백열전구

Incandescent light bulb
중간 크기의 E27(에디슨 27mm) 수나사 베이스가 있는 230볼트 백열 전구필라멘트는 수직 공급 와이어 사이의 대부분 수평 라인으로 볼 수 있습니다.
백열전구 텅스텐 필라멘트 주사전자현미경 이미지
콜로라도 덴버의 정교한 조명

백열전구(白熱電球, ) 또는 백열등(白熱燈)은 빛이 날 때까지 가열되는 전선 필라멘트가 있는 전등입니다.필라멘트는 산화로부터 필라멘트를 보호하기 위해 진공 또는 불활성 가스로 채워진 유리 전구에 둘러싸여 있습니다.전류는 유리에 내장된 단자 또는 와이어에 의해 필라멘트에 공급됩니다.전구 소켓은 기계적 지지 및 전기적 연결을 제공합니다.

백열 전구는 1.5 볼트에서 약 300 볼트에 이르는 다양한 크기, 광 출력 및 전압 정격으로 제조됩니다.외부 조정 장비가 필요 없고, 제조 비용이 저렴하며, 교류 또는 직류에서도 동일하게 잘 작동합니다.그 결과, 백열등은 가정용 및 상업용 조명, 테이블 램프, 자동차 헤드램프, 손전등과 같은 휴대용 조명, 장식용 및 광고용 조명 등에 널리 사용되게 되었습니다.

백열 전구는 다른 종류의 전기 조명에 비해 훨씬 덜 효율적입니다.소비하는 에너지의 5% 미만은 가시광선으로 변환되고 나머지는 열로 손실됩니다.[1][2]120V 작동 시 일반적인 백열 전구의 발광 효율은 와트당 16 루멘(lm/W)이며 소형 형광 전구의 경우 60 lm/W 또는 일반적인 백색 LED 램프의 경우 100 lm/W입니다.[3]

필라멘트에 의해 생성되는 열은 인큐베이터의 히트 램프, 용암 램프, 이지-베이크 오븐 장난감과 같은 일부 용도에 사용됩니다.석영 외피 할로겐 적외선 히터는 페인트 경화, 공간 가열과 같은 산업 공정에 사용됩니다.

백열 전구는 일반적으로 다른 유형의 조명에 비해 수명이 짧습니다. 가정용 전구는 약 1,000시간, 소형 형광체는 일반적으로 10,000시간, 조명 LED는 20,000~30,000시간 정도입니다.대부분의 백열전구는 형광등, 고강도 방전등, 발광다이오드램프(LED) 등으로 교체할 수 있습니다.일부 정부는 에너지 소비를 줄이기 위해 백열 전구의 단계적인 폐지를 시작했습니다.

역사

역사학자 로버트 프리델과 폴 이스라엘은 제너럴 일렉트릭의 조셉 스완과 토마스 에디슨 이전의 백열등 발명가들을 열거하고 있습니다.[4][failed verification]그들은 Edison 버전이 다른 것들을 능가할 수 있었던 것은 효과적인 백열 재료, 다른 것들보다 높은 진공도, (Sprengel 펌프를 사용함으로써) 중앙 집중식 공급원의 전력 분배를 경제적으로 실행 가능하게 만드는 높은 저항 등 세 가지 요소의 조합 때문이라고 결론짓습니다[citation needed].

역사학자 토마스 휴즈는 에디슨의 성공을 전체적이고 통합적인 전기 조명 시스템을 개발한 덕분으로 돌렸습니다.

램프는 그의 전기 조명 시스템에서 작은 구성 요소였으며, 에디슨 점보 발전기, 에디슨 메인 및 공급기, 병렬 분배 시스템보다 효과적인 기능에 더 중요하지 않았습니다.발전기와 백열등, 그리고 이에 필적하는 기발함과 탁월함을 지닌 다른 발명가들은 그들의 창작자들이 조명 시스템에 대한 소개를 주관하지 않았기 때문에 오랫동안 잊혀져 왔습니다.

— Thomas P. Hughes, in Technology at the Turning Point, edited by W. B. Pickett[5][6]

상업화 이전 초기 연구

멘로 파크에 있는 토마스 에디슨의 가게에서 나온 오리지널 탄소 필라멘트 전구

1761년, 에벤에저 키너슬리는 철사를 백열로 가열하는 것을 시연했습니다.[8]

1802년, 험프리 데이비는 영국왕립연구소의 지하실에 보관된 2,000개의 셀로 구성된 [9]그가 "거대한 크기의 배터리"라고 묘사한 것을 사용하여,[10] 금속이 극도로 높은 녹는점을 가지고 있었기 때문에 선택된 백금의 얇은 띠에 전류를 통과시킴으로써 백열등을 만들었습니다.충분히 밝지도 않았고 실용적일 정도로 오래가지도 못했지만, 이후 75년간 수십 명의 실험자들이 노력한 선례였습니다.[11]

19세기의 첫 3/4에 걸쳐, 많은 실험가들은 백금 또는 이리듐 선, 탄소 막대의 다양한 조합, 그리고 대피된 또는 반-대피된 인클로저로 작업했습니다.이 장치들 중 많은 것들이 입증되었고 일부는 특허를 받았습니다.[12]

1835년, 제임스 보우먼 린제이는 스코틀랜드 던디에서 열린 공공 회의에서 지속적인 전등을 선보였습니다.그는 "1.5피트 거리에서 책을 읽을 수 있다"고 말했습니다.하지만 그는 더 이상 전등을 발전시키지 않았습니다.[13]

1838년 벨기에의 석판화 작가 마르셀린 조바드(Marcellin Jobard)는 탄소 필라멘트를 이용하여 진공 분위기를 가진 백열 전구를 발명했습니다.[14]

1840년, 영국의 과학자 Warren Dela Rue는 진공관에 감긴 백금 필라멘트를 넣고 전류를 흘려보냈습니다.설계는 백금의 높은 융점이 고온에서 작동할 수 있고, 진공 챔버에 백금과 반응할 수 있는 가스 분자가 적어 수명이 향상된다는 점에 착안했습니다.비록 실용적인 디자인이지만, 백금의 가격은 상업적으로 사용하기에는 비현실적이었습니다.

1841년, 영국의 Frederick de Molyns는 진공 전구 안에 포함된 백금 와이어를 사용한 디자인으로 백열등에 대한 최초의 특허를 받았습니다.그는 또한 탄소를 사용했습니다.[15][16]

1845년, 미국인 John W. Starr는 탄소 필라멘트를 이용한 백열 전구에 대한 특허를 냈습니다.[17][18]그의 발명품은 결코 상업적으로 생산되지 않았습니다.[19]

1851년, Jean Eugène Robert-Houdin은 프랑스 Blois에 있는 그의 사유지에서 백열 전구를 공개적으로 시연했습니다.그의 전구는 샤토 드 블루아 박물관에 전시되어 있습니다.[a]

1859년, 모세 G. 파머는 백금 필라멘트를 이용하여 전기 백열 전구를 만들었습니다.[20]토마스 에디슨은 나중에 보스턴에 있는 가게에서 이 전구들 중 하나를 보았고, 농부에게 전등 사업에 대한 조언을 구했습니다.

1951년 소련 우편 우표에 알렉산더 로디긴

1872년, 러시아의 알렉산더 로디긴은 백열등 전구를 발명했고 1874년에 러시아 특허를 받았습니다.그는 유리로 된 수용기 안에 섹션이 감소된 두 개의 탄소 막대를 버너로 사용했는데, 밀폐된 상태로 밀봉되어 질소를 채우고 전기적으로 배열되어 첫 번째 탄소가 소모되었을 때 두 번째 탄소로 전류가 전달될 수 있었습니다.[21]이후 미국에 거주하면서 이름을 알렉산더 드 로디긴으로 바꾸고 크롬, 이리듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 몰리브덴, 텅스텐 필라멘트를 가진 백열등에 대한 특허를 출원하고 획득했고,[22] 몰리브덴 필라멘트를 이용한 전구가 파리에서 열린 1900년 세계 박람회에서 시연되었습니다.[23]

1874년 7월 24일, 헨리 우드워드와 매튜 에반스는 질소가 채워진 유리 실린더에 장착된 탄소 막대로 구성된 램프에 대한 캐나다 특허를 출원했습니다.그들은 램프 상품화에 실패했고, 1879년에 토마스 에디슨에게 그들의 특허(미국 특허 181,613)에 대한 권리를 팔았습니다(에디슨은 평행 회로로 연결된 램프에 대한 새로운 주장에 대한 소유권이 필요했습니다).[24][25]

1880년 3월 4일, 에디슨의 전구가 켜진 지 5개월 만에 알레산드로 크루토는 그의 첫 백열등을 만들었습니다.크루토는 얇은 백금 필라멘트 위에 흑연을 증착하여 기체 상태의 에틸 알코올이 있는 곳에서 전류로 가열하여 필라멘트를 만들었습니다.이 백금을 높은 온도로 가열하면 순수 흑연으로 코팅된 백금의 얇은 필라멘트가 남습니다.1881년 9월까지 그는 최초의 합성 필라멘트의 성공적인 버전을 달성했습니다.크루토가 발명한 전구는 에디슨의 원래 버전과 반대로 500시간 동안 지속되었습니다.1882년 바이에른에서 열린 뮌헨 전기 전시회에서 독일 크루토의 램프는 에디슨의 램프보다 더 효율적이었고 더 나은 하얀 빛을 만들었습니다.[26]

1893년, 하인리히 괴벨은 1854년에 고저항의 얇은 탄화 대나무 필라멘트, 유리 봉투에 백금 인입 와이어, 그리고 높은 진공도를 가진 최초의 백열 전구를 설계했다고 주장했습니다.4개 법원의 판사들은 괴벨 예상 의혹에 대해 의문을 제기했지만 에디슨의 특허 만료로 최종 심리에서 결정이 난 적은 없습니다.2007년에 출판된 한 연구 보고서는 1850년대 괴벨 램프의 이야기가 허구라는 결론을 내렸습니다.[27]

상용화

탄소 필라멘트 및 진공

탄소 필라멘트 램프, 전구가 어두워짐을 나타냄
조지프 윌슨 스완 경

조지프 스완(1828–1914)은 영국의 물리학자이자 화학자였습니다.1850년, 그는 진공 유리 전구 안에서 탄화된 종이 필라멘트로 작업을 시작했습니다.1860년까지, 그는 작동하는 장치를 보여줄 수 있었지만, 좋은 진공상태와 충분한 전기 공급의 부족은 전구의 짧은 수명과 비효율적인 광원이라는 결과를 낳았습니다.1870년대 중반에 이르러 더 나은 펌프가 사용 가능하게 되었고, 스완은 자신의 실험으로 돌아왔습니다.[28]

