钨丝的升华与气化

灯丝的加热是靠带电粒子在灯丝内流动时，将电能藉由碰撞转换为灯丝的热能。灯丝的温度会逐渐升高直到输入的热能与灯丝的热辐射功率相等时，达到热平衡。

最早期的灯丝，是采用碳（碳）与白金（铂）。碳原本是最有希望的材料，1879年爱迪生曾经试用碳灯丝且使用了数百小时。虽然“碳”有极高的熔点 （3550℃），但是却有着低的“升华”温度。在低温时直接由固体升华为气态，因此很容易消耗，使用寿命短。而且必须完全隔绝空气（会在空气内燃烧）。目 前几乎都是使用熔点为（3410℃）的钨丝，优点是低于熔点时其“升华”的速率较低。因此可以加热到较“碳丝”更高的温度。钨丝一样会在空气中燃烧，因此 需要灯泡抽成真空。

为了使更多的电能能够转换成热能，必须要增加“钨丝”的电阻，因此想方法使其增长且变细。如右图，60瓦特的钨丝直径约25微米（25微米，约头发直径的 的1/4）长度约2公尺（没错），缠绕成仅2公分长的细圈。为了减少最后灯丝直线长度，通常灯丝都是先绕成直径0.25毫米（厘米）的圈圈，再绕成螺旋状 的灯丝（由于制造不易，直到1937年才成功制成）

为了避免灯丝的升华，灯泡内注入了惰性气体，这些气体主要为氩气（argon）并且不包含氧气。藉由碰撞使部份气化的钨原子能够重回灯丝。虽然惰性气体增 加了灯丝的使用寿命，但是也付出了一些代价。原本真空的灯泡内由于惰性气体的存在增加了热的传导与对流，带走了能量，于是降低了平衡的温度。升华的钨气于 惰性气体内形成微弱的粒子也藉由对流在灯泡内表面形成黑点。

由于氪气是较不良的热传导体，灌充氪气的灯泡比一般灌氩气的灯泡有更高的效率发光，但是氪气仅占大气中百万分之一的含量，因此制作成本高出较多。

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