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    白炽灯中的钨丝为什么只有中间区域发光?

  • 时间:2023-02-22 流量:404



    只有白炽灯是一种热辐射光源,能量转换效率很低 2%-4% 电能转化为眼睛能感觉到的光。你看到的发光区域是钨丝加热引起的电能转化。至于不发光区域的金属,还有铜丝(或镀镍丝)和杜美丝(Dumet wire)。

    白炽灯是将电能转化为光能提供照明的设备,其工作原理是将电转化为热,将钨丝加热到 3,000℃ 此时,元素的原子核外电子会受到刺激,从而跳到更高能量的外层。当电子再次向低能低能电子层释放时,多余的能量以光的形式释放,产生热量。可以想象,当灯丝处于白炽状态时,它会像烧红的铁一样发光。

    白炽灯的光谱范围在 400-780nm 钨丝越亮,钨丝的温度就越高。这里必须提到色温(color temperature)”了。较早的色温是由Kelvin所以用他的名字,(K)作为计量单位。色温的标准是:标准黑体加热的起点是物理绝对零度,即零下 273℃,当摄氏 0℃ 时,就是 273K。当黑体加热时 800℃ 当黑体变形时,加热到 5,227℃ 这就是色温 5,500K,黑体的辐射光类似于太阳的白光,如果再加热到 10,000K 黑体的辐射光变成蓝紫色气体。当标准黑体加热,温度上升到一定程度时,黑体的颜色开始逐渐变成深红色-浅红色-橙黄色-白色-蓝色。当光源与黑体颜色相同时,我们称黑体的绝对温度为光源的色温,白炽灯的色温为 2,700K-3,100K,基本呈黄色。


    注:

    灯钨丝采用粉末冶金加工而成。先将钨砂(WO3)金属钨粉由氢还原制成,压成钨条,放入氢炉中直接通电,烧结成钨金属棒,然后通过金刚石孔多次锻造,卷成螺纹钨丝。钨丝具有纤维结构,但其温度达到 1,100℃,再结晶会破坏纤维结构。当温度达到 1,500℃ 钨在晶粒生长时变脆,导致高温下垂。钨丝在实际应用中的工作温度一般高达 2,400℃-2,600℃ 为了减缓高温下的再结晶,克服高温时灯丝下垂,经常在烧结过程中添加添加剂,如 、Ga、Co 和 Re 改变钨丝的再结晶组织,提高钨丝的高温抗蠕变性和抗下垂性。

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