鹵素燈泡工作的科學原理是什麼

鹵素燈是很多人都在使用的燈泡,但是有很多的人都不知道鹵素燈泡的一些原理。下面是本站小編爲你精心推薦的鹵素燈泡工作的科學原理,希望對您有所幫助。

鹵素燈泡工作的科學原理是什麼
  鹵素燈泡工作科學原理

鹵素燈泡,簡稱爲鹵素泡或者鹵素燈,又稱爲鎢滷燈泡、石英燈泡,是白熾燈的一個變種。

白熾燈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,燈絲髮熱至白熾狀態,就會發出光亮,但這種白熾燈的壽命會相當相當的短。目前我們見到的白熾燈之所以採用了以下各種技術,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(減少燈絲在高溫下的氧化程度)等等。

  鹵素燈泡的基本原理

循環

滷鎢循環的過程是這樣的:在適當的溫度條件下,從燈絲蒸發出來的鎢在泡壁區域內與鹵素物質反應,形成揮發性的滷鎢化合物。由於泡壁溫度足夠高(250℃),滷鎢化合物呈氣態,當滷鎢化合物擴散到較熱的燈絲周圍區域時又分化爲鹵素和鎢。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,碘各種鹵素都能產生鎢的再生循環。它們之間的主要區別是發生循環反應所需的溫度以及與燈內其他物質發生作用的程度有所不同大量生產各種溴鎢燈和碘鎢燈,某些燈中還部分採用氯作爲循環劑。

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,燈絲髮熱至白熾狀態,就會發出光亮,但這種白熾燈的壽命會相當相當的短。

我們見到的白熾燈之所以採用了以下各種技術,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(減少燈絲在高溫下的氧化程度)等等。

鹵素燈泡與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),其工作原理爲:當燈絲髮熱時,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。

  鹵素燈泡的優點和缺點

白熾燈具有很多的優點:簡單、成本低廉、亮度容易調整和控制、顯色性好(Ra=100)等等,但同時也存在着許多致命的缺點:如使用壽命短、發光效率低(僅有12%-18%可轉化爲光能,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。

鹵素燈泡工作原理鹵素燈泡與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),其工作原理爲:當燈絲髮熱時,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。

石英玻璃和紫外線由於鹵素燈泡需要工作在更高的溫度下,普通玻璃外殼在此溫度下會熔化併產生流動,由於具有極低的熱膨脹係數,所以熔凝石英玻璃(英文:Fused quartz)代替普通玻璃應用在了鹵素燈泡中,由於普通玻璃可以隔斷紫外光,但石英玻璃不能,所以鹵素燈泡會發射出具有紫外光波段的不可見光。事物的兩面性在這裏得到了充分的體現:一方面要對燈泡增加防護措施以減少紫外線的輻射,另一方面,我們也利用紫外燈來治療某些皮膚疾病或在室內就可得到在陽光下暴曬才能得到的古銅色皮膚。基於石英玻璃的特性,如果玻璃管壁上沾染了油污(例如用手觸摸燈泡的玻璃殼),將導致上述再生循環過程不能良好完成,從而大大影響燈泡的壽命,需要用酒精進行清除。

  鹵素燈泡的安裝方法

1).安裝滷鎢燈泡時,請將電源關掉,並利用塑料套保護燈泡玻璃殼清潔,不要用手觸摸,如不慎觸摸,請用酒精擦拭乾淨。

2).滷鎢燈泡使用耐高溫的石英玻璃製成,如沾到手或油污,將使石英玻璃失去光澤,變成白濁色而減低亮度,縮短壽命,甚至玻璃殼破裂。

3).滷鎢燈泡點燈時,封口處的溫度不可超過350度,否則會縮短滷鎢燈泡的壽命,故滷鎢燈具通風散熱必須良好。

4).滷鎢燈泡點燈時,避免冷氣直接吹向燈泡。

5).滷鎢燈泡點燈中,避免受到衝擊或震動。

6).滷鎢燈泡點燈中或剛熄燈後,因燈泡溫度仍然很高,絕對不可用手去觸摸。