전등으로 불을 밝힌 최초의 주택 언더힐의 역사적 명판

진공 펌프 전문가인 찰스 스턴(Charles Stearn)의 도움으로 1878년 스완은 초기 전구의 흑화를 피할 수 있는 처리 방법을 개발했습니다.이것은 1880년에 영국 특허를 받았습니다.[29]1878년 12월 18일, 뉴캐슬 화학 협회의 회의에서 가느다란 탄소 막대를 사용한 램프가 보여졌고, 스완은 1879년 1월 17일 그들의 회의에서 작업 시연을 했습니다.1879년 2월 3일 뉴캐슬어폰타인 문학철학회 회의에 참석한 700명에게도 공개되었습니다.[30]이 램프들은 가느다란 필라멘트보다 아크 램프의 탄소 막대를 사용했습니다.따라서 저항이 낮았고 필요한 전류를 공급하기 위해 매우 큰 도체가 필요했기 때문에 상대적으로 높은 진공 상태의 백열 조명, 탄소 도체 및 백금 인입 와이어의 가능성을 보여주었지만 상업적으로 실용적이지는 않았습니다.이 전구는 약 40시간 동안 지속되었습니다.[30]그리고 나서 스완은 더 나은 탄소 필라멘트와 그것의 끝을 부착하는 방법을 생산하는 데 관심을 돌렸습니다.그는 1880년대 초 목화를 처리하여 '양피지 실'을 생산하는 방법을 고안하였고, 같은 해 영국 특허 4933을 취득하였습니다.[29]올해부터 그는 영국의 가정과 랜드마크에 전구를 설치하기 시작했습니다.그의 집인 게이츠헤드 로우 펠 언더힐은 세계 최초로 전구에 불을 붙였습니다.1880년대 초에 그는 회사를 시작했습니다.[31]1881년, 런던 웨스트민스터 시에 있는 사보이 극장은 백조 백열 전구로 불을 밝혔는데, 백조는 최초의 극장이자 세계 최초의 공공 건물이며, 전적으로 전기로 불을 밝혔습니다.[32]백열 전구로 불을 밝힌 세계 최초의 거리는 영국 뉴캐슬어폰타인의 모슬리 거리였습니다.1879년 2월 3일 조셉 스완의 백열등에 의해 불이 켜졌습니다.[33][34]

에디슨, 맥심, 백조 전구 비교, 1885
에디슨 탄소 필라멘트 램프, 1880년대 초
토마스 알바 에디슨

토마스 에디슨은 1878년에 실용적인 백열등을 개발하기 위한 진지한 연구를 시작했습니다.에디슨은 1878년 10월 14일에 "전광 개선"에 대한 첫 번째 특허 출원을 했습니다.[35]많은 실험 후에, 처음에는 1880년대 초반에 탄소로, 그리고 그 다음에는 백금과 다른 금속으로, 에디슨은 결국 탄소 필라멘트로 돌아갔습니다.[36]첫번째 성공적인 시험은 1879년 10월 22일에 있었고 [37][38]13.5시간동안 지속되었습니다.에디슨은 이 디자인을 계속 개선했고, 1879년 11월 4일까지 "탄소 필라멘트 또는 띠가 휘어져 연결되어 플라티나 접촉 전선에 연결된" 전기 램프에 대한 미국 특허를 출원했습니다.[39]비록 특허가 "면과 린넨 실, 나무 부목, 다양한 방식으로 감긴 종이"를 사용하는 것을 포함한 탄소 필라멘트를 만드는 몇 가지 방법을 설명했지만,[39] 에디슨과 그의 팀은 나중에 탄화된 대나무 필라멘트가 1200시간 이상 지속될 수 있다는 것을 발견했습니다.[40]1880년, 오레곤 철도 및 항해 회사의 증기선인 컬럼비아호는 에디슨의 백열전등을 처음으로 사용했습니다.[41][42][43]

뉴욕의 변호사인 Albon Man은 1878년에 그의 특허와 William Sawyer의 특허를 이용하기 위해 Electro-Dynamic Light Company를 설립했습니다.[44][45]몇 주 후에 미국 전기 조명 회사가 조직되었습니다.[44][45][46]이 회사는 에디슨 백열등이 컬럼비아호에 설치된 지 약 6개월 후인 1880년 가을까지 뉴욕시에 있는 상업 금고 회사에 백열등의 첫 상업적 설치를 하지 않았습니다.Hiram S. Maxim은 미국 전기 조명 회사의 수석 엔지니어였습니다.[47]미국에서 큰 성공을 거둔 후, 에디슨에 의해 특허 받은 백열 전구는 유럽에서도 널리 인기를 얻기 시작했습니다. 다른 곳들 중에서도 북유럽 국가들에서 최초의 에디슨 전구는 1882년 3월 핀란드 탐페레에 있는 핀레이슨의 직물 공장의 직조장에 설치되었습니다.[48]

당시 에디슨이 고용한 루이스 래티머는 탄소 필라멘트를 열처리하는 개선된 방법을 개발하여 파손을 줄이고 맥심 필라멘트의 특징적인 "M" 모양과 같은 새로운 모양으로 성형할 수 있게 했습니다.1882년 1월 17일, 라티머는 전구 필라멘트의 생산을 위한 개선된 방법인 "탄소 제조 공정"에 대한 특허를 받았으며, 이는 미국 전기 조명 회사에 의해 구매되었습니다.[49]Latimer는 와이어 지지대에 필라멘트를 부착하는 더 나은 방법과 같은 다른 개선점에 대한 특허를 받았습니다.[50]

영국에서 에디슨과 스완 회사는 에디슨과 스완 유나이티드 전기 회사(후에 에디슨으로 알려짐)로 합병되었고, 궁극적으로 손 조명 회사로 통합되었습니다.에디슨은 처음에 이 조합에 반대했지만, 에디슨은 결국 협력할 수밖에 없었고 합병이 이루어졌습니다.결국 에디슨은 스완의 회사에 대한 모든 관심을 얻었습니다.스완은 1882년 6월 자신의 미국 특허권을 브러시 전기 회사에 팔았습니다.

1880년 1월 27일 개선된 전기 램프에 대한 토마스 에디슨의 미국 특허 0,223,898

미국 특허청은 1883년 10월 8일 에디슨의 특허가 윌리엄 소여의 선행 기술에 기초하여 무효라는 판결을 내렸습니다.소송은 몇 년 동안 계속되었습니다.결국 1889년 10월 6일, 판사는 에디슨의 "고저항 탄소 필라멘트"에 대한 전광 개선 주장이 타당하다고 판결했습니다.[51]

램프를 꺼내는 데 있어 가장 큰 어려움은 전구 내부의 습기였습니다. 전구가 켜질 때 분리되어 필라멘트를 공격하는 산소가 발생했습니다.[52]1880년대에 인산무수물은 값비싼 수은 진공 펌프와 함께 사용되었습니다.[53]하지만, 1893년쯤, 이러한 펌프가 부족했던 이탈리아의 발명가 아르투로 말리냐니는 인 증기가 남아있는 양의 물과 산소를 화학적으로 결합시키는 역할을 한다는 것을 발견했습니다.[52][53]1896년에 그는 800시간 동안 지속되는 경제적인 전구를 얻을 수 있게 해주는 소위 전구 안의 게터(getter)[28]로서 붉은 인을 도입하는 과정에 대한 특허를 받았습니다.

1897년, 독일의 물리학자이자 화학자인 발터 네른스트는 백열등의 한 형태인 네른스트 램프를 개발했습니다. 백열등은 세라믹 글로바를 사용하고 진공이나 불활성 가스 속에 인클로저를 필요로 하지 않습니다.[54][55]탄소 필라멘트 램프보다 효율이 두 배나 높은 네른스트 램프는 금속 필라멘트를 사용하는 램프에 추월당하기 전까지 잠시 인기를 끌었습니다.

금속 필라멘트, 불활성 가스

텅스텐 전구 발명가 하나만(왼쪽)과 저스트(오른쪽).
1906년 헝가리의 텅스람 전구 광고.이것은 탄소 대신 텅스텐으로 만들어진 필라멘트를 사용한 최초의 전구였습니다.비문에는 "와이어가 그려진 와이어 램프 - 파괴 불가능"이라고 적혀 있습니다.

US575002A 01 특허.1897년 12월 Alexander Lodyguine(러시아 로딘)에게 희귀 금속으로 만들어진 필라멘트에 대해 설명합니다. 그 중 텅스텐이 있었습니다.로딘은 텅스텐과 같은 희귀 금속들이 화학적으로 처리되고, 임시 염기 또는 골격 형태로서 작용하는 전기적으로 가열된 실과 같은 와이어(백금, 탄소, 금) 상에서 열-증발될 수 있는 방법을 발명하였습니다 (미국 특허 575,002).로딘은 나중에 GE에 특허권을 팔았습니다.1902년, 지멘스는 더 높은 온도에서 작동할 수 있기 때문에 심지어 흑연화된 탄소 필라멘트보다 더 효율적인 탄탈륨 램프 필라멘트를 개발했습니다.탄탈 금속은 탄소보다 저항률이 낮기 때문에 탄탈 램프 필라멘트가 상당히 길고 내부 지지부가 여러 개 필요했습니다.금속 필라멘트는 점차 사용이 짧아졌습니다. 필라멘트는 큰 느슨한 고리로 설치되었습니다.수백 시간 동안 사용된 램프는 꽤 깨지기 쉬워졌습니다.[56]금속 필라멘트는 파손 및 재용접의 특성이 있지만, 이는 일반적으로 저항을 감소시키고 필라멘트의 수명을 단축시킵니다.제너럴 일렉트릭은 탄탈륨 필라멘트를 사용할 권리를 사들여 1913년까지 미국에서 생산했습니다.[57]

1898년부터 1905년경까지 오스뮴은 칼 아우어 폰 벨스바흐에 의해 만들어진 램프의 필라멘트로도 사용되었습니다.그 금속은 너무 비싸서 중고 램프는 부분적인 외상으로 돌려받을 수 있었습니다.[58]110V 또는 220V용으로는 만들 수 없었기 때문에 표준 전압 회로에 사용하기 위해 여러 램프를 직렬로 연결했습니다.이것들은 주로 유럽에서 팔렸습니다.

텅스텐 필라멘트

1904년 12월 13일, 헝가리의 산도르 쥐스트(Sandor Just)와 크로아티아의 프란조 하나만(Franjo Hanaman)은 탄소 필라멘트보다 더 오래 지속되고 더 밝은 빛을 주는 텅스텐 필라멘트 램프에 대한 헝가리 특허(제34541호)를 받았습니다.[28]텅스텐 필라멘트 램프는 1904년 헝가리 회사 텅스람(Tungsram)에 의해 처음으로 판매되었습니다.이 유형은 많은 유럽 국가들에서 종종 텅스람 전구라고 불립니다.[59]전구에 아르곤이나 질소 같은 불활성 가스를 충전하면 진공에서 작동하는 것에 비해 텅스텐 필라멘트의 증발 속도가 느려집니다.이를 통해 더 높은 온도를 얻을 수 있으며 따라서 필라멘트 수명의 감소와 함께 더 큰 효과를 얻을 수 있습니다.[60]

1906년 윌리엄 D. Coolidge는 General Electric Company에서 일하면서 필라멘트로 만들 수 있는 소결 텅스텐으로 "덕타일 텅스텐"을 만드는 방법을 개발했습니다.[61]1911년까지 제너럴 일렉트릭은 연성 텅스텐 와이어를 가진 백열 전구를 판매하기 시작했습니다.[62]

1913년, 어빙 랭뮤어는 램프를 진공 대신 불활성 가스로 채우는 것이 발광 효율을 두 배로 증가시키고 전구의 흑화를 감소시킨다는 것을 발견했습니다.[citation needed]

1917년, 버니 리 벤보우(Burnie Lee Benbow)는 코일 필라멘트에 대한 특허를 받았습니다. 코일 필라멘트는 맨드릴을 사용하여 코일로 감겨지는 것입니다.[63][64]1921년 미우라 준이치는 하쿠네쓰샤(도시바의 전신)에서 근무하면서 코일 텅스텐 필라멘트를 이용한 이중 코일 전구를 처음 개발했습니다.당시 코일 필라멘트를 대량 생산하는 기계는 존재하지 않았습니다.하쿠네쓰샤는 1936년까지 코일 필라멘트를 대량 생산하는 방법을 개발했습니다.[65]

1924년부터 제2차 세계대전이 발발할 때까지 피버스 카르텔은 북미 이외의 전구 제조업체들의 가격과 판매 할당량을 확정하려고 시도했습니다.[66]

1925년에 미국의 화학자 마빈 핍킨은 램프 전구를 약화시키지 않고 내부에 서리를 내리는 방법에 대한 특허를 냈습니다.[67]1947년, 그는 램프의 내부를 실리카로 코팅하는 방법에 대한 특허를 냈습니다.[68]

1930년 헝가리의 임레 브로디는 램프에 아르곤이 아닌 크립톤 가스를 채우고 공기에서 크립톤을 얻는 방법을 고안했습니다.1937년 Ajka에서 폴라니와 헝가리 태생의 물리학자 Egon Orowan이 공동 설계한 공장에서 그의 발명품을 바탕으로 크립톤 충전 램프를 생산하기 시작했습니다.[69]

1964년까지, 백열등의 효율과 생산의 향상은 에디슨의 조명 시스템의 도입에 따른 비용에 비해 주어진 양의 빛을 제공하는 비용을 30배나 줄였습니다.[70]

미국에서는 백열전구 소비가 급증했습니다.1885년에는 약 300,000개의 일반 조명등이 판매되었으며, 모두 탄소 필라멘트가 장착되어 있습니다.텅스텐 필라멘트가 도입되었을 때, 미국에는 약 5천만 개의 램프 소켓이 존재했습니다.1914년에는 8,850만 개의 램프가 사용되었으며(탄소 필라멘트는 15%에 불과), 1945년까지 연간 램프 판매량은 7억 9,500만 개(1인당 연간 램프 5개 이상)였습니다.[71]

효능 및 효율성

자세한 정보:발광 효능
2200 K에서 백열등의 스펙트럼으로 대부분의 발광이 보이지 않는 적외선으로 나타남
백열 전구의 열 이미지. 22–175°C = 71–347°F.대부분의 중적외선과 극적외선은 유리에 흡수되어 찌는 듯한 온도로 가열됩니다.이는 주변 공기를 가열시켜 상승시켜 전구를 아래에서 위로 냉각시키는 데 도움을 줍니다.

