白熾（ㄔˋ）燈，俗名鎢絲燈，是一種透過通電，利用電阻把幼細絲線（現代通常為鎢絲）加熱至白熾，用來發光的燈。白熾燈的燈泡外圍由玻璃製造，把燈絲保持在真空，或低壓的惰性氣體（如鹵素燈）之下，作用是防止燈絲在高溫之下氧化。



歷史

美國人亨利・戈培爾傳說比愛迪生早數十年已發明了相同原理和物料，而且可靠的電燈泡，而在愛迪生之前很多其他人亦對電燈的發明作出了不少貢獻。

1801 年，英國化學家戴維將鉑絲通電發光。他亦在 1810 年發明了電燭，利用兩根碳棒之間的電弧照明。1854 年亨利・戈培爾使用一根炭化的竹絲，放在真空的玻璃瓶下通電發光。他的發明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當時試驗的燈泡已可維持 400 小時，但是並沒有即時申請設計專利。

1850 年，英國人約瑟夫・威爾森・斯旺開始研究電燈。1878 年，他以真空下用碳絲通電的燈泡得到英國的專利，並開始在英國建立公司，在各家庭安裝電燈。

1874 年，加拿大的兩名電氣技師（Henry Woodward、Matthew Evans）申請了一項電燈專利。他們在玻璃泡之下充入氮氣，以通電的碳桿發光。但是他們無足夠財力繼續發展這發明，於是在 1875 年把專利賣給愛迪生。

愛迪生購下專利後，嘗試改良使用的燈絲。1879 年他改以碳絲造燈泡，成功維持 13 個小時。到了 1880 年，他造出的炭化竹絲燈泡曾成功在實驗室維持 1200 小時。但是在英國，斯旺控告愛迪生侵犯專利，並且獲得勝訴。愛迪生在英國的電燈公司被迫讓斯旺加入為合夥人。但後來斯旺把他的權益及專利都賣了給愛迪生。在美國，愛迪生的專利亦被挑戰。美國專利局曾判決他的發明已有前科，屬於無效。最後經過多年的官司，愛迪生才取得碳絲白熾燈的專利權。

匈牙利化學家約斯特（Sándor Just）跟克羅埃西亞發明家哈那曼（Franjo Hanaman）發現比起碳燈絲，使用鎢當作燈絲能夠使燈泡更亮並且壽命更長，他們兩人在 1904 年獲得了匈牙利的專利（No. 34541），並且匈牙利的通斯朗公司開始在許多歐洲國家銷售鎢絲燈泡。之後在 1906 年，奇異發明一種製造電燈鎢絲的方法。最終廉價製造鎢絲的方法得到解決，鎢絲電燈泡被使用至今。

鎢絲燈的最大問題是燈絲的升華。因為鎢絲上細微的電阻差別造成溫度不一，在電阻較大的地方，溫度升得較高，鎢絲亦升華得較快，於是造成鎢絲變細，電阻進一步增大的循環；最終令鎢絲燒斷。後來發現以惰性氣體代替真空可以減慢鎢絲的升華。今天多數的鎢絲燈內都是注入氮、氬或氪氣。

現代的白熾燈一般壽命為 2,000 小時左右。



構造

1. 白熾燈外形輪廓。
2. 低壓惰性氣體。
3. 燈絲，鎢絲。
4. 細金屬線（連接至燈頭尖端）
5. 細金屬線（連接至銅片）
6. 支撐金屬線
7. 支撐棒
8. 細金屬線
9. 銅片
10. 絕緣體
11. 燈頭尖端



種類

介面類型

拋物面鍍鋁反射燈

鹵素燈泡

鹵素燈泡，亦稱鎢鹵燈泡，是白熾燈的一種。原理是在燈泡內注入碘或溴等鹵素氣體。在高溫下，蒸發的鎢絲與鹵素進行化學作用，蒸發的鎢會重新凝固在鎢絲上，形成平衡的循環，避免鎢絲過早斷裂。因此鹵素燈泡比白熾燈更長壽。此外，鹵素燈泡亦能以比一般白熾燈更高的溫度運作，它們的亮度及效率亦更高。不過在這溫度下，普通玻璃可能會軟化。因此鹵素燈泡需要採用熔點更高的熔凝石英或硬的玻璃。

