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卤素灯泡

* 来源 : * 作者 : admin * 发表时间 : 2014-01-24 * 浏览 : 464

卤素灯泡(英文:halogen lamp),简称为卤素泡或者卤素灯,又称为钨卤灯泡、石英灯泡,是白炽灯的一个变种。

白炽灯发光原理

  所有白炽灯的发光原理都是利用物体受热发光原理和热辐射原理而实现的,最简单的白炽灯就是给灯丝导通足够的电流,灯丝发热至白炽状态,就会发出光亮,但这种白炽灯的寿命会相当相当的短。目前我们见到的白炽灯之所以采用了以下各种技术,其目的都在于使得白炽灯具有更长的寿命和使用起来更加方便:真空玻璃管(减少灯丝氧化程度)、灯脚(便于你将灯泡插在灯座上)、填充惰性气体(增加灯泡的亮度以及使用寿命)等等。

白炽灯的优点和缺点

  白炽灯具有很多的优点:简单、成本低廉、亮度容易调整和控制、显色性好(Ra=100)等等,但同时也存在着许多致命的缺点:如使用寿命短、发光效率低(仅有12%-18%可转化为光能,而其余部分都以热能的形式散失)、色温低(2700-3100K)。卤素灯泡则在保留上述优点的基础上大大改善了这些缺点。

卤素灯泡工作原理

  卤素灯泡与其他白炽灯的最大差别在于一点,就是卤素灯的玻璃外壳中充有一些卤族元素气体(通常是碘或溴),其工作原理为:当灯丝发热时,钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动,当接近玻璃管壁时,钨蒸气被冷却到大约800℃并和卤素原子结合在一起,形成卤化钨(碘化钨或溴化钨)。卤化钨向玻璃管中央继续移动,又重新回到被氧化的灯丝上,由于卤化钨是一种很不稳定的化合物,其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨,这样钨又在灯丝上沉积下来,弥补被蒸发掉的部分。通过这种再生循环过程,灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长(几乎是白炽灯的4倍),同时由于灯丝可以工作在更高温度下,从而得到了更高的亮度,更高的色温和更高的发光效率。

  卤钨灯的基本发光原理和白炽灯相同,都是热辐射光源。不同的地方在于卤钨灯里面充入了特殊的工作气体,其成分是95%的混合气(二溴甲烷和氪气)以及5%的高纯氮,这些气体在灯泡内建立了卤钨循环。具体过程是灯丝中的钨挥发出来后,会超温度较低的地方移动,然后在管壁处和Br结合生成WBr2;而在温度较高处,WBr2又会分解,生成的W会回到灯丝上,Br回到工作气体中,这就是整个卤钨循环的过程。通过这样的卤钨循环,灯丝上的钨不会逐渐挥发,由于“热点”效应而是灯丝烧断,也不会因为钨在灯泡壳上沉积而发黑,其寿命得到大大延长。

石英玻璃和紫外线

  由于卤素灯泡需要工作在更高的温度下,普通玻璃外壳在此温度下会熔化并产生流动,由于具有极低的热膨胀系数,所以熔凝石英玻璃(英文:Fused quartz)代替普通玻璃应用在了卤素灯泡中,由于普通玻璃可以隔断紫外光,但石英玻璃不能,所以卤素灯泡会发射出具有紫外光波段的不可见光。事物的两面性在这里得到了充分的体现:一方面要对灯泡增加防护措施以减少紫外线的辐射,另一方面,我们也利用紫外灯来治疗某些皮肤疾病或在室内就可得到在阳光下暴晒才能得到的古铜色皮肤。

  基于石英玻璃的特性,如果玻璃管壁上沾染了油污(例如用手触摸灯泡的玻璃壳),将导致上述再生循环过程不能良好完成,从而大大影响灯泡的寿命,需要用酒精进行清除。
 
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