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什麽是鹵素燈泡?工作原理?

2013-10-16  發布者:admin 

簡介

鹵素燈泡(Halogen lamp),亦稱鎢鹵燈泡,是白熾燈的一種。原理是在燈泡內注入碘或溴等鹵素氣體。在高溫下,升華的鎢絲與鹵素進行化學作用,升華的鎢會重新凝固在鎢絲上,形成平衡的循環,避免鎢絲過早斷裂。因此鹵素燈泡比白熾燈更長壽。

 鹵素燈泡

曆史

一般認為電燈是由美國人托馬斯·愛迪生所發明。但倘若認真的考據,另一美國人亨利·戈培爾(Heinrich G戀攀氀)比愛迪生早數十年已發明了相同原理和物料,而且可靠的電燈泡,而在愛迪生之前很多其他人亦對電燈的發明作出了不少貢獻。

  1801年,英國化學家戴維將鉑絲通電發光。

  1810年,戴維發明了電燭,利用兩根碳棒之間的電弧照明。

  1854年亨利·戈培爾使用一根炭化的竹絲,放在真空的玻璃瓶下通電發光。他的發明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當時試驗的燈泡已可維持400小時,但是並沒有即時申請設計專利。

  1850年,英國人約瑟夫·威爾森·斯旺(Joseph Wilson Swan)開始研究電燈。

  1878年,約瑟夫·威爾森·斯旺以真空下用碳絲通電的燈泡得到英國的專利,並開始在英國建立公司,在各家庭安裝電燈。

  1874年,加拿大的兩名電氣技師申請了一項電燈專利。他們在玻璃泡之下充入氮氣,以通電的碳杆發光。但是他們無足夠財力繼續發展這發明,於1875年把專利賣給托馬斯·愛迪生。

  1879年,愛迪生改以碳絲造燈泡,成功維持13個小時。

  1880年,愛迪生的炭化竹絲燈泡曾成功在實驗室維持1200小時。但是在英國,斯旺控告愛迪生侵犯專利,並且獲得勝訴。愛迪生在英國的電燈公司被迫讓斯旺加入為合夥人。但後來斯旺把他的權益及專利都賣了給愛迪生。在美國,愛迪生的專利亦被挑戰。美國專利局曾判決他的發明已有前科,屬於無效。最後經過多年的官司,愛迪生得到碳絲白熾燈的專利權。

  1906年,通用電器發明一種製造電燈鎢絲的方法。最終廉價製造鎢絲的方法得到解決,鎢絲電燈泡被使用至今。

  1910年,美國的庫利廳用鎢絲做燈絲,發明了鎢絲燈泡。

  1913年,美國的蘭米爾在玻殼裏充入氣體以防止燈絲蒸發,發明了充氣鎢絲燈泡。

  1925年,日本的不破橘三發明了內壁磨砂燈泡。

  1932年,日本的三浦順一發明了雙螺旋鎢絲燈泡。

  燈泡的使用使大千世界變得更絢麗多姿,光彩奪目。

 

工作原理

鹵素燈泡與其他白熾燈的最大差別在於一點,就是鹵素燈的玻璃外殼中充有一些鹵族元素氣體(通常是碘或溴),其工作原理為:當燈絲發熱時,鎢原子被蒸發後向玻璃管壁方向移動,當接近玻璃管壁時,鎢蒸氣被冷卻到大約800℃並和鹵素原子結合在一起,形成鹵化鎢(碘化鎢或溴化鎢)。鹵化鎢向玻璃管中央繼續移動,又重新回到被氧化的燈絲上,由於鹵化鎢是一種很不穩定的化合物,其遇熱後又會重新分解成鹵素蒸氣和鎢,這樣鎢又在燈絲上沉積下來,彌補被蒸發掉的部分。通過這種再生循環過程,燈絲的使用壽命不僅得到了大大延長(幾乎是白熾燈的4倍),同時由於燈絲可以工作在更高溫度下,從而得到了更高的亮度,更高的色溫和更高的發光效率。

鹵鎢燈的基本發光原理和白熾燈相同,都是熱輻射光源。不同的地方在於鹵鎢燈裏麵充入了特殊的工作氣體,其成分是95%的混合氣(二溴甲烷和氪氣)以及5%的高純氮,這些氣體在燈泡內建立了鹵鎢循環。具體過程是燈絲中的鎢揮發出來後,會超溫度較低的地方移動,然後在管壁處和Br結合生成WBr2;而在溫度較高處,WBr2又會分解,生成的W會回到燈絲上,Br回到工作氣體中,這就是整個鹵鎢循環的過程。通過這樣的鹵鎢循環,燈絲上的鎢不會逐漸揮發,由於“熱點”效應而是燈絲燒斷,也不會因為鎢在燈泡殼上沉積而發黑,其壽命得到大大延長。

  

發光原理

所有白熾燈的發光原理都是利用物體受熱發光原理和熱輻射原理而實現的,最簡單的白熾燈就是給燈絲導通足夠的電流,燈絲發熱至白熾狀態,就會發出光亮,但這種白熾燈的壽命會相當相當的短。目前見到的白熾燈之所以采用了以下各種技術,其目的都在於使得白熾燈具有更長的壽命和使用起來更加方便:真空玻璃管(減少燈絲氧化程度)、燈腳(便於你將燈泡插在燈座上)、填充惰性氣體(增加燈泡的亮度以及使用壽命)等等。

 

優點和缺點

白熾燈具有很多的優點:簡單、成本低廉、亮度容易調整和控製、顯色性好(Ra=100)等等,但同時也存在著許多致命的缺點:如使用壽命短、發光效率低(一般隻有6%(飛利浦可以達到10%)可轉化為光能,而其餘部分都以熱能的形式散失)、色溫低(2700-3100K)。鹵素燈泡則在保留上述優點的基礎上大大改善了這些缺點。



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