鹵素?zé)襞?/B>(英文:halogen lamp),簡稱為鹵素泡或者鹵素?zé)?,又稱為鎢鹵燈泡、石英燈泡,是白熾燈的一個變種。
白熾燈發(fā)光原理
所有白熾燈的發(fā)光原理都是利用物體受熱發(fā)光原理和熱輻射原理而實現(xiàn)的,最簡單的白熾燈就是給燈絲導(dǎo)通足夠的電流,燈絲發(fā)熱至白熾狀態(tài),就會發(fā)出光亮,但這種白熾燈的壽命會相當(dāng)相當(dāng)?shù)亩?。目前我們見到的白熾燈之所以采用了以下各種技術(shù),其目的都在于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(便于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。
白熾燈的優(yōu)點和缺點
白熾燈具有很多的優(yōu)點:簡單、成本低廉、亮度容易調(diào)整和控制、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(fā)光效率低(僅有12%-18%可轉(zhuǎn)化為光能,而其余部分都以熱能的形式散失)、色溫低(2700-3100K)。鹵素?zé)襞輨t在保留上述優(yōu)點的基礎(chǔ)上大大改善了這些缺點。
鹵素?zé)襞莨ぷ髟?/B>
鹵素?zé)襞菖c其他白熾燈的最大差別在于一點,就是鹵素?zé)舻牟A鈿ぶ谐溆幸恍u族元素氣體(通常是碘或溴),其工作原理為:當(dāng)燈絲發(fā)熱時,鎢原子被蒸發(fā)后向玻璃管壁方向移動,當(dāng)接近玻璃管壁時,鎢蒸氣被冷卻到大約800℃并和鹵素原子結(jié)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(xù)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(wěn)定的化合物,其遇熱后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(bǔ)被蒸發(fā)掉的部分。通過這種再生循環(huán)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(fā)光效率。
鹵鎢燈的基本發(fā)光原理和白熾燈相同,都是熱輻射光源。不同的地方在于鹵鎢燈里面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(nèi)建立了鹵鎢循環(huán)。具體過程是燈絲中的鎢揮發(fā)出來后,會超溫度較低的地方移動,然后在管壁處和Br結(jié)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(huán)的過程。通過這樣的鹵鎢循環(huán),燈絲上的鎢不會逐漸揮發(fā),由于“熱點”效應(yīng)而是燈絲燒斷,也不會因為鎢在燈泡殼上沉積而發(fā)黑,其壽命得到大大延長。
石英玻璃和紫外線
由于鹵素?zé)襞菪枰ぷ髟诟叩臏囟认?,普通玻璃外殼在此溫度下會熔化并產(chǎn)生流動,由于具有極低的熱膨脹系數(shù),所以熔凝石英玻璃(英文:Fused quartz)代替普通玻璃應(yīng)用在了鹵素?zé)襞葜?,由于普通玻璃可以隔斷紫外光,但石英玻璃不能,所以鹵素?zé)襞輹l(fā)射出具有紫外光波段的不可見光。事物的兩面性在這里得到了充分的體現(xiàn):一方面要對燈泡增加防護(hù)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(nèi)就可得到在陽光下暴曬才能得到的古銅色皮膚。