鹵鎢燈

鹵鎢燈

充氣白熾燈
鹵鎢燈(halogenlamp)是填充氣體内含有部分鹵族元素或鹵化物的充氣白熾燈。在普通白熾燈中,燈絲的高溫造成鎢的蒸發,蒸發的鎢沉澱在玻殼上,産生燈泡玻殼發黑的現象。鹵鎢燈是八十年代末研制成功的一種新型光源。它具有發光效率高(達17-33lm/W)、體積小、重量輕、色溫穩定(可選取2500K-3500K)、光衰小(5%以下)、壽命長(可達3000小時至5000小時)等特點,這些特點顯示出它有取代普通白熾燈的趨勢。[1]
  • 中文名:鹵鎢燈
  • 外文名:halogen lamp
  • 用途:
  • 别名:石英燈
  • 發明:1959年
  • 利用:鹵鎢循環的原理
  • 燈絲:鎢絲
  • 原理:受熱發光原理和熱輻射

結構

為了使燈壁處生成的鹵化物處于氣态,鹵鎢燈的管壁溫度要比普通白熾燈高得多。相應地,鹵鎢燈的泡殼尺寸就要小得多,必須使用耐高溫的石英玻璃或硬玻璃。由于玻殼尺寸小,強度高,燈内允許的氣壓就高,加之工作溫度高,故燈内的工作氣壓要比普通充氣燈泡高得多。既然在鹵鎢燈中鎢的蒸發受到更有力的抑制,同時鹵鎢循環消除了泡殼的發黑,燈絲工作溫度和光效就可大為提高,而燈的壽命也得到相應延長。

鹵鎢燈分為主高壓鹵鎢燈(可直接接入220V-240V電源)及低電壓鹵鎢燈(需配相應的變壓器)兩種,低電壓鹵鎢燈具有相對更長的壽命,安全性能等優點。選擇鹵鎢燈的秘訣:燈的色溫,壽命,安全性及是否隔除紫外線。

鹵素燈是充有溴碘等鹵族元素或鹵化物的鎢燈稱為鹵素燈或鹵鎢燈。它是新一代白熾燈。為提高白熾燈的發光效率,必須提高鎢絲的溫度,但相應會造成鎢的蒸發,使玻殼發黑。在白熾燈中充入鹵族元素或鹵化物,利用鹵鎢循環的原理可以消除白熾燈的玻殼發黑現象。這就是鹵素燈的來由。

但為确保鹵鎢循環的正常進行,必須大大縮小玻殼尺寸,以提高玻殼溫度(一般要求碘鎢燈的玻殼溫度為250-600℃,溴鎢燈的玻殼溫度為200-1100℃),使燈内鹵化鎢處于氣态。因此,鹵素燈的玻殼必須使用耐高溫和機械強度高的石英玻璃。其結構有雙端直管形、單端圓柱形和反射形。由于使用石英玻璃作玻殼,鹵素燈又常稱石英燈。其中反射形鹵素燈因帶有反射杯,又常稱杯燈。

鹵鎢燈功率有5W、10W、15W、20W、25W、30W、35W、40W、45W、50W、60W、70W、100W、150W、200W和250W等多種。工作電壓有6V、12V、24V、28V、110V和220V等多種。燈頭有螺口式(E10、E11、E14等)、插入式(GU5.3、GX5.3、GY6.35、GZ4和G8等)和直接引出式。其中杯燈還有帶前罩與不帶前罩之分。杯口直徑有25mm(MR8),35mm(MR11)和50mm(MR16)等幾種。反射角有8°、10°、12°、20°、24°、30°、36°、40°和60°等多種。

原理

循環

鹵鎢循環的過程是這樣的:在适當的溫度條件下,從燈絲蒸發出來的鎢在泡壁區域内與鹵素物質反應,形成揮發性的鹵鎢化合物。由于泡壁溫度足夠高(250℃),鹵鎢化合物呈氣态,當鹵鎢化合物擴散到較熱的燈絲周圍區域時又分化為鹵素和鎢。釋放出來的鎢部分回到燈絲上,而鹵素繼續參與循環過程。

氟,氯,溴,碘各種鹵素都能産生鎢的再生循環。它們之間的主要區别是發生循環反應所需的溫度以及與燈内其他物質發生作用的程度有所不同大量生産各種溴鎢燈和碘鎢燈,某些燈中還部分采用氯作為循環劑。

發光

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,燈絲發熱至白熾狀态,就會發出光亮,但這種白熾燈的壽命會相當相當的短。

鹵素燈泡與白熾燈的最大差别在于一點,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℃并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,由于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),同時由于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。

分類

鹵鎢燈按用途分為6類:照明鹵鎢燈。又分為高壓雙端燈、低壓單端燈和多平面冷反射低壓定向照明燈3種,廣泛用于商店、櫥窗、展廳、家庭室内照明。汽車鹵鎢燈。又分前燈,近光燈,轉彎燈,刹車燈等。紅外、紫外輻照鹵鎢燈。紅外輻照鹵鎢燈用于加熱設備和複印機上,紫外輻照鹵鎢燈已開始用于牙科固化粉的固化工藝。攝影鹵鎢燈。已在舞台影視和新聞攝影照明中取代普通鎢絲白熾燈。儀器鹵鎢燈。用于現代顯微鏡、投影儀、幻燈以及醫療儀器等光學儀器上。冷反射儀器鹵鎢燈。用于輕便型電影機、幻燈機、醫用和工業用内窺鏡、牙科手術着色固化、彩色照片擴印等光學儀器上。

應用

宜用在照度要求較高、顯色性較好或要求調光的場所,如體育館、大會堂、宴會廳等。其色溫尤其适用于彩色電視的演播室照明。由于它的工作溫度較高,不适于多塵、易燃、爆炸危險、腐蝕性環境場所,以及有振動的場所等。石英聚光鹵鎢燈用于拍攝電影、電視及舞台照明的聚光燈具或回光燈具中。

制備

鎢絲的再結晶組織能形成良好的燕尾搭接結構,長寬比大于12,在高溫燃點狀态下高溫強度高,高溫抗下垂性能及抗變形性能好;在非燃點即常溫狀态下的常溫強度也高、延性好,延長了鹵鎢燈的使用壽命;提高了鹵鎢燈用鎢絲的高溫抗下垂性能和改善了制燈過程中的繞制性能。

以細化和均勻彌散鎢絲鉀泡為關鍵技術,将A3型仲鎢酸铵作為原料,鎢粉配制方案新增C型鎢粉和有别于現行鎢粉制備工藝,依鉀泡的高度彌散和均勻化來設計垂熔燒結、鎢棒中高溫退火,采用剛玉管爐進行鎢棒的第一次再結晶退火等創新生産工藝。

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