일반적인 백열 전구에서 소비되는 전력의 5% 미만은 가시광선으로 변환되고, 나머지 대부분은 보이지 않는 적외선으로 방출됩니다.[1][72]전구는 소비되는 전력에 대한 가시광선 방출량(광속)의 비율인 발광 효율로 평가됩니다.[73]발광 유효성은 와트당 루멘(lumens per watt, lm/W)으로 측정됩니다.

소스의 발광 효율은 683 lm/W인 최대 발광 효능에 대한 발광 효능의 비율로 정의됩니다.[74][75]이상적인 백색 광원은 와트당 약 250 루멘을 생산할 수 있으며, 이는 발광 효율이 37%[76]에 해당합니다.

백열 전구는 주어진 양의 빛에 대해 대부분의 다른 종류의 전구보다 더 많은 전력을 소비하고 더 많은 열을 방출합니다.에어컨을 사용하는 건물에서는 백열등의 열출력이 에어컨 시스템의 부하를 증가시킵니다.[77]조명의 열이 건물의 난방 시스템을 작동시킬 필요성을 줄여주겠지만, 후자는 보통 백열등보다 낮은 비용으로 같은 양의 열을 생산할 수 있습니다.

아래 차트는 여러 종류의 백열 전구에 대한 발광 효율 및 효율을 보여줍니다.발광 효율이 긴 차트는 더 넓은 광원 배열을 비교합니다.

유형 전체 발광 효율 전체 발광 효능(lm/W)
40W 텅스텐 백열 (120V, 일반서비스) 1.9% 12.6[1]
60W 텅스텐 백열 (120V, 일반 서비스) 2.1% 14.5[1]
100W 텅스텐 백열 (120V, 일반 서비스) 2.6% 17.5[1]
유리 할로겐 2.3% 16
할로겐화석 3.5% 24
필라멘트 온도가 매우 높고 수명이 짧은 사진 및 투영 램프 5.1% 35[78]
텅스텐 필라멘트 백열전구의 이론적 최대치 7.6% 52[70]

컬러 렌더링

백열등에 의해 생성되는 빛의 스펙트럼은 동일한 온도에서 블랙 바디 라디에이터의 스펙트럼과 거의 유사합니다.[79]색상 인식의 기준으로 사용되는 광원의 기본은 정해진 온도에서 작동하는 텅스텐 백열등입니다.[80]

25 W 백열등 전구의 스펙트럼 전력 분포

형광등, 고강도 방전등, LED 램프 등의 광원은 발광 효율이 더 높습니다.이 장치들은 발광에 의해 빛을 만들어냅니다.그들의 빛은 열 공급원에 의해 생성되는 연속적인 스펙트럼 대신 보이지 않는 적외선 방출의 "꼬리"가 없는 특징적인 파장의 띠를 가지고 있습니다.스펙트럼 분포를 수정하는 형광 형광 형광체 코팅 또는 필터를 신중하게 선택하면 백열원의 외관 또는 백색광의 다른 색 온도를 모방하여 방출되는 스펙트럼을 조정할 수 있습니다.모션 픽처 조명과 같이 색상에 민감한 작업에 사용되는 경우, 이러한 소스는 백열 조명의 외관을 복제하기 위한 특정 기술을 필요로 할 수 있습니다.[81]메타머리즘은 다양한 빛의 스펙트럼 분포가 색의 지각에 미치는 영향을 설명합니다.

조명비

참고 항목:건축조명디자인

백열 전구의 초기 비용은 수명 동안 사용하는 에너지 비용에 비해 적습니다.백열 전구는 대부분의 다른 조명보다 수명이 짧으며, 교체가 불편하거나 비용이 많이 드는 경우 중요한 요소입니다.백열등 및 형광등을 포함한 일부 램프는 노화에 따라 발광량이 줄어듭니다. 이는 불편할 수도 있고, 완전 고장 전 램프 교체로 인해 유효 수명이 단축될 수도 있습니다.백열등 작동 비용을 다른 광원과 비교하려면 조명 요구 사항, 램프 비용 및 램프 교체를 위한 인건비(유효 램프 수명 고려), 사용 전기 비용, 램프 작동이 난방 및 에어컨 시스템에 미치는 영향 등이 포함되어야 합니다.주택 및 상업용 건물의 조명에 사용될 경우, 열에 의해 손실되는 에너지는 건물의 공조 시스템에 의해 요구되는 에너지를 크게 증가시킬 수 있습니다.대부분의 경우 난방 시스템에서 열을 얻는 것이 더 비용 효율적이지만,[82] 난방 시즌에는 전구에서 생성된 열이 낭비되지 않습니다.그럼에도 불구하고 1년에 걸쳐 보다 효율적인 조명 시스템을 통해 거의 모든 기후에서 에너지를 절약할 수 있습니다.[83]

사용금지조치

주요 기사:백열등 전구의 단계적 꺼짐

백열전구는 CFL이나 LED 램프와 같은 대체품보다 더 많은 에너지를 사용하기 때문에, 많은 정부가 백열전구가 달성할 수 있는 것보다 더 높은 최소 효능 기준을 설정하여 사용을 금지하는 조치를 도입했습니다.유럽연합, 미국, 러시아, 브라질, 아르헨티나, 캐나다, 호주 등에서 전구를 금지하는 조치가 시행되고 있습니다.유럽연합 집행위원회는 이 금지 조치가 경제에 50억에서 100억 유로를 기여하고 매년 40TWh의 전기를 절약해 1,500만 톤의 CO2 배출을 줄이는 것으로 계산했습니다.[84][85]

백열전구 사용을 금지하는 것에 대한 반대는 대체품의 초기 비용이 더 높고 형광등의 빛의 품질이 더 낮다는 것을 포함합니다.[86]어떤 사람들은 형광등의 건강에 미치는 영향에 대해 걱정합니다.[87]

효능 향상을 위한 노력

비할로겐 전구를 대체할 수 있는 E27 베이스의 제논 할로겐 램프

상업용 백열등의 효능을 향상시키기 위한 연구가 일부 진행되었습니다.2007년에 제너럴 일렉트릭은 고효율 백열등(HEI) 프로젝트를 발표했는데, 그들은 그들의 초기 생산 목표가 약 2배의 효율성을 목표로 했지만, 궁극적으로 현재의 백열등보다 4배나 더 효율적이라고 주장했습니다.[88][89]HEI 프로그램은 더딘 진행으로 인해 2008년에 종료되었습니다.[90][91]

Sandia National Laboratories의 미국 에너지부 연구는 처음에 광 격자 필라멘트로부터 극적으로 향상된 효율성의 가능성을 나타냈습니다.[88]그러나 이후의 연구에서는 초기에 유망한 결과가 오류가 있는 것으로 나타났습니다.[92]

다양한 국가에서 전구 효율성 향상을 의무화하는 법안에 의해 촉발된 하이브리드 백열 전구는 필립스에 의해 도입되었습니다.할로겐a Energy Saver 백열체는 이전에 낭비된 적외선을 가시광선으로 다시 방출하는 필라멘트에 반사 캡슐을 사용하여 기존 백열체보다 약 30% 더 효율적인 23lm/W를 생산할 수 있습니다.[86]이 개념은 1980년 Duro-Test가 29.8lm/W의 상용 제품으로 개척한 것입니다.[93][94]간섭 필터 또는 광결정을 기반으로 한 보다 진보된 반사기는 이론적으로 약 270 lm/W(최대 유효성의 40%)의 한계까지 더 높은 효율을 얻을 수 있습니다.[95]실험실 개념 증명 실험에서 45lm/W의 성능을 구현하여 소형 형광 전구의 효능에 근접했습니다.[95][96]

시공

백열 전구는 전구 내부에 텅스텐 와이어 필라멘트가 있는 기밀 유리 인클로저(봉투 또는 전구)로 구성되며, 이 인클로저를 통해 전류가 흐릅니다.접촉 와이어 및 2개 이상의 도체가 있는 베이스는 필라멘트에 전기적 연결을 제공합니다.백열등 전구는 일반적으로 전기 접점이 공기나 가스 누출 없이 봉투를 통과할 수 있도록 전구의 바닥에 고정된 스템 또는 글라스 마운트를 포함합니다.줄기에 박힌 작은 와이어는 필라멘트와 그 리드 와이어를 지지합니다.

전류는 일반적으로 필라멘트를 2,000 ~ 3,300 K(1,730 ~ 3,030 °C, 3,140 ~ 5,480 °F)로 가열하며, 이는 텅스텐의 녹는점인 3,695 K(3,422 °C, 6,191 °F)보다 훨씬 낮습니다.필라멘트 온도는 필라멘트 종류, 모양, 크기 및 흡입되는 전류의 양에 따라 달라집니다.가열된 필라멘트는 연속 스펙트럼에 가까운 빛을 방출합니다.방출된 에너지의 유용한 부분은 가시광선이지만, 대부분의 에너지는 근적외선 파장의 열로 발산됩니다.

전구

대부분의 전구는 투명하거나 코팅된 유리를 가지고 있습니다.코팅된 유리 전구에는 카올린 점토가 불어와 전구 내부에 정전기적으로 축적됩니다.파우더 층은 필라멘트로부터의 빛을 확산시킵니다.빛의 색을 조절하기 위해 점토에 색소를 첨가할 수 있습니다.고령 확산 전구는 빛이 비교적 은은하기 때문에 실내 조명에 많이 사용됩니다."파티 전구"에 사용되는 다양한 색, 크리스마스 트리 불빛 그리고 다른 장식용 조명을 포함한 다른 종류의 색 전구들도 만들어집니다.이것들은 유리에 코발트(파란색) 또는 크롬(녹색)과 같은 금속인 도펀트로 착색함으로써 생성됩니다.[97]네오디뮴이 함유된 유리는 때때로 더 자연스러운 빛을 제공하기 위해 사용됩니다.
  1. 유리구개요
  2. 저압 불활성 가스(아르곤, 질소, 크립톤, 크세논)
  3. 텅스텐 필라멘트
  4. 접촉 와이어(줄기에 연결됨)
  5. 접촉 와이어(줄기에서 빠짐)
  6. 지지 와이어(한 쪽 끝이 스템에 내장되어 있고 전류가 흐르지 않음)
  7. 스템(유리 마운트)
  8. 접촉 와이어(줄기에서 빠짐)
  9. 모자(소매)
  10. 단열재(비라이트)
  11. 전기 접점

일반적인 서비스 램프의 유리 전구는 200~260°C(392~500°F)의 온도에 도달할 수 있습니다.고출력 작동을 목적으로 하거나 가열용으로 사용되는 램프에는 단단한 유리 또는 융착된 석영으로 만들어진 봉투가 있습니다.[70]

전구 포락선이 누출되면 뜨거운 텅스텐 필라멘트가 공기와 반응하여 갈색 질화 텅스텐, 갈색 이산화 텅스텐, 바이올렛-블루 텅스텐 오산화물 및 노란색 삼산화 텅스텐으로 이루어진 에어로졸이 생성되고 주변 표면 또는 전구 내부에 축적됩니다.

