本發(fā)明屬于照明技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種鎢絲照明燈技術(shù),具體涉及一種鎢基石墨烯燈泡。
背景技術(shù):
現(xiàn)在通常所說的電燈即指白熾燈, 白熾燈是將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài),利用熱輻射發(fā)出可見光的電光源。自1879年,美國的托馬斯·愛迪生制成了碳化纖維(即碳絲)白熾燈以來,經(jīng)人們對燈絲材料、燈絲結(jié)構(gòu)、充填氣體的不斷改進(jìn),白熾燈的發(fā)光效率也相應(yīng)提高。人類使用白熾燈泡已有128年的歷史了,提到白熾燈,大家自然會想到大發(fā)明家愛迪生,他為了找尋白熾燈絲的材料,試驗(yàn)過6000多種材料,最終用炭精絲試驗(yàn)出了第一只真正意義上的白熾燈,使用了45小時之后燈絲才熔斷,后來經(jīng)過愛迪生和后來者的不斷改進(jìn),白熾燈才有了今天3000小時以上的壽命。
愛迪生發(fā)明白熾燈為人類文明的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn),給人類帶來了光明。但白熾燈與當(dāng)今的熒光節(jié)能燈,LED節(jié)能燈相比,其發(fā)光原理,發(fā)光與電能效率低下,壽命也比較短,發(fā)熱量以及安全性方面,均不可與熒光節(jié)能燈、LED燈相比。但是熒光節(jié)能燈需要電子觸發(fā)器和汞污染,LED燈也要電子整流和散熱裝置,這樣目前節(jié)能燈泡存在污染和電子器件較多,容易故障且成本較高,尋找一種更節(jié)能環(huán)保的光源,是當(dāng)下照明領(lǐng)域期待解決的問題。
石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,迄今為止,研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌,當(dāng)施加外部機(jī)械力時,碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力,也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強(qiáng),在常溫下,即使周圍碳原子發(fā)生擠撞,石墨烯中電子受到的干擾也非常小,同時,石墨烯是世上最薄也是最堅(jiān)硬的納米材料 ,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300 W/(m·K),高于碳納米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15 000 cm2 /(V·s),又比納米碳管或硅晶體高,而電阻率只約10-6 Ω·cm,比銅或銀更低,為世上電阻率最小的材料。因?yàn)樗碾娮杪蕵O低,電子跑的速度極快,石墨烯是世界上導(dǎo)電性最好的材料,電子在其中的運(yùn)動速度達(dá)到了光速的1/300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動速度。
目前,一個由美國哥倫比亞大學(xué),韓國首爾國立大學(xué)(SNU)以及韓國標(biāo)準(zhǔn)與科學(xué)研究院(KRISS)的研究人員組成的聯(lián)合小組報(bào)告稱他們首次實(shí)現(xiàn)了石墨烯發(fā)光。石墨烯僅有一個原子厚度,是碳的理想晶體形式。研究組再小片石墨烯連接到金屬電極上,使其懸空于基底材料上方并加載一定的電流使其加熱。
通過測量石墨烯材料光源的光譜,研究組可以測算出其溫度約為2500攝氏度左右,足以使其發(fā)出明亮的可見光。這項(xiàng)研究的第一作者,哥倫比亞大學(xué)霍恩教授小組的博士后金德勇(音譯:YoungDuckKim)表示:“從這一單原子厚度的石墨烯材料發(fā)出的可見光強(qiáng)度很高,甚至不需要使用任何放大設(shè)備,直接用裸眼就能看到?!眳⑴c這項(xiàng)研究工作的一名韓國標(biāo)準(zhǔn)與科學(xué)研究院高級研究員表示:“在最高的溫度下,電子溫度遠(yuǎn)高于石墨烯晶格的聲振動模式,因此只需要較少的能量便能實(shí)現(xiàn)可見光波段發(fā)光。這些獨(dú)特的熱性質(zhì)使我們可以將石墨烯材料加熱到相當(dāng)于太陽表面一半的溫度并實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)燈絲材料高出1000倍的發(fā)光效率?!?/p>
