地球上光明与黑暗交替出现,但是人类对光明的追求从未止步,所以人们对于制造可见光源的努力也从未停止。在古代,人们利用火来照明,无论是燃烧火把、点蜡烛,还是烧煤油灯,燃烧过程形成的火光,在黑暗中给了人们光明。
随着电气时代的到来,人们开始探索如何用电来发光。当电流通过细长导体时,由于细长导体电阻较大,电流经过会使导体逐渐放热,当导体的温度达到2000℃以上时,就会发出明亮的白光,从而可以作为照明设备,这就是白炽灯泡的工作原理,里面的细长导体就是灯丝。
从白炽灯泡的工作原理我们知道, 灯丝具有导电且耐高温的特性。
美国发明大王爱迪生首先尝试将竹丝碳化成碳丝作为灯丝来制作灯泡,虽然碳有很高的熔点(3500℃以上)且导电性能良好,但是碳很容易被氧气氧化,且碳在高温环境中容易升华,也就是“挥发”得很快,因此大大缩短了碳丝灯泡的使用寿命。为了抑制碳的升华,碳丝不能在过高的温度下使用,这使得碳丝灯泡的亮度受到极大限制。在灯泡内部填充惰性气体(氮气、氩气等)或者直接抽至真空,虽然抑制了氧化,在一定程度上延长了白炽灯泡的使用寿命,但是依然无法抑制升华,故而碳丝灯泡只有数百小时的使用寿命。但即便碳丝灯泡具有诸多缺点,它也依然让人类第一次冲破了黑夜的束缚,活动不再受到时间的限制,极大推动了人类文明向前发展。