가스충전

대부분의 현대 전구는 필라멘트의 증발을 줄이고 산화를 방지하기 위해 비활성 가스로 채워집니다.가스의 압력은 약 70 kPa (0.7 atm)입니다.[98]

기체는 필라멘트의 증발을 감소시키지만, 상당한 열 손실이 발생하지 않도록 충전물을 신중하게 선택해야 합니다.이러한 특성을 위해서는, 화학적 불활성성과 높은 원자량 또는 분자량이 바람직하다.기체 분자의 존재는 해방된 텅스텐 원자를 필라멘트로 되돌려 보내 [citation needed]증발을 줄이고 수명을 줄이지 않고 더 높은 온도에서 작동할 수 있게 합니다(또는 동일한 온도에서 작동할 경우 필라멘트 수명을 연장합니다).반면에 가스가 있으면 필라멘트로부터의 열 손실이 발생하고, 따라서 백열 감소로 인한 효율 손실이 열전도 및 열 대류에 의해 발생합니다.

초기 램프는 필라멘트를 산소로부터 보호하기 위해 진공만 사용했습니다.진공은 필라멘트의 증발을 증가시키지만 두 가지 방식의 열 손실을 제거합니다.몇몇 작은 현대식 램프들은 진공을 사용하기도 합니다.

가장 일반적으로 사용되는 채우기는 다음과 같습니다.[99]

  • 진공, 작은 램프에 사용됩니다.필라멘트의 최적의 단열 기능을 제공하지만 증발을 방지하지는 못합니다.외부 전구 표면 온도를 제한해야 하는 대형 램프에서도 사용됩니다.
  • 아르곤(93%)과 질소(7%)는 불활성성, 낮은 열전도율, 낮은 비용으로 사용되며, 질소를 첨가하여 파괴전압을 높이고[98] 필라멘트의 일부 사이에 아크가 발생하는 것을 방지하는 방법
  • 일부 고출력 램프(프로젝션 램프)에 사용되는 질소, 필라멘트 부품 또는 인입 와이어의 근접성으로 인해 더 높은 항복 전압이 필요한 경우
  • 크립톤은 원자량이 높고 열전도율이 낮기 때문에 아르곤보다 유리하지만 훨씬 높은 비용으로 인해 사용이 방해되어 대부분 작은 크기의 전구에 국한됩니다.
  • 크세논과 혼합된 크립톤, 크세논은 높은 원자량으로 인해 기체 특성을 더욱 향상시킵니다.그러나 매우 높은 비용으로 인해 사용이 제한됩니다.크세논을 사용함으로써 개선된 점은 비용에 비해 미미합니다.
  • 급속 필라멘트 냉각이 필요한 특수 점멸 램프에서 수소; 여기서는 높은 열전도율을 활용합니다.
  • 할로겐, 비활성 가스와 섞인 소량의 할로겐.이것은 백열등의 독특한 종류인 할로겐 램프에 사용됩니다.

가스 주입구에는 물의 흔적이 없어야 하며, 이로 인해 전구가 검게 변하도록 가속화됩니다(아래 참조).

필라멘트에 가까운 가스 층(랭뮤어 층이라고 함)은 정체되어 있으며, 열 전달은 전도에 의해서만 발생합니다.전구의 엔벨로프에 열을 전달하기 위해 어느 정도 거리에서만 대류가 발생합니다.

필라멘트의 방향은 효율성에 영향을 미칩니다.필라멘트에 평행한 가스 흐름, 예를 들어 수직(또는 축) 필라멘트가 있는 수직 배향 전구는 대류 손실을 감소시킵니다.

램프의 효율은 필라멘트 직경이 클수록 높아집니다.필라멘트가 얇고 전력이 낮은 전구는 충전 가스의 혜택을 덜 받기 때문에 종종 대피하기만 합니다.

탄소 필라멘트가 있는 초기 전구들은 또한 일산화탄소, 질소, 또는 수은 증기를 사용했습니다.그러나 탄소 필라멘트는 텅스텐 필라멘트보다 낮은 온도에서 작동하므로 열 손실이 모든 이점을 상쇄하기 때문에 충전 가스의 효과는 크지 않았습니다.

제조업

1902 탄탈럼 필라멘트 전구는 금속 필라멘트를 가진 최초의 전구였습니다.이건 1908년 것입니다.

초기 전구들은 힘겹게 손으로 조립되었습니다.자동 기계가 개발된 후 전구의 가격이 떨어졌습니다.Libbby의 Westlake 기계가 생산되기 시작한 1910년까지, 전구는 일반적으로 세 명의 작업자로 구성된 팀(2명의 수집가와 1명의 마스터 개퍼)이 페이스트로 코팅된 나무 또는 주철 틀에 전구를 불어 넣어 생산되었습니다.[100]시간당 약 150개의 전구가 1880년대 코닝 글라스 웍스(Corning Glass Works)에서 손으로 부는 공정에 의해 생산되었습니다.[100]

리브비 글래스가 개발한 웨스트레이크 머신은 오웬스-리브비 병을 송풍하는 기계를 각색한 것입니다.코닝 글라스 워크스는 곧 경쟁사의 자동 전구 송풍기를 개발하기 시작했는데, 이 기계 중 처음으로 생산에 사용된 것은 E-Machine이었습니다.[100]

리본기

코닝은 자동화된 전구 생산 기계를 계속 개발하여 1926년 펜실베이니아주 웰스보로 공장에 리본 기계를 설치했습니다.[101]리본 머신은 전구 생산을 자동화하려는 이전의 어떤 시도도 뛰어넘었고 21세기로 접어들면서 백열 전구를 생산하는 데 사용되었습니다.발명가 윌리엄 우즈와 코닝 글래스 웍스의 동료 데이비드 E.그레이는 1939년까지 분당 1,000개의 전구를 생산하는 기계를 만들었습니다.[100]

리본 기계는 연속적인 유리 리본을 컨베이어 벨트를 따라 통과시켜 용광로에서 가열된 다음 정확하게 정렬된 공기 노즐을 통해 컨베이어 벨트의 구멍을 통해 금형으로 송풍함으로써 작동합니다.따라서 유리 전구나 봉투가 만들어집니다.이런 종류의 일반적인 기계는 전구의 크기에 따라 시간당 50,000개에서 120,000개의 전구를 생산할 수 있습니다.[102][103]1970년대까지 전 세계 공장에 설치된 15대의 리본 기계가 백열 전구의 전체 공급을 생산했습니다.[104]필라멘트와 그 지지대는 유리 줄기 위에 조립되어 전구에 융합됩니다.공기는 전구 밖으로 펌핑되고, 스템 프레스의 배기 튜브는 화염에 의해 밀봉됩니다.그런 다음 전구를 램프 베이스에 삽입하고 전체 어셈블리를 테스트합니다.2016년 오스람-실베니아의 웰스보로 공장이 문을 닫으면서 미국에 마지막으로 남아있던 리본 기계 중 하나가 문을 닫았습니다.[104]

필라멘트

텅스텐 필라멘트를 만드는 방법

탄소는 어떤 원소보다도 높은 융점을 가지고 있으며, 탄소 아크 램프에서는 햇빛에 가까운 백열을 생성하는 것으로 입증되었습니다.그러나 탄소는 압력에 따라 녹는점에 도달하기 전에 승화되는 경향이 있고, 이로 인해 진공된 전구가 빠르게 검게 변하게 되었습니다.상업적으로 성공한 최초의 전구 필라멘트는 탄화된 종이나 대나무로 만들어졌습니다.탄소 필라멘트는 온도 저항 계수가 음의 값을 갖는데, 뜨거워지면 전기 저항이 감소합니다.이로 인해 램프는 전원 공급 장치의 변동에 민감하게 반응합니다. 전압이 조금만 상승하면 필라멘트가 가열되어 저항이 감소하고 훨씬 더 많은 전력과 열을 끌어 올 수 있기 때문입니다.

탄소 필라멘트는 강도와 균일성을 향상시키기 위해 탄화수소 증기(보통 휘발유)에서 가열함으로써 "플래시"되었습니다.금속화 또는 "흑연화"된 필라멘트를 먼저 고온으로 가열하여 흑연으로 변환하여 필라멘트를 더욱 강화하고 부드럽게 만들었습니다.이러한 필라멘트에는 금속 도체와 같은 양의 온도 계수가 있어 공급 전압의 사소한 변동에도 불구하고 램프 작동 특성이 안정화됩니다.

금속 필라멘트는 1897년에[105] 시도되었고 1904년경부터 탄소를 대체하기 시작했습니다.텅스텐은 가용 용융점이 가장 높지만 취성이 큰 장애물이었습니다.1910년까지 윌리엄 D에 의해 과정이 개발되었습니다. 텅스텐의 연성 형태를 생산하기 위한 General Electric의 Coolidge.이 공정은 텅스텐 분말을 막대 형태로 압착한 다음 소결, 스웨이지(swaging), 와이어 드로잉(wire drawing)의 여러 단계를 필요로 했습니다.매우 순수한 텅스텐이 필라멘트를 형성하여 사용이 늘어지게 되었고, 칼륨, 실리콘 및 알루미늄 산화물을 100만분의 몇백 ppm 수준(소위 AKS 텅스텐)으로 매우 작은 "도핑" 처리를 하면 텅스텐 필라멘트의 수명과 내구성이 크게 향상된 것으로 나타났습니다.[106]

현재까지도 텅스텐 필라멘트의 주요 고장 메커니즘은 확산 크리프에 의해 수용된 결정립계 슬라이딩입니다.[107]작동 중에 텅스텐 와이어는 자중의 하중에 의해 응력을 받게 되고 고온에서 발생할 수 있는 확산으로 인해 알갱이가 회전하고 미끄러지기 시작합니다.이러한 응력은 필라멘트의 변화로 인해 필라멘트가 불균일하게 처지게 되며, 이는 궁극적으로 필라멘트에 더 많은 토크를 발생시킵니다.[107]이 처짐은 필연적으로 필라멘트가 파열되어 백열 전구를 쓸모없게 만듭니다.[107]

코일 필라멘트

램프의 효율을 향상시키기 위해 필라멘트는 보통 코일로 알려진 코일 미세 와이어의 여러 코일로 구성됩니다.코일 필라멘트를 이용한 전구를 '이중 코일 전구'라고 부르기도 합니다.60와트 120볼트 램프의 경우 텅스텐 필라멘트의 코일되지 않은 길이는 보통 580밀리미터(22.8인치)[70]이고 필라멘트 직경은 0.046밀리미터(0.0018인치)입니다.코일 코일의 장점은 텅스텐 필라멘트의 증발이 코일의 직경과 동일한 직경을 가진 텅스텐 실린더의 속도라는 것입니다.코일형 필라멘트는 표면적과 발광력이 동일한 직선형 필라멘트보다 더 느리게 증발합니다.결과적으로 필라멘트는 더 뜨거워질 수 있으며, 이는 동일한 온도에서 직선 필라멘트보다 더 오래 지속되는 동시에 더 효율적인 광원을 제공합니다.

