气。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。

导线：两条导线表面上很简单，实际上由内导线、杜美丝和外导线三部分组成。内导线用来导电和固定灯丝，用铜丝或镀镍铁丝制做；中间一段很短的红色金属丝叫杜美丝，要求它同玻璃密切结合而不漏气；外导线是铜丝，任务就是连接灯头用以通电。

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。

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。

白炽灯的特性主要有能量特性、电压特性、工作特性、点燃与熄灭特性、寿命等。

能量特性可以用发光效率来描述。白炽灯所消耗的能量 其中只有一小部分转换为可见辐射光， 很大一部分转换为红外线或被损失掉。白炽灯的发光效率在13%左右。

白炽灯的灯丝温度、电流、功率、光通量、光效和寿命均随所加电压的变化成指数函数变化，并用特征指数描述其变化规律。图3表示出白炽灯的电压变化特性曲线。

通常指新白炽灯开始使用到断丝为止的时间，或指灯保持在规定的光通量数值上的燃点时间。白炽灯的电源电压变化对灯寿命的影响，通常功率为30 W以上的灯，燃点750 h时，光通量维持率可在85%以上，在数百毫秒至数秒的开灯与关灯周期内的瞬时电流，可使灯的寿命缩短2%～8%。

白炽灯在点燃过程中，灯丝的变形、充填气体的纯度、灯内残余气体的成分、玻壳尺寸等都与灯的光通量变化有关。

因白炽灯的灯丝为热辐射体，灯丝达到一定温度需要有一个时间。开灯时，从对灯施加电压到发出额定光通量为止，需数百毫秒时间;在关灯时，情况相反。灯丝电流值愈大，熄灭所需时间愈长。在开灯的瞬间，流过灯丝的电流理论上可达到额定电流的13～16倍，实际上由于回路阻抗的制约，瞬间电流为额定电流的7～10倍。

托马斯·阿尔瓦·爱迪生（Thomas Alva Edison，1847年2月11日—1931年10月18日），出生于美国俄亥俄州米兰镇，逝世于美国新泽西州西奥兰治。发明家、企业家。

爱迪生是人类历史上第一个利用大量生产原则和电气工程研究的实验室来进行从事发明专利而对世界产生重大深远影响的人。他发明的留声机、电影摄影机、电灯对世界有极大影响。他一生的发明共有两千多项，拥有专利一千多项。

早在爱迪生之前，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。

白炽灯的发明，美国通常归功于爱迪生，英国则归功于斯旺。两位发明家的竞争十分激烈，专利纠纷几乎不可避免，后来，两人达成协议，合资组建了爱迪生──斯旺电灯公司，在英国生产白炽灯。

1845年，辛辛那提的斯塔尔提出可以在真空泡内使用碳丝。英国的斯旺按照这种思路，用一条条碳化纸作灯丝，企图使电流通过它来发光，但是，因当时抽真空的技术还很差，灯泡中的残余空气，使得灯丝很快烧断。因此，这种灯的寿命相当短，仅有一两个小时，不具有实用价值。

1878年，真空泵的出现，使斯旺有条件再度开展对白炽灯的研究。

1878年12月18日，斯旺试制成功了第一只白炽电泡。此后不久，他还在纽卡斯尔化学协会上展示过他的碳丝灯泡。而当他的有关白炽电灯的实验报道在美国发表之后，也曾给爱迪生以直接的帮助。

1879年，爱迪生也开始投入对电灯的研究，他认为 ，延长白炽灯寿命的关键是提高灯泡的真空度和采用耗电少，发光强、且价格便宜耐热材料作灯丝，爱迪生先后试用了1600多种耐热材料，结果都不理想。

1879年10月21日的傍晚，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。爱迪生采用碳化棉线作灯丝，把它放入玻璃球内，再启动气机将球内抽成真空。结果，碳化棉灯丝发出的光明亮而稳定，足足亮了10多个小时（45个小时）。就这样，碳化棉丝白炽灯诞生了，爱迪生为此获得了专利。

之后爱迪生还一直致力于白炽灯的改进，为了提高灯泡的质量，延长灯泡的寿命，爱迪生想尽一切办法寻找适合制灯丝的材料。在爱迪生研制白炽灯泡灯丝材料的过程中，曾试验过棉线、木材的细条、稻草、纱纸、线、马尼拉麻绳、马鬃、钓鱼线、麻栗、硬橡皮、栓木、藤条、玉蜀黍纤维，甚至人的胡须、头发。

1880年，爱迪生又研制出碳化竹丝灯，使灯丝寿命大大提高，同年十月，爱迪生在新泽西州自行设厂，开始进行批量生产，这是世界最早的商品化白炽灯。

1880年5月初，爱迪生试验过的植物纤维材料共约6000种。在很长的一段时间里，爱迪生派遣了很多人前往世界各地寻找适合于制作灯丝的竹子。直至1908年的9年间，日本竹一直是供应碳丝的主要原料。

