关于灯泡，你被误导了

# 你被灯泡误导了（Maurycy 的博客） 来源：https://maurycyz.com/misc/tungsten/ **2026\-07\-30** 有个故事大概是这样的： > 1925 年，灯泡制造商秘密合谋，将使用寿命标准化为 1000 小时。他们会相互测试对方的产品以确保合规。 这是真的。 > 当时，许多灯泡的寿命超过了一千小时。 这也是真的。 > 因此，这样做是为了让人们总是需要购买更多灯泡，从而增加他们的利润。 *这是错误的*，但这种错误会引用来源，并隐藏在你永远不会去查证的部分： 即“寿命更长的灯泡就是好产品”这个假设。 实际上，增加灯泡的寿命会让它在其他所有方面变得更差……但人们却认为他们想要寿命长的灯泡：标准化的目的是为了避免竞次（race to the bottom）。 *老式灯泡是一种相当简单的装置*： 一根细钨丝（约 20 μm）密封在玻璃外壳内以隔绝空气。当通电时，钨丝变得白热并开始发光。 灯泡最重要的参数是钨丝的温度：这决定了灯的峰值发射波长（颜色）和亮度。 室温物体确实会发光（热成像相机就是利用这个原理），但波长在 ~10 μm 范围，而不是我们可见的 400 nm - 700 nm 光。 为了将发射峰值置于可见光谱内，灯丝需要达到约 5700 °C。 ……也就是**太阳**的温度。 没有金属能在这种条件下存活：钨的熔点“只有” 3422 °C。 灯丝材料：由于钨是所有金属中熔点最高的，因此是灯丝的首选。然而，这种金属相当脆，拉制成丝并不容易。 首批商业化灯泡使用碳灯丝，由植物纤维碳化制成。但碳在相当温和的温度（约 2000 °C）下就会蒸发。 钽灯丝在 1900 年代曾短暂生产，因为这种金属比钨更容易拉制成丝。这造就了第一批可以整夜开着灯泡，但随着钨制造工艺的改进，它们很快被取代。 还有一些使用二氧化锆陶瓷的实验，这种陶瓷在加热后会变得导电。这些灯泡可以在空气中工作（无需真空泵或玻璃密封 (https://maurycyz.com/projects/glass/1/)），但受限于其 2700 °C 的熔点。 *由于任何灯丝都必须在其熔点以下运行*，因此峰值发射始终位于红外线深处。 这意味着只有光谱中极高能量的边缘部分对照明有用，温度的小幅提升就能使灯泡效率提高几个数量级。同时，将峰值能量向上推可以使灯丝产生更短的波长：产生类似白光而不是红橙色的光。 问题在于，当金属接近其熔点时，原子几乎无法保持结合： 炽热的钨丝会随着金属晶体相互滑动而缓慢解体。此外，原子会从表面蒸发，直到灯丝消失。 这两个过程的速率都随温度升高而增加，因此存在颜色/效率与寿命之间的根本权衡。 *故事中人人都在引用的那只灯泡*悬挂在加州的一个消防站里。它已经连续运行了超过 120 年，累计运行时间超过一百万小时。 令人印象深刻吧？ 但几乎没有人提到的是，它几乎不怎么发光！ 一根碳丝灯泡悬挂在吊灯上。灯泡很脏，灯丝发出暗淡的橙色光。 照片由 Wikipedia 用户 Rjaerial 拍摄尽管标称是 60 W 的灯泡，但它实际只消耗 4 瓦……而且由于其效率极差，它甚至比 4 W 灯泡预期的还要暗得多。 虽然没有文档记录，但很可能这只灯泡制造有误，导致灯丝电阻非常高。这就是它被作为夜灯出售的原因，因为它根本不能用于其他用途。 *早期的灯泡（就像那只）都是手工制作的*，而且相当昂贵。因此，它们普遍被优化为长寿命。 这导致光线远非白色，效率也只有现代白炽灯的一小部分。（而现代白炽灯按任何客观标准来说也都很糟糕） 一旦生产过程自动化，新灯泡成本降到几美分，因此优化它们使其真正工作就变得合理了……因为长寿命灯泡的运行成本更高： 按现代价格计算，电价约为 0.10 美元/千瓦时，因此一个 60 W 的灯泡在 1000 小时寿命内将消耗 6 美元的电费。考虑到这样一个灯泡成本只有约 3 美元，安装一个寿命更长但耗电更多的灯泡是愚蠢的。 *举个例子*，尽管卡特尔只持续了 14 年，非卤素的白炽灯泡仍然大约持续 1000 小时。（通常范围在 500 到 2500 小时之间） 制造商并没有“让灯泡更耐用”，而是投入大量时间和金钱开发全新科技：荧光灯和 LED 灯。这些灯不使用接近熔点的金属丝，因此可以做到既工作良好又寿命长久。 （……尽管灯泡型 LED 往往容易过热） 用于其他应用的灯泡通常会做出不同的权衡： 在摄影中，需要真正的白光，这就产生了专门的“摄影泛光”灯泡，寿命只有几个小时。反过来，许多指示灯设计为 100000 小时，因为它们难以更换。 *好吧，但那测试又是怎么回事？* 如果长寿命灯泡是更差的产品，为什么需要一个卡特尔来强制执行一千小时的限制呢？嗯，这是因为人们认为长寿命灯泡是好产品： 寿命是每个人都懂的东西，并且直接影响你何时必须再次去商店：如果你在店里看到两个 60 W 的灯泡，一个标称 400 小时，另一个 2000 小时，你可能想都不想就会买那个更耐用的。 并不是说效率难以理解，但大多数人买灯泡前不会做功课……而且包装上常常将输入功率作为亮度的代用指标，这让人们觉得两个都标着“40 W”的灯泡亮度会不同，这相当令人困惑。 结果，竞争迫使灯泡制造商生产更差的产品。 *需要明确的是*，我并不是在为 Phoebus 卡特尔辩护：他们参与了价格固定和其他反消费者行为。 ……但本质上，钨丝灯泡是消耗品：说灯泡被设计成会坏，就像说油箱被设计成会空一样。一车厢的汽油可以让引擎运行很长时间，但把它拖在车后面会非常烦人。 这里的道德是：现实很少能融入美好的故事。即使是像“设计成易坏的产品是不好的”这样显而易见的事情，也往往并非如此——每一个人造物体都是数百个重叠妥协的结果，其中大多数对终端用户来说是看不见的。 *另外*，为了先发制人，我并不是说计划性报废不存在。有很多实际案例表明产品被制造得难以修理或维护，以便向你推销另一个。 ……但灯泡并不是一个好的例子。 ## *相关文章*： - https://www.mouser.com/datasheet/3/299/1/T_1_Wire_Terminal.pdf：指示灯数据表，标称 100,000 小时寿命。 - https://www.1000bulbs.com/product/67291/STAG-PH213I.html：一只寿命 3 小时的摄影灯泡。（商店页面） - https://www.youtube.com/watch?v=zb7Bs98KmnY：关于此话题的优秀 YouTube 视频。 - https://doi.org/10.1063/1.1657874：钨丝蒸发的实验室测试 - https://doi.org/10.1016/s0016-0032(2591062-9)：光的亮度和颜色随温度变化的函数。