CCFL-LED-电灯泡的优缺点比较

CCFL-LED-电灯泡的优缺点比较

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电灯泡，准确技术名称为白炽灯，是一种透过通电，利用电阻把幼细丝线（现代通常为钨丝）加热至白炽，用来发光的灯。电灯泡外围由玻璃制造，把灯丝保持在真空，或低压的惰性气体之下，作用是防止灯丝在高温之下氧化。

历史

一般认为电灯是由美国人托马斯·爱迪生所发明。但倘若认真的考据，另一美国人亨利·戈培尔（Heinrich Göbel）比爱迪生早数十年已发明了相同原理和物料，而且可靠的电灯泡，而在爱迪生之前很多其他人亦对电灯的发明作出了不少贡献。1801年，英国化学家戴维将铂丝通电发光。他亦在1810年发明了电烛，利用两根碳棒之间的电弧照明。1854年亨利·戈培尔使用一根炭化的竹丝，放在真空的玻璃瓶下通电发光。他的发明今天看来是首个有实际效用的白炽灯。他当时试验的灯泡已可维持400小时，但是并没有即时申请设计专利。

1850年，英国人约瑟夫·威尔森·斯旺（Joseph Wilson Swan）开始研究电灯。1878年，他以真空下用碳丝通电的灯泡得到英国的专利，并开始在英国建立公司，在各家庭安装电灯。

1874年，加拿大的两名电气技师申请了一项电灯专利。他们在玻璃泡之下充入氮气，以通电的碳杆发光。但是他们无足够财力继续发展这发明，于是在1875年把专利卖给爱迪生。

爱迪生购下专利后，尝试改良使用的灯丝。1879年他改以碳丝造灯泡，成功维持13个小时。到了1880年，他造出的炭化竹丝灯泡曾成功在实验室维持1200小时。但是在英国，斯旺控告爱迪生侵犯专利，并且获得胜诉。爱迪生在英国的电灯公司被迫让斯旺加入为合伙人。但后来斯旺把他的权益及专利都卖了给爱迪生。在美国，爱迪生的专利亦被挑战。美国专利局曾判决他的发明已有前科，属于无效。最后经过多年的官司，爱迪生才取得碳丝白炽灯的专利权。

爱迪生的最大发现是使用钨代替碳作为灯丝。之后在1906年，通用电器发明一种制造电灯钨丝的方法。最终廉价制造钨丝的方法得到解决，钨丝电灯泡被使用至今。

电灯泡的最大问题是灯丝的升华。因为钨丝上细微的电阻差别造成温度不一，在电阻较大的地方，温度升得较高，钨丝亦升华得较快，于是造成钨丝变细，电阻进一步增大的循环；最终令钨丝烧断。后来发现以惰性气体代替真空可以减慢钨丝的升华。今天多数的电灯泡内都是注入氮、氩或氪气。 现代的白炽灯一般寿命为1,000小时左右。

效能

大部分白炽灯会把消耗能量中的90%转化成无用的热能，只少于10%的能量会成为光。相比之下，萤光灯（Fluorescent lamp，亦称光管）的效率高很多，接近40%，所产生的热只是相同亮度的白炽灯的六分一。故此很多地方，特别是夏天需要空气调节的商场、大楼都会使用萤光灯照明以节省电力。小型的萤光灯（节能灯泡）把萤光灯及启动电子结合，使用标准电灯泡的接口，用以替代普通白炽灯泡。例如一个26瓦的节能灯泡，发出的亮度为11瓦，热量为15瓦。发出相同亮度11瓦的白炽灯泡耗电多四倍，达100瓦；放出热量多六倍，达90瓦。 很多家居内的电灯仍然是以普通白炽灯为主。卤素灯泡近年亦变得较为流行，特别是光源需要集中的情况，例如家居的射灯，汽车车头灯，经常会使用卤素灯泡。良好的卤素灯泡可以达到15%的效率。例如一个60瓦的卤素灯泡，亮度可等同一个100瓦的普通灯泡。但是卤素灯泡体积细小，运作时温度非常高。在家居应用时需要特别防护，防止引起火灾。

至于而户外的街灯照明，以钠灯（Sodium vapor lamp）最为常见。低压钠灯发出的是单调的橙色光线，但是它的效率却非常高，比普通电灯泡高出约十五倍。高压钠灯色效率稍低，但颜色较为丰富。

2000年代起，则以发光二极管（LED）及高强度气体放电灯（High Intensity Discharge，HID）照明开始发展流行。前者的优点是非常长寿，现已陆续地用于交通灯、手电筒、汽车上之刹车灯及指挥灯之上。后者其实是多种技术的统称(钠灯亦属于HID)。很多最新汽车使用的氙气车头灯（Xenon HID）、放映机使用的金属卤化物灯（Metal Halide），都是属于HID。

构造

电灯泡构造图

1. 电灯泡外形轮廓。 2. 低压惰性气体。 3. 灯丝，钨丝。

4. 细金属线（连接至灯头尖端） 5. 细金属线（连接至铜片） 6. 支撑金属线 7. 支撑棒 8. 细金属线 9. 铜片 10.绝缘体 11.灯头尖端

卤素灯泡

主条目：卤素灯泡

紫外线滤镜下的卤素灯泡

卤素灯泡（Halogen lamp），亦称钨卤灯泡，是白炽灯的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下，蒸发的钨丝与卤素进行化学作用，蒸发的钨会重新凝固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿。此外，卤素灯泡亦能以比一般白炽灯更高的温度运作，它们的亮度及效率亦更高。不过在这温度下，普通玻璃可能会软化。因此卤素灯泡需要采用熔点更高的熔凝石英或硬的玻璃。而由于石英玻璃不能阻隔紫外线，故此卤素灯泡通常都而需要另外使用紫外线滤镜。

卤素灯泡上的水晶玻璃如果有油，会造成玻璃上温度不一，减低灯泡的寿命。因此换卤素灯泡时要避免人手触及灯泡的玻璃。如果手指摸到应以消毒酒精清洁。

淘汰

由于白炽灯只有少于10%的能量会成为光，许多地方已经开始淘汰白炽灯泡，以下是时间表：

淘汰白炽灯面对的挑战

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；而萤光灯、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。目前的解决方案如下：

1. 采用卤素灯：用卤素灯取代白炽灯大约能减少30%的电力、且卤素灯演色性及色温与白炽灯几乎相同，代表光线品质足以全面取代白炽灯，因此国

际大厂有推出接头与白炽灯一样的卤素灯。只是卤素灯寿命的延长比价格的增加少。

2. 改进白炽灯泡：可以将红外线反射回灯丝、以减少能耗，目前已推出的产品可以节省30%的能耗[4]，研发中的产品则可以减少50%能耗；但这种灯泡的问题在无法降低整体成本。另外的方法则是利用雷射处理钨丝，也可以节省相当能源[5]。

3. 以CCFL省电灯泡取代传统使用萤光灯的省电灯泡，可以大幅减少汞使用量；LED灯泡则是无汞、但LED目前有演色性差、不耐热的问题。 4. 高演色性省电灯泡：若能提高传统萤光灯/CCFL/LED灯泡的演色性，可以让更多人愿意淘汰白炽灯，但高演色性产品仍然不够普及，而光线品质能完全取代白炽灯的萤光灯/CCFL/LED则在等待技术上的大突破。

5. CCFL/LED：传统省电灯泡并不耐点灭，对于需要经常点灭、又不严格要求演色性的场合，CCFL或LED技术的省电灯泡较为适合。

6. 目前CCFL/萤光灯管/LED虽然可以调光、但不能使用传统白炽灯的调光器、而且不普及。