鎢絲的昇華與氣化

燈絲的加熱是靠帶電粒子在燈絲內流動時，將電能藉由碰撞轉換為燈絲的熱能。燈絲的溫度會逐漸升高直到輸入的熱能與燈絲的熱輻射功率相等時，達到熱平衡。

最早期的燈絲，是採用碳（碳）與白金（鉑）。碳原本是最有希望的材料，1879年愛迪生曾經試用碳燈絲且使用了數百小時。雖然“碳”有極高的熔點 （3550℃），但是卻有著低的“昇華”溫度。在低溫時直接由固體昇華為氣態，因此很容易消耗，使用壽命短。而且必須完全隔絕空氣（會在空氣內燃燒）。目 前幾乎都是使用熔點為（3410℃）的鎢絲，優點是低於熔點時其“昇華”的速率較低。因此可以加熱到較“碳絲”更高的溫度。鎢絲一樣會在空氣中燃燒，因此 需要燈泡抽成真空。

為了使更多的電能能夠轉換成熱能，必須要增加“鎢絲”的電阻，因此想方法使其增長且變細。如右圖，60瓦特的鎢絲直徑約25微米（25微米，約頭髮直徑的 的1/4）長度約2公尺（沒錯），纏繞成僅2公分長的細圈。為了減少最後燈絲直線長度，通常燈絲都是先繞成直徑0.25毫米（釐米）的圈圈，再繞成螺旋狀 的燈絲（由於製造不易，直到1937年才成功製成）

為了避免燈絲的昇華，燈泡內注入了惰性氣體，這些氣體主要為氬氣（argon）並且不包含氧氣。藉由碰撞使部份氣化的鎢原子能夠重回燈絲。雖然惰性氣體增 加了燈絲的使用壽命，但是也付出了一些代價。原本真空的燈泡內由於惰性氣體的存在增加了熱的傳導與對流，帶走了能量，於是降低了平衡的溫度。昇華的鎢氣於 惰性氣體內形成微弱的粒子也藉由對流在燈泡內表面形成黑點。

由於氪氣是較不良的熱傳導體，灌充氪氣的燈泡比一般灌氬氣的燈泡有更高的效率發光，但是氪氣僅占大氣中百萬分之一的含量，因此製作成本高出較多。

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