제조업체는 다양한 형태의 램프 필라멘트를 영숫자 코드로 지정합니다.[108]

200와트 백열전구의 코일 필라멘트 고배율 특성
SEM에서 탄 50와트 백열 전구의 필라멘트를 입체 모드로 제공하며, 이는 아날로그 이미지로 제공됩니다.이 이미지를 올바르게 보려면 3D 빨간색 시안 안경을 사용하는 것이 좋습니다.
50와트 백열전구를 입체 모드로 한 SEM에서 아날로그 영상으로 나타낸 필라멘트.이 이미지를 올바르게 보려면 3D 빨간색 시안 안경을 사용하는 것이 좋습니다.

전기 필라멘트는 또한 전자의 공급원으로서 형광등 및 진공관의 고온 캐소드 또는 전자 방출 전극을 가열하기 위한 진공관에 사용됩니다.전자의 공급원으로 사용될 경우, 전자 생산을 증가시키는 특수한 코팅을 가질 수 있습니다.

필라멘트 증발 감소

일반적인 작동 중에는 필라멘트의 텅스텐이 증발합니다. 더 뜨겁고 효율적인 필라멘트는 더 빨리 증발합니다.[109]이 때문에 필라멘트 램프의 수명은 효율과 수명의 균형을 이룹니다.일반 조명에 사용되는 램프의 수명은 일반적으로 1,000~2,000시간으로 설정됩니다.극장용, 사진용, 투사용 램프의 수명은 단 몇 시간에 불과할 수 있으며, 소형 형태로 높은 출력을 기대할 수 있습니다.수명이 긴 일반 서비스 램프는 효율성이 낮지만 백열등과 LED 램프가 개발되기 전에는 전구 교체가 어려운 응용 분야에서 유용했습니다.

어빙 랭무어는 진공 대신 불활성 가스가 증발을 지연시킨다는 것을 발견했습니다.정격 약 25와트 이상의 일반 백열 전구는 현재 대부분 아르곤과 질소, 또는 [110]때로는 크립톤의 혼합물로 채워져 있습니다.[111]불활성 가스는 필라멘트의 증발을 감소시키는 반면, 필라멘트로부터 열을 전도하여 필라멘트를 냉각시키고 효율을 감소시킵니다.일정한 압력과 온도에서 기체의 열전도율은 기체의 분자량과 기체 분자의 단면적에 따라 달라집니다.분자량과 단면적이 모두 높기 때문에 분자량이 높은 기체일수록 열전도율이 낮습니다.제논 가스는 분자량이 높기 때문에 효율성이 향상되지만 가격이 더 비싸기 때문에 더 작은 램프로 사용이 제한됩니다.[112]

필라멘트 노치는 필라멘트의 불균일한 증발로 인해 발생합니다.필라멘트를 따라 저항률의 작은 변화는 저항률이 높은 지점에 "핫 스팟"을 형성하게 합니다.[71] 직경이 1%만 변화하면 사용 수명이 25% 감소합니다.[70]필라멘트 저항은 온도에 크게 의존하기 때문에 온도가 높은 지점은 저항이 높아 더 많은 에너지를 발산시켜 더 뜨거워지게 합니다. 즉, 정궤환 루프입니다.이러한 핫 스팟은 필라멘트의 나머지 부분보다 더 빨리 증발하여 해당 지점의 저항을 영구적으로 증가시킵니다.이 과정은 건강해 보이는 필라멘트의 익숙한 작은 틈에서 끝납니다.

직류에서 작동하는 램프는 필라멘트 표면에 무작위 계단 모양의 불규칙성을 발생시켜 AC 작동에 비해 수명을 절반으로 줄일 수 있습니다.[113][114] 텅스텐과 레늄의 서로 다른 합금을 사용하여 효과를 방지할 수 있습니다.

가스로 채워진 전구에서 필라멘트가 끊어지면 단자 사이에 전기 아크가 형성되어 매우 무거운 전류를 끌어낼 수 있으므로 의도적으로 얇은 인입 와이어 또는 보다 정교한 보호 장치가 전구에 내장된 퓨즈로 자주 사용됩니다.[115]아크 발생 가능성을 줄이기 위해 더 많은 질소가 고전압 램프에 사용됩니다.[110]

전구 흑색화

종래의 램프에서는 증발한 텅스텐이 결국 유리 봉투의 내부 표면에 응결되어, 유리 봉투를 어둡게 합니다.진공이 포함된 전구의 경우, 봉투 전체 표면에 걸쳐 암전이 균일합니다.불활성 가스의 충전이 사용될 때, 증발된 텅스텐은 가스의 열 대류 전류로 운반되고, 포락선의 최상부에 우선적으로 증착되어 포락선의 그 부분만을 검게 만듭니다.IEC 간행물 60064에 따라 시험했을 때 정격 수명의 75%에서 초기 광출력의 93% 이하를 제공하는 백열등은 불만족스러운 것으로 간주됩니다.빛의 손실은 필라멘트 증발 및 전구 흑색화로 인해 발생합니다.[116]전구 흑화의 문제에 대한 연구는 열이온 방출(에디슨 효과), 진공관의 발명, 거울 및 기타 광학 코팅을 만드는 데 사용되는 증발 증착의 발견으로 이어졌습니다.[117][118][119]

전구 안에 있는 아주 적은 양의 수증기는 램프의 흑화를 상당히 증가시킬 수 있습니다.수증기는 뜨거운 필라멘트에서 수소와 산소로 해리됩니다.산소는 텅스텐 금속을 공격하고, 결과적으로 생성된 텅스텐 산화물 입자는 램프의 더 차가운 부분으로 이동합니다.수증기에서 나오는 수소는 산화물을 감소시켜 수증기를 개질시키고 이 물의 순환을 계속합니다.[71]500,000개 이상의 램프에 분배된 물 한 방울과 동등한 양으로 어두워짐이 크게 증가합니다.[70]지르코늄과 같은 소량의 물질이 램프 내에 게터로 배치되어 작동 중에 램프 구성 요소에서 구울 수 있는 산소와 반응합니다.[citation needed]

무겁고 튼튼한 필라멘트가 달린 극장, 프로젝션, 서치라이트, 등대 서비스에 사용되는 오래된 고출력 램프들은 봉투 안에 텅스텐 파우더를 느슨하게 담고 있었습니다.때때로 작업자는 전구를 제거하고 흔들면서 텅스텐 가루가 봉투 내부에 응축된 텅스텐의 대부분을 닦아내고 다시 검게 칠하고 램프를 밝게 했습니다.[120]

할로겐 램프

주요 기사:할로겐 램프
할로겐 램프 내부의 텅스텐 필라멘트 클로즈업좌우 두 개의 링 모양 구조는 필라멘트 지지대입니다.

할로겐 램프는 비활성 가스와 함께 낮은 압력에서 할로겐 가스를 채움으로써 필라멘트의 불균일한 증발을 줄이고 봉투의 어두워짐을 방지합니다.할로겐 사이클은 전구의 수명을 늘리고 텅스텐을 전구 내부에서 필라멘트로 재증착함으로써 전구의 어두워짐을 방지합니다.할로겐 램프는 작동 수명의 손실 없이 비슷한 전력의 표준 가스 충전 램프보다 높은 온도에서 필라멘트를 작동시킬 수 있습니다.이러한 전구는 일반 백열 전구보다 훨씬 작고, 제한된 공간에서 강렬한 조명이 필요한 곳에 널리 사용됩니다.광학 현미경용 광섬유 램프는 전형적인 응용 분야 중 하나입니다.

백열 아크 램프

백열등의 변형은 열선 필라멘트를 사용하지 않고 구형 비드 전극에 부딪힌 아크를 사용하여 열을 생성했습니다.그 후 전극은 백열 상태가 되었고, 아크는 생성되는 빛에 거의 기여하지 않았습니다.이러한 램프는 현미경과 같은 과학 기구의 투영이나 조명에 사용되었습니다.이러한 아크 램프는 상대적으로 낮은 전압에서 작동하고 텅스텐 필라멘트를 통합하여 엔벨로프 내에서 이온화를 시작했습니다.그들은 아크 램프의 강렬한 집중광을 제공했지만 작동하기가 더 쉬웠습니다.1915년경에 개발된 이 램프들은 수은과 크세논 아크 램프로 대체되었습니다.[121][122][123]

전기적 특성

파워별 유효성 비교
120볼트 램프[124] 230볼트 램프[125]
검정력(W) 출력(lm) 효능(lm/W) 출력(lm) 효능(lm/W)
5 25 5
15 110 7.3
25 200 8.0 230 9.2
40 500 12.5 430 10.8
60 850 14.2 730 12.2
75 1,200 16.0
100 1,700 17.0 1,380 13.8
150 2,850 19.0 2,220 14.8
200 3,900 19.5 3,150 15.8
300 6,200 20.7 5,000 16.7
500 8,400 16.8

힘

백열등은 역률이 1인 거의 순수 저항성 부하입니다.방전 램프나 LED 램프와 달리 소모되는 전력은 회로의 겉보기 전력과 동일합니다.백열 전구는 보통 소비되는 전력에 따라 판매됩니다.이는 주로 필라멘트의 작동 저항에 따라 달라집니다.같은 전압, 같은 유형의 두 전구의 경우, 더 높은 출력의 전구가 더 많은 빛을 제공합니다.

표는 다양한 전력에서 표준 120V 백열 전구의 대략적인 전형적인 출력(루멘 단위)을 보여줍니다.비슷한 230V 전구의 광출력은 약간 적습니다.더 낮은 전류(더 높은 전압) 필라멘트는 더 얇아지고 동일한 수명 동안 약간 더 낮은 온도에서 작동해야 하므로 에너지 효율이 떨어집니다.[126]"연백색" 전구의 내강 값은 일반적으로 동일한 전력에서 투명 전구보다 약간 낮습니다.

전류 및 저항

필라멘트의 저항은 온도에 따라 달라집니다.텅스텐 필라멘트 램프의 내한성은 작동 시 저항의 약 1/15입니다.예를 들어, 100와트, 120볼트 램프는 점등 시 저항이 144옴이지만, 냉저항은 훨씬 낮습니다([70][b]약 9.5옴).백열등은 저항성 부하이므로 간단한 위상 제어 TRIAC 조광기를 사용하여 밝기를 조절할 수 있습니다.전기 접점에는 텅스텐 램프의 높은 돌입 전류 특성을 가진 회로를 제어하도록 설계되었음을 나타내는 "T" 등급 기호가 부착될 수 있습니다.100와트, 120볼트 일반 서비스 램프의 경우 전류가 약 0.10초 만에 안정되고, 램프는 약 0.13초 후에 최대 밝기의 90%에 도달합니다.[127]

물리적 특성

안전.

텅스텐 전구의 필라멘트는 전구가 차가울 때 쉽게 깨지지 않지만, 백열 금속이 덜 단단하기 때문에 필라멘트는 뜨거울 때 더 취약합니다.전구 외부에 충격이 가해지면 필라멘트가 끊어지거나 일부가 녹거나 증발하는 전류가 급증할 수 있습니다.대부분의 현대 백열 전구에서 전구 안에 있는 전선의 일부는 퓨즈와 같은 역할을 합니다: 만일 끊어진 필라멘트가 전구 안에서 전기 단락을 일으키면, 전선의 퓨즈 부분이 녹아 전류를 차단하여 공급선이 손상되는 것을 방지합니다.

뜨거운 유리 전구는 차가운 물체와 접촉하면 파손될 수 있습니다.유리 봉투가 깨지면 전구가 붕괴되어 필라멘트가 주변 공기에 노출됩니다.공기는 보통 산화를 통해 뜨거운 필라멘트를 파괴합니다.

전구 모양

백열 전구는 다양한 모양과 크기로 나옵니다.