這是一個可喜的技術(shù)突破,但是如何讓石墨烯燈走向?qū)嵱谜彰黝I(lǐng)域,還有一段漫長的路要走,本技術(shù)正是在上述技術(shù)基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)白熾燈和石墨烯燈的完美結(jié)合進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和嘗試。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決目前白熾燈、節(jié)能燈和LED燈存在的問題,提高白熾燈的光效和使用壽命,減少節(jié)能燈和LED燈的控制電路和散熱效果等問題,本發(fā)明提供一種鎢基石墨烯燈泡,以亟解決上述問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的解決方案是:一種鎢基石墨烯燈泡,包括:主鎢燈絲,石墨烯膜層,副鎢燈絲,正熱敏電阻,負(fù)熱敏電阻,燈芯柱,泡殼及燈頭。本技術(shù)特征在于主鎢燈絲是一段螺旋形的細(xì)鎢絲,在主鎢燈絲上附著一層石墨烯薄膜層,主鎢燈絲一端與燈芯柱的一根金屬絲相連接,另一端通過負(fù)熱敏電阻與燈芯柱的另一根金屬絲相連,副鎢燈絲與主鎢燈絲平行放置,副鎢燈絲的一端與主鎢燈絲的一端并聯(lián)焊接在燈芯柱的金屬絲上,另一端通過正熱敏電阻與燈芯柱的第三根金屬絲相連,把主副鎢燈絲封裝在泡殼中,把泡殼和燈芯柱融化壓封,泡殼內(nèi)抽真空后密封,泡殼與燈頭粘接在一起,燈頭的金屬壁和金屬觸點(diǎn)分別于焊接燈芯柱的電極絲,鎢基石墨烯燈泡制作完成。
所述的石墨烯膜層,其特征在于石墨烯膜層以氣相沉淀的工藝方式生長在主鎢燈絲上,主鎢燈絲在進(jìn)行螺旋,焊接在燈芯柱兩電極絲上,石墨烯膜層為單層碳原子膜1-10層。
所述的石墨烯膜層,其特征在于石墨烯膜層以石墨烯薄膜加壓包裹在主鎢燈絲上,主鎢燈絲在進(jìn)行螺旋,焊接在燈芯柱兩電極絲上,石墨烯膜層為單層碳原子膜1-10層。
所述的燈芯柱,其特征在于燈芯柱為三電極芯柱,主副鎢燈絲在三電極上并聯(lián)連接。
本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明采用鎢絲輔助石墨烯發(fā)光技術(shù)技術(shù),解決了白熾燈發(fā)光效率低,壽命短,且不需要電子控制就能直接發(fā)光,提高了光源的發(fā)光效率,有利于照明節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的鎢基石墨烯燈結(jié)構(gòu)示意圖;
圖中標(biāo)號:1、主鎢燈絲,2、石墨烯膜層,3、副鎢燈絲,4、正熱敏電阻,5、負(fù)熱敏電阻,6、燈芯柱,7、泡殼,8、燈頭。
具體實(shí)施方式
為了更好的理解本發(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容,但本發(fā)明內(nèi)容不僅僅局限于以下的具體實(shí)施例。
結(jié)合圖1所示,對本發(fā)明做進(jìn)一步說明,一種鎢基石墨烯燈泡,包括:主鎢燈絲1,石墨烯膜層2,副鎢燈絲3,正熱敏電阻4,負(fù)熱敏電阻5,燈芯柱6,泡殼7及燈頭8。本技術(shù)特征在于主鎢燈絲1是一段螺旋形的細(xì)鎢絲,在主鎢燈絲1上附著一層石墨烯薄膜層2,主鎢燈絲1一端與燈芯柱6的一根金屬絲相連接,另一端通過負(fù)熱敏電阻5與燈芯柱6的另一根金屬絲相連,副鎢燈絲3與主鎢燈絲1平行放置,副鎢燈絲3的一端與主鎢燈絲1的一端并聯(lián)焊接在燈芯柱6的金屬絲上,另一端通過正熱敏電阻4與燈芯柱6的第三根金屬絲相連,把主副鎢燈絲封裝在泡殼7中,把泡殼7和燈芯柱6融化壓封,泡殼7內(nèi)抽真空后密封,泡殼7與燈頭8粘接在一起,燈頭8的金屬壁和金屬觸點(diǎn)分別于焊接燈芯柱6的電極絲,鎢基石墨烯燈泡制作完成。
所述的石墨烯膜層,其特征在于石墨烯膜層2以氣相沉淀的工藝方式生長在主鎢燈絲1上,主鎢燈絲1在進(jìn)行螺旋,焊接在燈芯柱6兩電極絲上,石墨烯膜層為單層碳原子膜1-10層。
所述的石墨烯膜層,其特征在于石墨烯膜層2以石墨烯薄膜加壓包裹在主鎢燈絲1上,主鎢燈絲1在進(jìn)行螺旋,焊接在燈芯柱6兩電極絲上,石墨烯膜層為單層碳原子膜1-10層。
所述的燈芯柱,其特征在于燈芯柱6為三電極芯柱,主副鎢燈絲在三電極上并聯(lián)連接。
上述實(shí)施例只是說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn),其目的是讓本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的特點(diǎn)并據(jù)以實(shí)施,并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實(shí)質(zhì)所進(jìn)行的等效變化或修飾,均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍。