백열등

백열등

고체나 기체를 연소시키거나 전기저항에 전류를 흘려주는 방법으로 가열하면, 물질 고유의 특성에 따르는 색깔(불꽃분광법)의 빛을 발하게 된다.

1801년 험프리 데이비 경은 백금 조각을 공기 중에서 전기로 가열하여 빛이 발하는 것을 보여주었다. 하지만 이 백금 조각은 수명이 길지 않았다. 영국의 프레더릭 드 몰린스는 1841년에 백열등에 대한 최초의 특허를 받았는데, 이때 그는 2개의 백금선 사이에 석탄 분말을 넣고 이를 가열하는 방법을 이용했다(→ 백열전구).

최초의 실용적인 백열등은 양질의 진공 펌프가 발명된 후에야 가능하게 되었는데, 1878년 영국인 조지프 윌슨 스원 경과 1년 뒤 미국의 발명가인 토머스 엘바 에디슨에 의해 진공의 유리구 안에 탄소 필라멘트를 넣어서 만든 전구가 각각 독립적으로 발명되었다. 하지만 동력선과 백열등을 실용적인 광원으로 설치하는 데 필요한 기타의 기구들을 개발한 공으로 이 발명의 업적은 주로 에디슨에게 돌아갔다(→ 필라멘트 등).

1911년 가늘게 늘인 텅스텐 필라멘트가 도입되고 1913년에는 필라멘트를 꼬아서 코일 형태로 만들어 전구 내부에 비활성 기체를 채워넣은 전구가 개발되었다. 이 기체로 처음에는 질소만을 사용했으나 이후에는 전구의 출력에 따라서 질소와 아르곤을 적당한 비율로 혼합하여 사용함으로써 전구의 성능이 향상되었다.

1925년부터는 플루오르화수소산을 사용하여 전구의 내부를 우윳빛으로 만들어 빛이 분산되게 함으로써 필라멘트의 강한 빛이 눈을 부시게 하는 것을 방지했다. 탄소 아크 등(carbon-arc lamp)은 스포트라이트나 영사기용으로 사용되며 매우 강한 빛을 내는 전기등인데, 2개의 탄소 전극에 많은 전류를 흘려서 빛을 발생시킨다. 빛은 가열된 전극과 이온화된 기체에서 아크로 발생한다.

전기를 사용하지 않는 백열등에는 기체-맨틀 등(gasmantle lamp)이 있다. 맨틀은 세륨·토륨·베릴륨·알루미늄·마그네슘 중 1~2가지 금속의 질산염 용액을 만들어 스며들게 해서 만든 그물망을 가리킨다. 맨틀을 천연 가스, 석탄 가스, 프로판이나 증기상태의 벤젠과 같은 인화성 기체가 나오는 관의 출구 위에 매달아놓는다. 기체가 점화되어 맨틀 구조가 타버리면 부스러지기 쉬운 금속산화물의 틀이 남게 된다. 기체가 연소하면서 이 틀을 가열하게 되면 맨틀 자신은 타지 않으면서 빛이 난다. 그러나 기체 램프는 맨틀이 없어도 작동한다.

라임라이트(lime light 石灰光)는 매우 밝은 가스 등인데 1825년에 발명되어 1900년경까지 극장의 조명용으로 널리 사용되었다. 라임 라이트는 석회(산화칼슘)의 덩어리를 산수소 불꽃으로 가열하여 이용한다.