灯泡

灯泡（light bulb），是指通过电能而发光发热的照明源。^[7]灯泡可用于日常照明、商店装饰、道路交通、航海航空信号灯，甚至用于操纵、警告、预防意外等指示。^[4]

1809年，汉弗莱·戴维发明了电弧灯。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。他的发明在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经可维持400小时，但是并没有即时申请设计专利。1878年，英国人约瑟夫·威尔森·斯旺推出稳定的碳化纤维灯泡，并且成功申请专利，比爱迪生电灯公司早了一年。1879年2月，斯旺开始在英国纽卡斯尔进行电灯商业化。次年，爱迪生利用碳化竹纤维制成的灯丝，制造出可以连续使用1200多个小时的电灯泡，并铺设了发电站和电线网络，为电灯的大规模普及奠定了基础。^[8][5]1903年，威廉·柯立芝将钨丝运用到灯泡之中。^[3]1906年，美国通用电气公司研发成功可以大规模商用的钨丝灯泡，钨丝比先前所有的材料都更耐用，成功地降低了电灯泡的制造成本，真正将电灯照明普及大众。^[8][5]

灯泡主要由灯丝、玻璃壳体、灯头等几部分组成。灯泡是根据电流的热效应原理制成的。灯泡接上额定的电压后，电流通过灯丝而被加热到白炽状态（2000°C以上），因而发热发光，从而在工作时，将电能转化为内能和光能。根据发光原理，灯泡可分为白炽灯、荧光灯、LED灯和卤钨灯等。^[9]未来灯泡的发展趋势为节能、环保、长寿命、智能化远程控制和自动调节等方向。^[10]

远古时代，人类祖先使用火堆和火把照明。古代，开始出现以油脂为燃料的油灯。后来，人们又发明了用凝固油脂做成的蜡烛。18世纪，煤油灯、煤气灯开始广泛应用。^[11]19世纪，电的出现，为屋内照明提供了一个灵活而经济的方案。^[3]

1809年，汉弗莱·戴维发明了电弧灯，两个电极在空气中短暂通电产生火星后，分开时会产生电弧光。^[5]但电弧灯灯光过于耀眼，只适合户外照明，不适合家用，而且有碳极残烟和寿命短等缺点。^[12]1820年，沃伦·德拉鲁尝试将白金线圈放在真空管中再通电。1854年，亨利·戈培尔用碳化的竹丝导电，发明了第一个“真正的”灯泡。他的发明在今天看来是首个有实际效用的白炽灯，当时试验的灯泡已经可维持400小时，但是并没有即时申请设计专利。这标志着灯泡设计阶段的结束和灯丝研究时代的开始。^[5]

1860年，英国人约瑟夫·威尔森·斯旺发明了半真空碳丝灯泡。1878年，他改进技术后，推出稳定的碳化纤维灯泡，并且成功申请专利，比爱迪生电灯公司早了一年。1879年2月，斯旺开始在英国纽卡斯尔进行电灯商业化，他家也成为世界上第一个用电灯照明的家庭。^[8][5]

同一时期，美国人爱迪生在1875年买下一项灯泡设计专利后，针对这项技术进行研究。1879年10月21日那天，他把1根直径为0.025厘米碳化了的棉线用作灯丝，其发出的光度明亮、稳定，它以4烛光的照明度，1小时、2小时……足足亮了45个小时。同年11月，爱迪生公开展示了他的发明，随后开始申请专利。在美国金融巨鳄摩根和范德比尔特家族的支持下，爱迪生创办了爱迪生电灯照明公司。第二年，爱迪生利用碳化竹纤维制成的灯丝，制造出可以连续使用1200多个小时的电灯泡，并铺设了发电站和电线网络，为电灯的大规模普及奠定了基础。^[8][5]1882年秋，他在纽约帕尔街（意译为“珍珠街”）建立了第一个发电厂，用六台直流发电机，其中最大的一台功率为125马力，正式向59家用户的300盏白炽灯供电。这是世界上第一个大型商用照明供电系统。^[13]1892年，爱迪生电灯公司与几家相关公司不断合并创建了美国通用电气公司。^[8]

1893年，尼古拉·特斯拉发明了气体放电灯，灯管内的电能照亮四周的气体，如同一道闪电。1894年，麦克法兰·摩尔开始进行霓虹灯的制造。1903年，威廉·柯立芝将钨丝运用到灯泡之中。^[3]1906年，美国通用电气公司研发成功可以大规模商用的钨丝灯泡，钨丝比先前所有的材料都更耐用，成功地降低了电灯泡的制造成本，真正将电灯照明普及大众。^[8][5]