전구 모양과 크기 지정은 국가 표준에 나와 있습니다.A55 또는 PAR38과 같이 하나 이상의 문자 뒤에 오는 문자가 있으며, 여기서 문자는 모양과 몇 가지 특징적인 크기의 숫자를 나타냅니다.

ANSI C79.1-2002, IS 14897:2000[128] 및 JIS C 7710:1988과[129] 같은 국가 표준은 전구 모양에 대한 공통 용어를 다룹니다.

예
묘사 SI 인치 세부 사항
"표준" 전구 A60E26 A19E26 ⌀60mm(~⌀19/8in) 시리즈 전구 ⌀26mm 에디슨 나사
양초불전구 CA35 E12 CA11E12 ⌀35mm(~ ⌀11/8in)촛불모양, ⌀12mm 에디슨나사
투광등 BR95E26 BR30E26 ⌀95mm(~ ⌀30/8in)홍조등, ⌀26mm 에디슨나사
할로겐 트랙 전구 MR50 GU5.3 MR16 GU5.3 ⌀50mm(~ ⌀16/8in)다각반사경, 5.33mm간격 12V 바이핀 연결기

공통형상코드

일반 서비스
빛이 거의 모든 방향으로 방출됩니다.투명 또는 서리가 내린 상태에서 사용할 수 있습니다.
종류 : 일반(A), 버섯, 타원형(E), 기호(S), 관형(T)
120V사이즈 : A17,19,21
230V사이즈 : A55,60[c]
하이 와트 일반 서비스
200와트 이상의 램프.
종류 : 배 모양 (PS)
장식적인
샹들리에 등에 사용되는 램프촛불 크기가 작은 전구는 더 작은 소켓을 사용할 수 있습니다.
종류 : 양초(B), 꼬인양초, 휜팁양초(CA&BA), 불꽃(F), 지구본(G), 랜턴 굴뚝(H), 팬시라운드(P)
230V사이즈 : P45,G95
반사경(R)
전구 내부의 반사 코팅은 빛을 앞으로 향하게 합니다.홍수 유형(FL)은 빛을 확산시킵니다.스팟 타입(SP)은 빛을 집중시킵니다.리플렉터(R) 전구는 동일한 와트수의 일반 서비스(A)에 비해 전방 중앙 영역에 약 두 배의 광량(풋 캔들)을 배치합니다.
종류: 표준반사경(R), 볼록반사경(BR), 타원반사경(ER), 크라운실버
120V사이즈 : R16,20,25,30
230V사이즈 : R50,63,80,95[c]
포물면 알루미늄 반사판(PAR)
파라볼릭 알루미늄 반사판(PAR) 전구는 빛을 더욱 정밀하게 제어합니다.이들은 일반 서비스(A)의 약 4배에 달하는 집중광 강도를 만들어내며 리세스 및 트랙 조명에 사용됩니다.방수 케이스는 야외 공간 및 침수 설비에 사용할 수 있습니다.
120V 사이즈 : PAR 16, 20, 30, 38, 56, 64
230V 사이즈 : PAR 16, 20, 30, 38, 56, 64
다양한 지점 및 홍수 빔 스프레드에서 사용할 수 있습니다.모든 전구와 마찬가지로 숫자는 전구의 직경을 나타냅니다.1 ⁄ 8인치.따라서 PAR 16의 직경은 51mm(2인치), PAR 20의 직경은 64mm(2.5인치), PAR 30의 직경은 95mm(3.75인치), PAR 38의 직경은 121mm(4.75인치)입니다.
60와트 전구 4개 묶음
다면반사경(MR)
다면 반사경 전구는 일반적으로 크기가 작고 낮은 전압(종종 12V)에서 작동합니다.
왼쪽에서 오른쪽으로: MR16(GU10 베이스 포함), MR16(GU5.3 베이스 포함), MR11(GU4 또는 GZ4 베이스 포함)
HIR/IRC
"HIR"은 적외선 반사 코팅이 있는 램프의 GE 명칭입니다.열이 덜 빠져나가기 때문에 필라멘트가 더 뜨겁고 더 효율적으로 연소됩니다.[130]유사한 코팅에 대한 오스람(Osram)의 명칭은 "IRC"입니다.[131]

램프베이스

주요 기사:전구 소켓
40와트 전구(표준 E10, E14 및 E27 Edison 나사 베이스 포함)
백열 전구의 이중 접촉 총검 캡

대형 램프에는 나사 베이스 또는 총검 베이스가 있을 수 있으며, 베이스에 하나 이상의 접점이 있을 수 있습니다.쉘은 전기적 접촉의 역할을 할 수도 있고 기계적 지지의 역할만 할 수도 있습니다.베이오넷 베이스 램프는 진동에 의한 풀림을 방지하기 위해 자동차 램프에 자주 사용됩니다.일부 튜브형 램프는 양쪽 끝에 전기 접점이 있습니다.소형 램프에는 쐐기형 베이스와 와이어 접점이 있을 수 있으며, 일부 자동차 및 특수 용도 램프에는 와이어 연결을 위한 나사 단자가 있습니다.아주 작은 램프에는 필라멘트 지지 와이어가 램프의 밑면을 통해 연장되어 연결될 수 있습니다.바이핀 베이스는 할로겐 램프나 반사경 램프에 자주 사용됩니다.[132]

19세기 후반, 제조업체들은 호환되지 않는 램프 베이스를 다수 선보였습니다.제너럴 일렉트릭의 "마즈다" 표준 베이스 사이즈는 곧 미국 전역에서 채택되었습니다.

램프 베이스는 시멘트를 사용하여 전구에 고정하거나 유리 전구에 성형된 움푹 들어간 부분에 기계적 압착을 통해 고정할 수 있습니다.

광학 시스템에 사용하도록 설계된 램프에는 필라멘트가 광학 시스템 내에 정확하게 배치되도록 정렬 기능이 있는 베이스가 있습니다.나사 베이스 램프는 램프를 소켓에 설치할 때 필라멘트의 방향을 임의로 설정할 수 있습니다.

전구 소켓의 접점을 통해 전류가 베이스를 통해 필라멘트로 전달됩니다.소켓은 전기적 연결과 기계적 지지를 제공하며 램프가 꺼졌을 때 램프를 교체할 수 있습니다.

광출력 및 수명

참고 항목: 램프 리레이팅

백열등은 공급 전압의 변화에 매우 민감합니다.이러한 특성은 실용적이고 경제적으로 매우 중요합니다.

램프의 정격 전압 근처에 있는 공급 전압 V의 경우:

  • 광출력은 대략 V에 3.4 비례합니다.
  • 전력 소비량은 V에 1.6 거의 비례합니다.
  • 수명은 V에 −16 거의 비례합니다.
  • 색온도는 대략 V에 0.42[109] 비례합니다.

전압이 5% 감소하면 전구 수명이 두 배로 증가하지만, 전구의 광 출력은 약 16% 감소합니다.수명이 긴 전구는 교통 신호등과 같은 응용 분야에서 이러한 절충점을 활용합니다.그들이 사용하는 전기 에너지는 전구의 비용보다 더 많이 들기 때문에, 일반적인 서비스 램프는 긴 작동 수명에 걸쳐 효율성을 강조합니다.목적은 램프의 비용이 아니라 빛의 비용을 최소화하는 것입니다.[70]초기 전구는 최대 2500시간의 수명을 가졌지만, 1924년에 Phoebus 카르텔은 수명을 1000시간으로 제한하기로 합의했습니다.[133]이것이 1953년에 드러났을 때, 제너럴 일렉트릭과 다른 미국의 선도적인 제조업자들은 생명을 제한하는 것이 금지되었습니다.[134]

위의 관계는 표준 정격 조건에서 전압이 몇 % 변화하는 경우에만 유효하지만, 낮은 전압에서 작동하는 램프는 광 출력이 크게 감소하더라도 정격 전압보다 훨씬 오래 지속될 수 있음을 나타냅니다."Centennial Light"는 1901년부터 캘리포니아 리버모어에 있는 소방서에서 거의 지속적으로 타오르고 있는 것으로 기네스북이 인정하는 전구입니다.그러나 이 전구는 4와트 전구와 동등한 빛을 냅니다.1908년 9월 21일부터 텍사스에 있는 40와트 전구에 대해서도 비슷한 이야기를 할 수 있습니다.한때 유명 연예인들이 멈춰서서 빛을 받아들이는 오페라 하우스에 거주하다가 1977년 지역 박물관으로 옮겨졌습니다.[135]

사진 조명에 사용되는 광수광 램프는 수명이 다한 빛의 출력을 선호하며, 어떤 램프는 2시간 정도밖에 지속되지 않습니다.필라멘트의 온도 상한은 금속의 녹는점입니다.텅스텐은 가장 높은 녹는점인 3,695 K (3,422 °C, 6,191 °F)를 가진 금속입니다.예를 들어, 50시간 수명 프로젝션 전구는 해당 융점 아래에서 50°C(122°F)만 작동하도록 설계되었습니다.이러한 램프는 750시간 일반 서비스 램프의 경우 17.5에 비해 와트당 최대 22 루멘을 달성할 수 있습니다.[70]

전력 등급은 같지만 전압에 따라 설계된 램프는 발광 효율이 다릅니다.예를 들어, 100와트, 1000시간, 120볼트 램프는 와트당 약 17.1 루멘을 생산합니다.230V용으로 설계된 유사한 램프는 와트당 약 12.8 루멘만 생산하고 30V용으로 설계된 램프는 와트당 최대 19.8 루멘을 생산합니다.[70]저전압 램프는 동일한 전력 등급에 대해 필라멘트가 더 두껍습니다.필라멘트가 증발하기 전까지 같은 수명 동안 더 뜨겁게 달릴 수 있습니다.

필라멘트를 지지하는 데 사용된 와이어는 필라멘트를 기계적으로 더 강하게 만들지만 열을 제거하여 효율과 수명 사이에 또 다른 균형을 만들어냅니다.대부분의 일반 서비스용 120볼트 램프는 추가적인 지지선을 사용하지 않지만 "거친 서비스" 또는 "진동 서비스"를 위해 설계된 램프는 최대 5개까지 포함할 수 있습니다.저전압 램프는 더 무거운 와이어로 만들어진 필라멘트를 가지고 있으며 추가적인 지지 와이어를 필요로 하지 않습니다.

매우 낮은 전압은 리드 와이어가 필라멘트에서 너무 많은 열을 전도하므로 비효율적이므로 백열등의 실질적인 하한은 1.5V입니다.고전압용 매우 긴 필라멘트는 깨지기 쉽고 램프 베이스는 절연이 어려워지기 때문에 조명용 램프는 300볼트 이상의 정격 전압으로 제작되지 않습니다.[70]일부 적외선 발열체는 더 높은 전압을 위해 만들어졌지만, 이들은 단자가 넓게 분리된 튜브형 전구를 사용합니다.

  • The Centennial Light is the longest-lasting light bulb in the world.

    백주년 기념 전구는 세계에서 가장 오래 지속되는 전구입니다.

  • Various lighting spectra as viewed in a diffraction grating. Upper left: fluorescent lamp, upper right: incandescent bulb, lower left: white LED, lower right: candle flame.

    회절 격자에서 볼 수 있는 다양한 조명 스펙트럼.왼쪽 상단: 형광등, 오른쪽 상단: 백열등, 왼쪽 하단: 흰색 LED, 오른쪽 하단: 양초 불꽃.

참고 항목

해설서

  1. ^ 상기 램프의 대부분은 다음과 같이 설명되어 있습니다.Houston, Edwin J. & Kennely, A. E. (1896). Electric Incandescent Lighting. New York: The W. J. Johnston Company. pp. 18–42 – via Internet Archive.
  2. ^ Edison의 연구팀은 가능한 램프 필라멘트 재료의 큰 음의 온도 저항 계수를 알고 있었고 1878-1879년 동안 전류를 안정화하기 위해 자동 조절기 또는 밸러스트를 고안하는 작업을 광범위하게 수행했습니다.1879년이 되어서야 스스로 제한하는 램프를 만들 수 있다는 것을 알게 되었습니다.
  3. ^ a b 밀리미터 단위로 측정된 크기.A 시리즈 전구도 참조하십시오.

