電燈

工作原理

電燈是將電能轉化為光能，以提供照明的設備，出現於第二次工業革命，其工作原理是：電流通過燈絲（鎢絲，熔點達3000℃以上）時產生熱量，螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達2000℃以上，燈絲在處於白熾狀態時，就像燒紅了的鐵能發光一樣而發出光來。燈絲的溫度越高，發出的光就越亮。故稱之為白熾燈，從能量的轉換角度看，電燈發光時，大量的電能將轉化為熱能，只有極少一部分可以轉化為有用的光能。電燈發出的光是全色光，但各種色光的成份比例是由發光物質（鎢）以及溫度決定的。比例不平衡就導致了光的顏色的偏色，所以在白熾燈下物體的顏色不夠真實。

發明歷史

最早實用的電燈是白熾燈，但早在白熾燈誕生之前，英國人漢弗萊·戴維用2000節電池和兩根炭棒製成了弧光燈，但這種弧光燈亮度太強產熱太多又不耐用，一般場所根本無法使用。

1854年，移民美國的德國鐘錶匠亨利·戈貝爾用一根放在真空玻璃瓶里的碳化竹絲，製成了首個有實際效用的電燈，持續亮了400個小時，不過他並沒及時申請專利。1860年，英國人約瑟夫·斯旺也製成了碳絲電燈，但他未能獲得使碳絲保持長時間工作的良好真空環境。直到1878年，英國的真空技術發展到合乎需要的程度，他才發明真空下用碳絲通電的燈泡，並且獲得英國專利。斯旺自己的屋子是英國用電照明的第一所私人住宅。

1874年，加拿大的兩名電氣技師申請了一項電燈專利：在玻璃泡之下充入氮氣，以通電的碳桿發光，但他們沒有足夠財力繼續完善這項發明，於是在1875年把專利賣給了愛迪生。愛迪生購入專利後嘗試改良燈絲，終於在1880年製造出能持續亮1200個小時的碳化竹絲燈。

不過，美國專利局判愛迪生的碳絲白熾燈發明落於人後，專利無效。打了多年的官司後，亨利·戈培爾贏得專利，最後愛迪生從戈培爾貧困的遺孀手上買下專利。在英國，斯旺控告愛迪生侵犯專利，後來他們在法庭之外和解，於1883年在英國建立一家聯合公司。斯旺後來把他的股權及專利都賣給了愛迪生。

20世紀初，碳化燈絲被鎢絲取代，鎢絲白熾燈沿用至今。

1938年，螢光燈誕生。1998年白光LED燈誕生。

效能比較

大部分電燈會把消耗能量中的90%轉化成無用的熱能，只少於10%的能量會成為光。相比之下，螢光燈（Fluorescent lamp，亦稱光管）的效率高很多，接近40%，所產生的熱只是相同亮度的白熾燈的六分一。故此很多地方，特別是夏天需要空氣調節的商場、大樓都會使用螢光燈照明以節省電力。小型的螢光燈（節能燈泡）把螢光燈及啟動電子結合，使用標準電燈泡的接口，用以替代普通白熾燈泡。例如一個26瓦的節能燈泡，發出的亮度為11瓦，熱量為15瓦。比發出相同亮度11瓦的白熾燈泡耗電多四倍，達100瓦；放出熱量多六倍，達90瓦。

很多家居內的電燈仍然是以普通電燈為主。鹵素燈泡漸漸變得較為流行，特別是光源需要集中的情況，例如家居的射燈，汽車車頭燈，經常會使用鹵素燈泡。良好的鹵素燈泡可以達到15%的效率。它是將電燈的普通玻璃換成更耐熱的石英玻璃（鹵素燈的溫度很高，在2100度左右），並在燈泡中充入鹵族元素氣體（碘或溴），就是鹵素燈了。鹵素和鎢利用溫差在燈泡內部進行分解與合成的循環，以延長燈絲壽命。但是石英玻璃並不能像普通玻璃那樣隔離紫外光。所以，如果你長時間暴露在它的紫外光照射下，皮膚會變成古銅色。