1909年11月，法国爱迪生克劳德在巴黎大皇宫展出了霓虹灯，从而催生了克劳德霓虹灯产业。在20世纪30年代之前，该灯在美国的照明系统中一直处于垄断地位。^[3]1913年，美国的兰米尔在玻壳里充入气体以防止灯丝蒸发，发明了充气钨丝灯泡。1925年，日本的不破橘三发明了内壁磨砂灯泡。^[14]1932年，日本的三浦顺一发明了双螺旋钨丝灯泡。^[14]1938年，荧光灯问世。1959年，卤素灯问世。1961年，高压钠灯问世。1962年，金属卤化物灯问世。1969年，第一盏LED灯（红色）问世。两年后，绿色LED灯问世。1993年，蓝色LED灯问世。1999年，白色LED灯问世。2000年，LED应用于室内照明。^[15]

碳丝白炽灯泡的专利到底归谁的问题，争论由来已久。英国人斯旺更早申请，更早进行商业化。正因为如此，后来爱迪生公司在英国拓展业务时，被迫与斯旺组建合资公司，最后爱迪生出钱完全买断了斯旺的专利和股权，才了结了与后者的专利纠纷。即便在美国，爱迪生一开始也没有拿到白炽灯泡的专利。美国专利局认为爱迪生之前就有类似材质的白炽灯泡，拒绝授予他相关专利。在爱迪生开始商业化照明的同一时间，美国还有其他竞争对手也在出售电灯产品了。但经过多年诉讼之后，最终美国法庭还是在1889年授予爱迪生这项最重要的专利。^[8]

灯泡是利用热辐射原理制成的器件。当它接入额定电压时，电流通过灯丝，在灯丝上消耗一定的电功率，由电能转换成热能，使灯丝发热至白炽状态而发光。通常通电后灯丝的电阻可达1900欧姆左右，温度上升到2000~3000°C左右，达到白炽的程度而放出光来。灯丝的温度越高，灯丝越白炽，辐射的光色就越白。^[16][17]

普通白炽灯泡主要是由钨灯丝、玻璃壳体和灯头等组成。^[16][17]

灯丝

灯泡的灯丝采用熔解温度高、不易蒸发的钨丝制成。^[16][17]

玻璃壳体

为了保护钨丝不会在通电后因急剧氧化而烧断，灯丝多被封闭在抽成真空或充入低压惰性气体（如氩气）的玻璃壳体中，这样可以减少钨丝的损失。^[16][17]玻璃壳体通常使用硼硅酸盐玻璃，具有高耐热性和高透光性，能够在高温下保持透明度。^[18]

灯头

与灯座连接。^[16][17]

白炽灯

定义：白炽灯是利用热辐射原理制成的照明器件。^[16][19]

工作原理：电流通过钨丝时，由于钨丝具有一定电阻，电能转化为热能，使钨丝温度升高到2000℃以上，处于白炽状态进而发光。钨丝在高温下会不断升华，为了防止钨丝过快烧断和氧化，灯泡内通常抽成真空或充入惰性气体，如氩气、氮气等。^[16][19]

特点：白炽灯泡的光线柔和，目感舒适，观察物体色差小，成本低、使用方便，但能量利用率低，灯泡寿命较短。^[16]

材质：玻璃、钨丝等^[16]

应用：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院等场景下的台灯、顶灯、壁灯、床头灯、走廊灯等。^[9]

卤钨灯

定义：卤钨灯是填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯。^[9]

工作原理：与白炽灯相同，灯泡内填充了含有部分卤族元素或卤化物的气体。^[9]

特点：具有普通照明白炽灯的全部特点，光效和寿命比普通照明白炽灯提高一倍以上，且体积小。^[9]

应用：会议室、展览展示厅、客厅、商业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其他特殊照明。^[9]

荧光灯

定义：荧光灯是一种利用气体放电而发光的光源。^[19]

工作原理：灯管内充有一定量的氩气和少量的汞蒸气，灯管内壁涂有荧光粉。通电后，灯丝发射电子，电子激发汞原子使其从低能态跃迁到高能态，汞原子回到基态时会辐射出紫外线，紫外线激发荧光粉发出可见光。^[19]

特点：荧光灯具有光线柔和、发光效率高和寿命长等特点，但启动时需要一定时间预热，并且灯管内含有汞等有害物质。^[19]

材质：玻璃、荧光粉、水银、惰性气体等。^[19]

应用：可供日常照明等，应用范围十分广泛。^[9]