참고문헌

  1. ^ a b c d e Keefe, T.J. (2007). "The Nature of Light". Archived from the original on 23 April 2012. Retrieved 5 November 2007.
  2. ^ "High Efficiency Incandescent Lighting MIT Technology Licensing Office". tlo.mit.edu. Retrieved 19 August 2022.
  3. ^ Vincenzo Balzani, Giacomo Bergamini, Paola Ceroni, Light: 매우 특이한 반응물 및 생성물In: Angewandte Chemie International Edition 54, Issue 39, (2015), 11320–11337, Doi:10.1002/anie.201502325
  4. ^ Friedel & Israel (2010), p. 115–117.
  5. ^ Hughes, Thomas P. (1977). "Edison's method". In Pickett, W. B. (ed.). Technology at the Turning Point. San Francisco: San Francisco Press. pp. 5–22.
  6. ^ Hughes, Thomas P. (2004). American Genesis: A Century of Invention and Technological Enthusiasm (2nd ed.). Chicago: University of Chicago Press. ISBN 978-0-22635-927-4.
  7. ^ Josephson, Matthew (1959). Edison: a biography. McGraw Hill. ISBN 0-471-54806-5.
  8. ^ Blake-Coleman, B. C. (Barrie Charles) (1992). Copper Wire and Electrical Conductors – The Shaping of a Technology. Harwood Academic Publishers. p. 127. ISBN 3-7186-5200-5. Archived from the original on 6 December 2017.
  9. ^ Jones, Bence (2011). The Royal Institution: Its Founder and Its First Professors. Cambridge University Press. p. 278. ISBN 978-1108037709.
  10. ^ "Popular Science Monthly (Mar-Apr 1879)". Wiki Source. Archived from the original on 10 September 2015. Retrieved 1 November 2015.
  11. ^ 데이비스, LJ "플리트 파이어"아케이드 출판사, 뉴욕, 2003ISBN 1-55970-655-4
  12. ^ Houston & Kennely (1896), 2장.
  13. ^ Challoner, Jack; et al. (2009). 1001 Inventions That Changed The World. Hauppauge NY: Barrons Educational Series. p. 305. ISBN 978-1844036110.
  14. ^ Friedel & Israel (2010), p. 91.
  15. ^ Houston & Kennely (1896), p. 24.
  16. ^ 프리델과 이스라엘 (2010), p. 7.
  17. ^ 찰스 D. Wrege J.W. Starr: 신시내티의 잊혀진 천재, 신시내티 역사학회 회보 34 (1976년 여름): 102–1202010년 2월 16일 회수.
  18. ^ Derry, T.K.; Williams, Trevor (1960). A Short History of Technology. Oxford University Press. ISBN 0-486-27472-1.
  19. ^ "존 웰링턴 스타"2010년 2월 16일 회수.
  20. ^ Conot, Robert (1979). A Streak of Luck. New York: Seaview Books. pp. 120–121. ISBN 0-87223-521-1.
  21. ^ 에디슨 전등 vs. United States Electric Lighting Co., Federal Reporter, F1, Vol. 47, 1891, p. 457.
  22. ^ A. de Lodyguine에 의한 미국 특허 575,002 백열등용 일루미넌트.1893년 1월 4일 신청
  23. ^ "Alexander de Lodyguine – Google keresés". google.com. Archived from the original on 23 August 2021. Retrieved 18 October 2020.
  24. ^ "Patent no. 3738. Filing year 1874: Electric Light". Library and Archives Canada. Archived from the original on 19 June 2013. Retrieved 17 June 2013.
  25. ^ "Henry Woodward and Mathew Evans Lamp retrieved 2010 February 16". frognet.net. Archived from the original on 19 February 2005.
  26. ^ https://ilglobo.com/news/alessandro-crutos-incandescent-light-bulb-33135/[데드링크]
  27. ^ 한스-크리스티안 로데: 괴벨-레전드의 죽음 – 캄품의 죽음 에르핀둥 데르 글뤼람페.Zu Clampen, Springe 2007, ISBN 978-3-86674-006-8 (독일어, 논문)
  28. ^ a b c Guarnieri, M. (2015). "Switching the Light: From Chemical to Electrical" (PDF). IEEE Industrial Electronics Magazine. 9 (3): 44–47. doi:10.1109/MIE.2015.2454038. hdl:11577/3164116. S2CID 2986686. Archived (PDF) from the original on 14 February 2022. Retrieved 2 September 2019.
  29. ^ a b Swan, K R (1946). Sir Joseph Swan and the Invention of the Incandescent Electric Lamp. Longmans, Green and Co. pp. 21–25.
  30. ^ a b "Dec. 18, 1878: Let There Be Light — Electric Light". WIRED. 18 December 2009. Archived from the original on 21 October 2016.
  31. ^ R.C. Chirnside.Joseph Wilson Swan FRS 경 – 뉴캐슬어폰타인 1979의 문학과 철학 학회.
  32. ^ "사보이 극장", 더 타임즈, 1881년 10월 3일
  33. ^ "Electric lighting". Newcastle University Library. 23 October 2013. Archived from the original on 6 June 2014.
  34. ^ Joseph William Swan FRS 경(RSC National Chemical Landmark)[circular 참조]
  35. ^ 미국 특허 0,214,636
  36. ^ Burns, Elmer Ellsworth (1910). The story of great inventions. Harper & Brothers. p. 123.
  37. ^ Israel, Paul (1998). Edison: a Life of Invention. Wiley. p. 186.
  38. ^ "Thomas Edison: Original Letters and Primary Sources". Shapell Manuscript Foundation. Archived from the original on 19 January 2012.
  39. ^ a b 미국 특허 0,223,898 1880년 1월 27일 부여
  40. ^ Levy, Joel (2002). Really useful: the origins of everyday things. New York: Firefly Books. p. 124. ISBN 9781552976227. bamboo filament edison patent 1200.
  41. ^ Belyk, Robert C. (2001). Great Shipwrecks of the Pacific Coast. New York: Wiley. ISBN 0-471-38420-8.
  42. ^ Jehl, Francis (1936). Menlo Park reminiscences, Volume 2. Edison's institute. p. 564. Archived from the original on 3 January 2021. Retrieved 18 October 2020.
  43. ^ Dalton, Anthony (2011). A Long, Dangerous Coastline: Shipwreck Tales from Alaska to California. Heritage House Publishing Company. p. 63. ISBN 9781926936116. Archived from the original on 22 May 2020. Retrieved 18 October 2016.
  44. ^ a b "Reports of Companies". Electrical Engineer, Volume 10. Electrical Engineer. 16 July 1890. p. 72. Archived from the original on 26 January 2017. Retrieved 18 October 2016. The Consolidated Company was the successor of the Electro-Dynamic Light Company of New York, the first company organized in the United States for the manufacture and sale of electric incandescent lamps, and the owner of a large number of patents of date prior to those upon which rival companies were depending. ... The United States Electric Lighting Company was organized in 1878, a few weeks after the Electro-Dynamic Company
  45. ^ a b "Electric Light News". Electrical Review, Volume 16. Delano. 19 July 1890. p. 9. Archived from the original on 27 January 2017. Retrieved 18 October 2016. The United States Electric Lighting Company was organized in 1878, a few weeks after the Electro-Dynamic Light Company
  46. ^ "The Westinghouse Electric Company". Western Electrician. Electrician Publishing Company. 19 July 1890. p. 36. Archived from the original on 27 January 2017. Retrieved 18 October 2016. The United States Electric Lighting Company was organized in 1878 a few weeks after the Electro-Dynamic company, and was the successor of the oldest company in the United States for the manufacture of electric power apparatus
  47. ^ 미국 전기의 국립 사이클로피디아, 제6권 1896, 페이지 34
  48. ^ Kautonen, Mika (18 November 2015). "A history of continuous change and innovation". Smart Tampere Ecosystem. Archived from the original on 9 December 2021. Retrieved 9 December 2021.
  49. ^ Lewis H. Latimer에 의한 미국 특허 252, 386 탄소 제조 공정1881년 2월 19일 신청
  50. ^ 푸체, 레이본, 인종차별시대의 흑인 발명가: 그랜빌 T. Woods, Lewis H. Latimer, 그리고 Shelby J. Davidson.) (Johns Hopkins University Press, Baltimore & London, 2003, pp. 115–116).ISBN 0-8018-7319-3
  51. ^ 콘솔. 일렉.라이트 코브 맥키스포츠 라이트 주식회사, 40 F. 21 (C.C.W.D. Pa. 1889) aff'd, 159 U.S. 465, 16 S. Ct. 75, 40 L. Ed. 221 (1895)
  52. ^ a b c "Getters". Lamptech.co.uk. Retrieved 18 August 2022.
  53. ^ a b "2yr.net - Antique & Vintage Light Bulb Collection Museum - History of the Incandescent Lamp - by John W. Howell and Henry Schroeder (1927) Chapter 4: The Vacuum, Getters and the Gas Filled Lamp".
  54. ^ Mills, Allan (June 2013). "The Nernst Lamp. Electrical Conductivity in Non-Metallic Materials". ERittenhouse. 24 (1). Archived from the original on 17 July 2013.
  55. ^ "Walther Nernst Chronology". nernst.de. Archived from the original on 22 February 2015. Retrieved 18 January 2015.
  56. ^ I. C. S. 참고 도서관 4B권, Scranton, 국제 교과서 회사, 1908, ISBN 없음
  57. ^ "GE Tantalum Filament 25W of American Design". Museum of Electric Lamp Technology. Archived from the original on 13 November 2012. Retrieved 17 June 2013.
  58. ^ "The Osmium Filament Lamp". frognet.net. Archived from the original on 12 October 2008.
  59. ^ "The History of Tungsram" (PDF). Archived from the original (PDF) on 30 May 2005.
  60. ^ Giridharan, M. K. (2010). Electrical Systems Design. New Delhi: I. K. International. p. 25. ISBN 9789380578057. Archived from the original on 2 January 2016.
  61. ^ Briant and, C.L.; Bewlay, Bernard P. (1995). "The Coolidge Process for Making Tungsten Ductile: The Foundation of Incandescent Lighting". MRS Bulletin. 20 (8): 67–73. doi:10.1557/S0883769400045164. S2CID 138257279.
  62. ^ Nair, Govind B.; Dhoble, Sanjay J. (9 July 2020). The Fundamentals and Applications of Light-Emitting Diodes: The Revolution in the Lighting Industry. Woodhead Publishing. p. 22. ISBN 978-0-12-823161-6. Archived from the original on 17 August 2021. Retrieved 5 August 2021.
  63. ^ "Burnie Lee Benbow". frognet. Archived from the original on 12 June 2012. Retrieved 19 February 2017.
  64. ^ Benbow, B.L., 미국 특허 1247068: "Filment", 1913년 10월 4일 출원
  65. ^ "Trial Production of the World's First Double-Coil Bulb". Toshiba. TOSHIBA CORP. Archived from the original on 19 February 2017. Retrieved 19 February 2017.
  66. ^ Markus Krajewski (24 September 2014). "The Great Lightbulb Conspiracy". IEEE Spectrum. Archived from the original on 29 October 2017. Retrieved 3 November 2017.
  67. ^ Payne, Kenneth Wilcox (1927). "A $10,000 Accident". Popular Science. New York City: Bonnier Corporation. p. 24. Archived from the original on 4 February 2021. Retrieved 31 July 2020.
  68. ^ Bonnier Corp (March 1949). "Popular Science". The Popular Science Monthly. Bonnier Corporation: 125. ISSN 0161-7370. Archived from the original on 4 February 2021. Retrieved 4 January 2021.