1881年，白织灯正式投产。而在灯泡投产之后，他未能像爱迪生那样建立相应的发电站和输电网。这样就使得爱迪生后来居上，成了人们公认的白炽电灯的发明家。英国的斯旺也于1881年在新堡郊外本威尔设厂。

十九世纪后半叶，人们开始试制用电流加热真空中灯丝的白炽电灯泡。

1908年，现代的钨丝白炽灯由美国发明家库利奇试制成功。发光体是用金属钨拉制的灯丝，这种材料最可贵的特点是其熔点很高，即在高温下仍能保持固态。

1913年，美国的I.朗缪尔发明螺旋钨丝，并在玻壳内充入氮，以抑制钨丝的挥发。这是继灯丝由炭丝改钨丝后白炽灯的又一重要革新。充气仍然是抑制钨丝蒸发的基本措施。

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。1915年发展到充入氩氮混合气。

1935年，法国的A.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。白炽灯的发展史是提高灯泡发光效率的历史。白炽灯生产的效率也提高得很快。

1978年10月，英国举行电灯发明百周年纪念，而美国则于一年后的11月举行。

20世纪80年代，普通白炽灯高速生产线的产量已达8000只/小时，并已采用计算机进行质量控制。

2010年，澳大利亚政府推出了一项逐步采用节能荧光照明设备，以减少温室气体排放的计划，将禁止使用白炽灯泡。

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。

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。

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。

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。

白炽灯的启动性能好，从对灯施加电压到发出额定光通量为止，只需数百毫秒的时间，在如此短的点熄灭时间内，其瞬间过渡电流约为额定电流的7-10倍，通常在数百毫秒到数秒内的燃点熄灭周期内，就大致可使寿命缩短2-8%。

频繁开关白炽灯，使钨丝出现急冷急热，温度发生反复变化，又由于钨丝内部晶体呈纤维状，表现出各向异性，导致热应力。当热应力超过材料高温下的弹性极限时，将发生局部塑形变形，经过一定循环次数后，即可能引起热疲劳裂纹，有些裂纹联合起来形成主裂纹。这些区域就成了应力敏感处。另一方面，钨丝的急冷急热，产生热冲击现象。这种热冲击产生的热应力，远远大于钨丝正常发光时的恒定的热应力，而且这种应力以冲击式的高速加在钨丝上，容易在已存在的应力敏感区出现应力集中，使裂纹纵深扩展而导致钨丝点熄间断裂。

白炽灯是低色温光源，一般为2300～2 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。

1、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。

3、能用于加强物体立体感、白炽灯的色光最接近于太阳光色，显色性好，光谱均匀而不突兀。白炽灯（包含卤素灯）的光谱是连续而且平均的，拥有极佳演色性的优点；而荧光灯、LED是离散光谱，演色性低，低演色性光源不但会让人觉得颜色不好看、对于健康及视力也有害。传统灯泡还有可调光、耐点灭及无汞的优点。白炽灯有一个其他大部分类型发光产品不具备的优点，即适合频繁启动的场合。

4、白炽灯和卤钨灯相比较，卤钨灯与一般白炽灯相比光效离低,体积不大，便于光控翻，色域校高，显色性好，特别适用于电视转播照明、绘图、摄影及建筑物泛光照明等。但制造方便，成本低，启动快，线路简单，被大量采用。

白炽灯的效率是最低的。它所消耗的电能只有约2%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。在这一点上，卤素灯就比一般的白炽灯要长很多。

卤素灯的外形一般都是一个细小的石英玻璃管，和白炽灯相比，其特殊性就在于钨丝可以“自我再生”。实际上，在这种灯的灯丝和玻璃外壳中充有一些卤族元素，如碘和溴。当灯丝发热时，钨原子被蒸发向玻璃管壁方向移动。在它们接近玻璃管时，钨蒸气被“冷却”到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨、溴化钨）。卤化钨向玻璃管中央移动，又落到被腐蚀的灯丝上。因为卤化钨很不稳定，遇热后就会分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补了被蒸发的部分。如此循环，灯丝的使用寿命就会延长很多。所以，卤素灯的灯丝就可以做的相对较小，灯体也很小巧。卤素灯一般用在需要光线集中照射的地方，比如用于写字台或居室局部的照明。

办法只有降低温度，降低灯丝温度可以达到延年益寿的目的。钨丝工作温度高达2700℃时，灯泡点亮不到1个小时就熄灭；钨丝工作温度下降到1700℃，使用寿命可以延长到1000个小时以上。

可是，这并不是个好办法。降低钨丝的工作温度，也就是降低它的白炽程度，会使白炽灯的发光效率降低，远不如温度高时那么明亮。

于是，问题就这样明明白白地摆在了人们的面前：要想白炽灯更多地发光，就得提高灯丝的工作温度；要想减少钨丝的蒸发以延长灯的寿命，又得降低它的体温。这是矛盾的。