LED灯

定义：LED灯是一种可将电能转化为光的半导体器件。^[19]

工作原理：LED核心是一个半导体晶片，晶片接出正、负两个电极，然后将整个晶片用透明的环氧树脂封装起来。当给LED的正、负电极加上合适的电压，有电流流过晶片时，晶片就会发出光线。^[19]

特点：高亮度点光源、可辐射各种色光和白光、0~100%光输出C(电子调光)、寿命长、耐冲击和防震动、无紫外和红外辐射、低电压下工作等。^[9]

材质：半导体晶片、环氧树脂等。^[19]

应用：交通信号灯、高速道路分界照明、道路护栏照明、汽车尾灯、出口和人口指示灯、桥体或建筑物轮廓照明及装饰照明等。^[9]

按灯头分类有螺口式和插口式灯泡。根据灯泡的功率，不仅有螺口式和插口式灯泡，在外形、结构和尺寸又有多种规格，插口式灯头的规格是以灯头的圆柱体直径来确定，而螺口式灯头是以螺纹外圆直径来定，灯头的高度和灯头裙边是以直径来分档。不管哪一种灯头，它的型号都必须符合国家规定的标准要求。^[16]

按充气方式分类有真空灯泡和充气灯泡。一般充气白炽灯泡的灯丝工作温度比真空白炽灯泡的灯丝工作温度约提高300K，光效增加约6lm/w，但寿命不减小。真空灯泡一般用于小功率（15~25w）的白炽灯，40w的可制成真空灯泡，也可制成充气灯泡；但大于60w的一般都制成充气灯泡。^[16]

按玻璃壳分类有透明型、反射型、磨砂型、乳白型和彩色灯泡。^[16]

按玻璃壳形状分类有梨形、球形、柱形、烛形、蘑菇形等等。^[16]

灯泡的技术参数主要描述插口式灯头与螺口式灯头的普通白炽灯泡的主要尺寸要求。它们的外形如图，其中包括灯泡的最大长度（L）、玻璃壳体的最大直径（D）、灯泡发光中心高度（H）以及L、D、H的标示位置，主要尺寸要求和灯头型号应按照表14.2-3。^[16]

灯泡可用于日常照明、商店装饰、道路交通、航海航空的信号灯，甚至用于操纵、警告、预防意外等指示。^[4]

选择照明灯泡，在满足显色性、启动时间等之后，应比较灯泡价格、灯泡寿命期的综合经济情况。高效、长寿命光源尽管价格较高，但使用数量减少，运行维护费用低，因此经济和技术方面需综合考虑。照明光源一般采用小于26mm细管径的直管荧光灯、紧凑型荧光灯、高强度气体放电灯(金属卤化物灯、高压钠灯)和LED灯等。^[20]

选择光源时的一般原则是，高度较低的房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间建议采用小于26mm的细管径直管形荧光灯：商店营业厅建议小于26mm的细管径直管形荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯；高度较高的工业厂房，应按照生产使用要求，采用金属卤化物灯或高压钠灯，亦可采用大功率细管径荧光灯；选用高效、节能和环保的光源。荧光高压汞灯发光效率低、寿命不长，显色指数不高，不建议采采用。自镇流荧光高压汞灯发光效率更低，不应采用。白炽灯发光效率低、寿命短，为节约能源，不应采用普通照明白炽灯。^[20]

如需更换灯泡，为保证正常工作，应尽量采用原型号号灯泡。若无原型号灯泡，则要先保证灯泡灯丝形状，灯泡在仪器中的位置、光强等条件，再考虑灯口、电源等。在选用灯泡时，还应考虑光源的供电系统复杂与否、是否需要人工冷却、使用寿命、更换方便程度以及价格等因素。^[21]

灯泡常见故障包括不能发光、亮度不足、颜色异常等，具有一定的复杂性，对管理和维修人员提出了较高的要求。^[22]

未来，灯泡制度的发展将主要集中在以下几个方面：首先，随着新型光源技术的不断突破，节能、环保、长寿命的灯泡将成为市场的主流；其次，各国政府将进一步加强对灯泡产业的监管和规范，推动灯泡产业的健康发展；最后，随着智能化和物联网技术的应用，智能灯泡系统将成为新的发展方向，能够实现远程控制、自动调节等功能。^[10]

发布日期实施日期标准标号标准名称状态2013-10-172014-03-01QB/T 2274-2013电光源产品的分类和型号命名方法现行1997-01-271997-09-01QB 2274-1996 电光源产品的分类和型号命名方法废止以上信息的参考资料源于^[23][24]