  69. ^ "Ganz and Tungsram – the 20th century". Archived from the original on 30 March 2009.
  70. ^ a b c d e f g h i j k 백열등, 간행물 번호 TP-110, 제너럴 일렉트릭 컴퍼니, 넬라 파크, 클리블랜드, 오하이오 (1964) pg. 3
  71. ^ a b c Raymond Kane, Heinz Sell Revolution in lamp: 50년 진보 연대기 (제2판), The Fairmont Press, Inc. 2001 ISBN 0-88173-378-4 페이지 37, 표 2-1
  72. ^ Vincent Pegoraro의 디지털 이미지 합성 핸드북 - CRC Press 2017 690페이지
  73. ^ IEEE Standard 100: definition of luminous efficacy. p. 647.
  74. ^ "End of Incandescent Light Bulb". yuvaengineers.com. 23 June 2012. Archived from the original on 7 March 2017. Retrieved 7 March 2017.
  75. ^ "The Energy Efficiency of Light Bulbs Today Compared to the Past". kse-lights.co.uk. 13 February 2017. Archived from the original on 7 March 2017. Retrieved 7 March 2017.
  76. ^ Murphy, Thomas W. (2012). "Maximum spectral luminous efficacy of white light". Journal of Applied Physics. 111 (10): 104909–104909–6. arXiv:1309.7039. Bibcode:2012JAP...111j4909M. doi:10.1063/1.4721897. S2CID 6543030.
  77. ^ 피터 룬드, 헬싱키 공과대학, 2007년 10월 23일 헬싱키 사노마에서 p. C5.
  78. ^ Klipstein, Donald L. (1996). "The Great Internet Light Bulb Book, Part I". Archived from the original on 2 May 2006.
  79. ^ "Incandescent Lamps". edisontechcenter.org. Archived from the original on 14 March 2013.
  80. ^ 야노스 샨다(ed), 측색: CIE 시스템의 이해, John Wiley & Sons, 2007 ISBN 0470175621 44페이지
  81. ^ 블레인 브라운, 영화 및 비디오 조명, Routledge, 2018, ISBN 0429866666 Chapter 7
  82. ^ "Efficient lighting equals higher heat bills: study". CBC News. 4 March 2009. Archived from the original on 14 February 2011.
  83. ^ Anil Parekh (January 2008). "Benchmarking Home Energy Savings from Energy-Efficient Lighting" (PDF). Canada Mortgage and Housing Corporation. Archived from the original (PDF) on 30 January 2016. Retrieved 14 January 2016.
  84. ^ 니콜라스 A.A.하워스, 얀 로젠우: 독일의 제도적 진화와 단계적 백열조명 금지In: Energy Policy 67, (2014), 737–746, Doi:10.1016/j.enpol. 2013.11.060.
  85. ^ "Frequently asked questions about the regulation on ecodesign requirements for non-directional household lamps". European Commission - European Commission. Retrieved 19 August 2022.
  86. ^ a b Leora Broydo Vestel (6 July 2009). "Incandescent Bulbs Return to the Cutting Edge". The New York Times. Archived from the original on 12 May 2011.
  87. ^ "Light Sensitivity, Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks" (PDF). Director-General for Health and Consumers, European Commission. 2008. pp. 26–27. Archived (PDF) from the original on 12 November 2008. Retrieved 31 August 2009.
  88. ^ a b Daley, Dan (February 2008). "Incandescent's Not-So-Dim Future". Projection, Lights & Staging News. Vol. 09, no. 1. Timeless Communications Corp. p. 46. Archived from the original on 6 March 2014. Retrieved 17 June 2013.
  89. ^ Freeman, Kim (23 February 2007). "GE Announces Advancement in Incandescent Technology; New High-Efficiency Lamps Targeted for Market by 2010" (Press release). Business Wire. Archived from the original on 16 May 2013.
  90. ^ Hamilton, Tyler (22 April 2009). "Why the brightest idea needs tinkering". Toronto Star. Archived from the original on 20 June 2013.
  91. ^ Rahim, Saqib (28 June 2010). "The Incandescent Bulb Heads Offstage After Century-Long Performance". The New York Times. Archived from the original on 18 May 2013.
  92. ^ "Revolutionary tungsten photonic crystal could provide more power for electrical devices". Sandia National Laboratories. 7 July 2003. Archived from the original on 21 February 2013.
  93. ^ "Prototype Heat-Mirror Tungsten Lamp". Smithsonian Museum of American History. Archived from the original on 23 December 2015.
  94. ^ "Energy Efficient Incandescent Lamp: Final Report". Lawrence Berkeley National Laboratory. April 1982. {{cite journal}}:저널 요구사항 인용 journal=(도움말)
  95. ^ a b Ilic, Ognjen (2016). "Tailoring high-temperature radiation and the resurrection of the incandescent source" (PDF). Nature Nanotechnology. 11 (4): 320–4. Bibcode:2016NatNa..11..320I. doi:10.1038/nnano.2015.309. hdl:1721.1/109242. OSTI 1371442. PMID 26751172. Archived from the original on 14 February 2022. Retrieved 23 September 2019.
  96. ^ McGrath, Matt (12 January 2016). "New development could lead to more effective lightbulbs". BBC News. Archived from the original on 13 January 2016.
  97. ^ "Lamp Material Information Sheet – Incandescent Lamp" (PDF). Archived (PDF) from the original on 21 May 2013. Retrieved 20 May 2013.
  98. ^ a b "Argon (Ar) Properties, Uses, Applications Argon Gas and Liquid Argon". Gas Properties, Uses, Applications. Universal Industrial Gases, Inc. Archived from the original on 4 February 2012.
  99. ^ Ropp, Richard C. (22 October 2013). The Chemistry of Artificial Lighting Devices. Elsevier Science. ISBN 978-0080933153. Archived from the original on 6 December 2017.
  100. ^ a b c d Graham, Margaret B. W.; Shuldiner, Alec T. (2001). Corning and the craft of innovation. Oxford [England]: Oxford University Press. pp. 85–95. ISBN 0195140974. OCLC 45493270.
  101. ^ Innovations in glass. Corning, New York: Corning Museum of Glass. 1999. p. 52. ISBN 0872901467. OCLC 42012660.
  102. ^ "Light Bulb: How Products are Made". Archived from the original on 14 September 2010.
  103. ^ "Running the ribbon machine: Stories from the team". Behind the Glass. 9 January 2018. Archived from the original on 8 February 2019. Retrieved 14 May 2018.
  104. ^ a b "The machine that lit up the world". Behind the Glass. 27 January 2017. Archived from the original on 1 January 2018. Retrieved 14 May 2018.
  105. ^ "Tungsten Wire History". 4 December 2020.
  106. ^ 2장 텅스텐 와이어 제조에 숨겨진 칼륨 비밀
  107. ^ a b c Raj, R.; King, G. W. (1 July 1978). "Life Prediction of Tungsten Filaments in Incandescent Lamps". Metallurgical Transactions A. 9 (7): 941–946. Bibcode:1978MTA.....9..941R. doi:10.1007/BF02649838. ISSN 1543-1940. S2CID 135784495.
  108. ^ 도날드 지Pink, H. Wayne Beatty, 전기 기술자 표준 핸드북, 11판, McGrow Hill, 1978 ISBN 0-07-020974-X, 22-5페이지
  109. ^ a b 도날드 지 핑크와 H.Wayne Beaty, 전기 엔지니어 표준 핸드북, 11판, McGraw-Hill, 뉴욕, 1978, ISBN 0-07-020974-X, 페이지 22–8
  110. ^ a b John Kaufman (ed.), IES 조명 핸드북 1981 참조권, 북미 조명 공학회, 뉴욕, 1981 ISBN 0-87995-007-2 페이지 8-6
  111. ^ Burgin. 조명 연구 및 기술 1984 16.261-72
  112. ^ Lipstein, Don. "Premium Fill Gasses". Archived from the original on 11 October 2011. Retrieved 13 October 2011.
  113. ^ "Miniature Lamps: Technical Information". Toshiba Lighting & Technology Corporation. Archived from the original on 26 February 2019. Retrieved 25 February 2019.
  114. ^ John Kaufman (ed.), IES 조명 핸드북 1981 참조권, 북미 조명 공학회, 뉴욕, 1981 ISBN 0-87995-007-2 페이지 8-9
  115. ^ Hunt, Robert (2001–2006). "Glass Blowing for Vacuum Devices – Lamp Autopsy". Teralab. Archived from the original on 11 March 2007. Retrieved 2 May 2007.
  116. ^ IEC 60064 가정용 및 유사한 일반 조명용 텅스텐 필라멘트 램프.
  117. ^ Preece, William Henry (1885). "On a peculiar behaviour of glow lamps when raised to high incandescence". Proceedings of the Royal Society of London. 38 (235–238): 219–230. doi:10.1098/rspl.1884.0093. Archived from the original on 26 June 2014. 229페이지의 "에디슨 효과"라는 용어를 앞에 붙입니다.
  118. ^ Josephson, M. (1959). Edison. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-033046-7.
  119. ^ D. M. Mattox의 진공도장기술의 기초 - 스프링거 2004 37페이지
  120. ^ John Kaufman (ed.), IES 조명 핸드북 1981 참조권, 북미 조명 공학회, 뉴욕, 1981 ISBN 0-87995-007-2 페이지 8-10
  121. ^ "Incandescent Arc Lamps". Museum of Electric Lamp Technology. 2004. Archived from the original on 1 August 2013.
  122. ^ G. 아른클리프 퍼시벌, 전등 산업, 아이작 피트먼 경과 아들들, 주식회사.London, 1920 pp. 73–74, 인터넷 아카이브에서 이용 가능
  123. ^ S. G. Starling, 기술 전기학 개론, McMillan and Co., Ltd., London 1920, pp. 97-98, 인터넷 아카이브에서 이용 가능, Pointolite 램프의 좋은 도식도
  124. ^ Wells, Quentin (2012), Smart Grid Home, p. 163, ISBN 978-1111318512, archived from the original on 17 August 2021, retrieved 8 November 2012
  125. ^ Häberle, Häberle, Jöckel, Krall, Schiemann, Schmitt, Tkotz (2013), Tabellenbuch Elektrotechnik (in German) (25. ed.), Haan-Gruiten: Verlag Europa-Lehrmittel, p. 190, ISBN 978-3-8085-3227-0{{citation}}: CS1 유지 : 여러 이름 : 저자 목록 (링크)
  126. ^ "Light and Lighting Fun Facts". donklipstein.com. Archived from the original on 20 July 2013.
  127. ^ Friedel & Israel (2010), pp. 22–23.
  128. ^ "IS 14897 (2000): Glass Bulb Designation System for Lamps — Guide". New Delhi: Bureau of Indian Standards. pp. 1, 4. Retrieved 3 July 2018.
  129. ^ JIS C 7710:1988 電球類ガラス管球の形式の表し方 (in Japanese). Archived from the original on 11 November 2016. Retrieved 21 March 2017.
  130. ^ "Lighting Resources". GE Lighting North America. Archived from the original on 3 July 2007.
  131. ^ "IRC Saver calculator". Osram. Archived from the original on 23 December 2008.
  132. ^ "Single-Ended Halogen Bases". Bulbster.com. Archived from the original on 19 September 2013. Retrieved 17 June 2013.
  133. ^ Krajewski, Markus (24 September 2014). "The Great Lightbulb Conspiracy". IEEE Spectrum. IEEE. Archived from the original on 6 November 2014.
  134. ^ "Tests shine light on the secret of the Livermore light bulb". 6 February 2011. Archived from the original on 10 March 2012.
  135. ^ "Watts Up? – A parting look at lighting". Archived from the original on 7 February 2009.

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 백열전구와 관련된 미디어가 있습니다.