卤钨灯工作原理

卤钨灯

卤钨灯是八十年代末研制成功的一种新型光源。它具有发光效率高，体积小，重量轻、寿命长等特点。
　　
为了使这种体积小，发光效率高的新光源得到有效地推广应用，科研人员又将小型的卤钨泡置入一种用石英玻璃制成的冷光杯中。其形状如图2-8-2。这种用石英玻璃冷光杯和卤钨泡组合而成的光源称为“石英冷光射灯”（俗称冷光源，或冷光灯）。它具有冷光。光照成束，冷光杯的角度根据需要可以选择，有射程功能。普通白炽灯不可比拟的。
　　
所以，这种光射灯大量应用于商店商场的柜台。橱窗里作效果照射和照明。
　　
近年来由于人民生活水平的提高，居住条件不断改善。冷光射灯装饰于家庭也越来越普及。为使百姓生活安居乐业，冷光射灯还广泛应用于保安产品上。
　　
由于冷光射灯的工作电压均为超低电压，6V、12V，功率20W，50W，所以，在实际使用中必须通过变压器降压后方可使用，一般50W，12V电感式变压器其体积之大，重量太重，不宜在商场里大量使用。为此，科技人员相继又推出一种电子式变压器，其特点：体积小，重量轻，成本低，使用方便等。缺点有：电磁干扰（可以增加吸收回路将其干扰吸收）。电子式变压器的线路图：（12*8cm）
　　
工作原理和电子镇流器基本相同，就是输出电压是经铁氧体变压器隔离后降到12V去点然冷光灯。

卤钨灯分类
 
卤钨灯按用途分为6类：①照明卤钨灯。又分为高压双端灯、低压单端灯和多平面冷反射低压定向照明灯3种，广泛用于商店、橱窗、展厅、家庭室内照明。②汽车卤钨灯。又分前灯，近光灯，转弯灯，刹车灯等。③红外、紫外辐照卤钨灯。红外辐照卤钨灯用于加热设备和复印机上，紫外辐照卤钨灯已开始用于牙科固化粉的固化工艺。④摄影卤钨灯。已在舞台影视和新闻摄影照明中取代普通钨丝白炽灯。⑤仪器卤钨灯。用于现代显微镜、投影仪、幻灯以及医疗仪器等光学仪器上。⑥冷反射仪器卤钨灯。用于轻便型电影机、幻灯机、医用和工业用内窥镜、牙科手术着色固化、彩色照片扩印等光学仪器上。

卤钨循环的过程

卤钨循环的过程是这样的：在适当的温度条件下，从灯丝蒸发出来的钨在泡壁区域内与卤钨反应，形成挥发性的卤钨化合物。由于泡壁温度足够高(250ºC)，卤钨化合物呈气态，当卤钨化合物扩散到较热的灯丝周围区域时又分化为卤素和钨。释放出来的钨部分回到灯丝上，而卤素继续参与循环过程。
  氟，氯，溴，碘各种卤素都能产生钨的再生循环。它们之间的主要区别是发生循环反应所需的温度以及与灯内其他物质发生作用的程度有所不同现在大量生产各种溴钨灯和垫钨灯，某些灯中还部分采用氯作为循环剂。
 
为了使灯壁处生成的卤化物处于气态，卤钨灯的管壁温度要比普通白炽灯高得多。相应地，卤钨灯的泡壳尺寸就要小得多，必须使用耐高温的石英玻璃或硬玻璃。由于玻壳尺寸小，强度高，灯内允许的气压就高，加之工作温度高，故灯内的工作气压要比普通充气灯泡高得多。既然在卤钨灯中钨的蒸发受到更有力的抑制，同时卤钨循环消除了泡壳的发黑，灯丝工作温度和光效就可大为提高，而灯的寿命也得到相应延长。
 
卤钨灯分为主电压卤钨灯(可直接接入220V-240V电源)及低电压卤钨灯(需配相应的变压器)两种，低电压卤钨灯具有相对更长的寿命，安全性能灯优点。
 
选择卤钨灯的秘诀：灯的色温，寿命，安全性及是否隔除紫外线。

卤钨灯工作原理

在普通白炽灯燃点时,钨原子从灯丝的表面蒸发出来,向管壁方向扩散,附着在灯管内壁上而使管壁发黑。在卤钨灯中,从钨丝蒸发出来的大部分钨和填充的卤素原子或分子,在管壁附近反应,生成挥发性卤化钨,其蒸气浓度较高,因为管壁具有相当高的温度使卤化钨不能附在灯管内壁上,故能防止管壁发黑。卤化钨通过扩散或对流,从管壁附近向灯丝方向扩散,部分卤化钨在灯丝的高温区被分解成卤素和钨。分解出来的钨吸附在灯丝表面,卤素则与蒸发出来的钨反应。在一定条件下,卤素与钨的反应达到平衡状态,管内壁就不会发黑为了使生成的卤化钨既不附着在管壁上,又不会在管壁附近被热解,管壁温度设计至关重要。对于碘钨灯而言,管壁温度应设计在250 ℃以上,否则会导致碘化钨(呈黄颜色) 沉积在管壁上而破坏碘钨循环。

但管壁温度也不能太高,超过700 ℃时碘化钨就要部分分解造成管壁发黑。对于溴钨灯,在很宽的温度范围内(300～1 100 ℃) 溴钨循环都能正常进行。由于管壁温度必须使卤化钨不会附着在管壁上,所以卤钨灯的玻壳比原来的白炽灯的玻壳小,管壁负荷高,通常使用耐高温的石英玻璃或高铝玻璃做玻壳。石英玻璃管壁负荷可以取得较高,高色温卤钨灯管壁负荷为25～30W/ cm2 ,红外灯管壁负荷为20～25WPcm2 ,而高硅玻璃管壁负荷为15～20W/ cm2 。与石英玻璃压封的金属导线,使用厚度为20～30μm 带刃的钼箔,夹板的工作温度不应超过450 ℃。根据一般经验,对于高色温灯,每毫米宽钼片允许的工作电流为3A ;对寿命较长的低色温灯则取为2A。在石英玻璃内封入金属,采用不妨碍钨和卤素反应的高纯钨或铝。铝引出线的电流密度为5～10A/ mm2 ,工作温度不应超过300 ℃。在灯内充入微量HI、HBr 、CH3Br 、CH2BrCI 等卤素物质和H3 P、H4 Si 、P3N5 等消气剂,以及惰性气体

Ar、Kr 、Xe 和N2 的混合气。大功率卤钨灯通常充入溴化氢与Xe 、N2 的混合气。低功率卤钨灯,通常充入溴甲烷与Ar、Kr 、N2 混合气,在温度较高的灯中,工作压力均为充气压的115～210 倍。根据灯丝的不同光效和寿命要求,同时也考虑灯泡的不同工作环境,调整卤素气体种类和气压,一般在常温下(25 ℃) 充入灯内的气压为93～500kPa 。

卤钨灯灯丝设计

卤钨灯灯丝设计可以参考普通充气灯泡灯丝设计的统一公式、经验公式或外推法的实用计算方法。以H424V70WP75W 为例,根据产品的光电参数和寿命要求。