鹵素燈泡上的水晶玻璃如果有油，會造成玻璃上溫度不一，減低燈泡的壽命。因此換鹵素燈泡時要避免人手觸及燈泡的玻璃。如果手指摸到應以消毒酒精清潔。



燈芯

電燈的燈芯或燈絲指的是通過電流或燃燒時，發出光芒的金屬纖維，通常是用鎢來作為燈絲轉換電能為光能，和真空管元件轉換電能為熱能之用。而白熾燈是由亞歷山大・洛地均（Alexander Lodygin，於 1874 年）與約瑟夫・威爾森・斯旺（Joseph Wilson Swan，於 1878 年）所發展。

最早發展成功的燈芯是由來自竹子的碳所製成，後來由鎢取代。



優缺點

缺點

大部分白熾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，使用標準電燈泡的愛迪生螺旋接口，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。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白熾燈為主。鹵素燈泡近年亦變得較為流行，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。例如一個 60 瓦的鹵素燈泡，亮度可等同一個 100 瓦的普通燈泡。但是鹵素燈泡體積細小，運作時溫度非常高。在家居應用時需要特別防護，防止引起火災。

由於白熾燈只有少於 10% 的能量會成為光。各光源的光效及使用開支比較如下：

許多地方已經開始淘汰白熾燈泡，以下是時間表：

至於戶外的街燈照明，以鈉燈最為常見。低壓鈉燈發出的是單調的橙色光線，但是它的效率卻非常高，比鎢絲燈高出約十五倍。高壓鈉燈效率稍低，但顏色較為豐富。

2000 年代起，則以發光二極體及高強度氣體放電燈照明開始發展流行。前者的優點是非常長壽，現已陸續地用於交通燈、手電筒、汽車上之剎車燈及指揮燈之上。後者其實是多種技術的統稱（鈉燈亦屬於 HID）。很多最新汽車使用的氙氣車頭燈（Xenon HID）、放映機使用的金屬鹵化物燈（Metal Halide），都是屬於 HID。

優點

傳統省電燈泡並不耐經常點滅及潮濕，對於需要經常點滅的場所，白熾燈及 LED 照明較為合適；對於潮濕的場所（例如：浴室、廁所、陽台），白熾燈較省電燈泡及有防水防潮設計的 LED 燈更為適合。

光線不會閃爍

白熾燈的光線不會閃爍、這是因為交流電的電壓震盪只會讓鎢絲的溫度有些微震盪，但許多低價的 LED 產品及螢光燈，是採用低頻 PWM 的方式來調節亮度，螢光燈使用這種調光方式比較不傷眼，因為螢光燈有餘輝效應，但是沒有餘輝效應的 LED 燈使用低頻 PWM 調光就很傷眼。許多無法調整亮度的低價 LED 照明及低價螢光燈，內部電路過於簡陋、造成無法察覺但很強烈的低頻閃爍，也是很傷眼。

色彩表現極佳

白熾燈（包含鹵素燈）的光譜是連續而且平均的，擁有極佳演色性的優點；而螢光燈、LED 是離散光譜，演色性低，低演色性光源不但會讓人覺得顏色不好看、對於健康及視力也有害。傳統燈泡還有可調光、耐點滅及無汞的優點。目前的解決方案如下：

1. 採用鹵素燈：用鹵素燈取代白熾燈大約能減少 30% 的電力、且鹵素燈演色性及色溫與白熾燈幾乎相同，代表光線品質足以全面取代白熾燈，因此國際大廠有推出接頭與白熾燈一樣的鹵素燈。只是鹵素燈壽命的延長比價格的增加少。
2. 改進白熾燈泡：可以將紅外線反射回燈絲、以減少能耗，目前已推出的產品可以節省 30% 的能耗，研發中的產品則可以減少 50% 能耗；但這種燈泡的問題在無法降低整體成本。另外的方法則是利用雷射處理鎢絲，也可以節省相當能源。
3. 以 CCFL 省電燈泡取代傳統使用螢光燈的省電燈泡，可以大幅減少汞使用量；LED 燈泡則是無汞、但 LED 目前有演色性差、不耐熱的問題。
4. 高演色性省電燈泡：若能提高傳統螢光燈的演色性，可以讓更多人願意淘汰白熾燈，但高演色性產品仍然不夠普及，而光線品質能完全取代白熾燈的螢光燈 / CCFL/LED 則在等待技術上的大突破。
5. CCFL/LED：傳統省電燈泡並不耐經常點滅，對於需要經常點滅、又不嚴格要求演色性的場合，CCFL、LED 技術的省電燈泡較為適合。
6. 目前 CCFL / 螢光燈管 / LED 雖然可以調光、但大多不能使用傳統白熾燈的調光器、而且調光成本高；若調光頻率不高、很傷眼。



參見


* 百年燈泡

* 太陽神卡特爾



參考文獻