白熾燈中的鎢絲為什麼只有中間區域發光?

時間 2021-06-05 23:34:51

1樓:Santo

發光區域的鎢絲和引腳區域的鉬絲串聯,鎢絲細,鉬絲粗,發光區域的電阻遠大於引腳區域的電阻,集中了大部分的熱量,所以只有中間區域發光。

2樓:宮非

2020-05-24

白熾燈是一種熱輻射光源,能量的轉換效率很低,只有2%-4% 的電能轉換為眼睛能夠感受到的光。你看到的發光區域是鎢絲加熱所造成電能轉光能的現象,至於不發光區域的金屬還有銅絲(或鍍鎳鐵絲)及杜美絲(Dumet wire)。

白熾燈是將電能轉化為光能以提供照明的裝置,其工作原理是將電轉化成熱,將鎢絲加熱至 3,000℃ 時,這時候元素的原子核外電子會被激發,從而使其向較高能量的外層躍遷。當電子再次向低能量的電子層躍遷時,多餘的能量便以光的形式放出來了,同時產生熱量。可以想像成燈絲在處於白熾狀態時,就象燒紅了的鐵能發光一樣而發出光來。

白熾燈的光譜範圍在400-780nm 間,通常鎢絲越亮就表示鎢絲的溫度越高。這裡就必須提到「色溫(color temperature)」了。色溫最早是由Kelvin制定的,所以用他的名字(K)作計量單位。

色溫的標準是:標準黑體加熱的起點是以物理學上的絕對零度為準,就是零下273℃,當攝氏 0℃ 時,就是273K。當黑體加熱至800℃ 時,黑體成紅色,再加熱到5,227℃ 時,這就是色溫的 5,500K,這時的黑體的輻射光是類似太陽的白光,如果再加熱至10,000K 以上時,黑體的輻射光變成藍紫色氣體。

把標準黑體加熱,溫度公升高到一定程度時,該黑體顏色開始深紅-淺紅-橙黃-白-藍,逐漸改變。某光源與黑體的顏色相同時,我們把黑體當的絕對溫度稱為該光源的色溫,而白熾燈的色溫為 2,700K-3,100K,基本上呈現成黃色。

Black-body radiation curves (vertical scale is linear).

注:燈用鎢絲是用粉末冶金方法加工製作的。先將鎢砂(WO3)經氫氣還原制得金屬鎢粉,壓制成鎢條放在氫氣爐中直接通電,進行燒結製成鎢的金屬棒,然後用旋錘機鍛造,通過金剛石細孔,多次拉拔成細絲,並捲曲成螺紋狀鎢絲。

拉製出來的鎢絲具有纖維結構,但其溫度到1,100℃,會發生再結晶現象,使纖維結構遭到破壞。當溫度達到1,500℃ 時,則晶粒發生長大,使鎢變脆,並引起高溫下垂。由於實際應用中鎢絲的工作溫度一般高達2,400℃-2,600℃ 以上,為了減緩高溫下的再結晶和克服高溫時燈絲下垂,在燒結過程中常加新增劑,如 、Ga、Co 和Re 等,以改變鎢絲的再結晶組織,提高高溫抗蠕變能力與鎢絲的高溫抗下垂能力。

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