白炽灯
白炽灯是一种热辐射光源,能量的转换效率很低,只有2%~4%的电能转换为眼睛能够感受到的光。但白炽灯具有显色性好、光谱连续、使用方便等优点,因而仍被广泛应用。
一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达℃。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射,才使电灯发出了明亮的光芒。因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体,并在灯泡的玻璃表面上沉积,使灯泡变黑,所以白炽灯都被造成“大腹便便”的外形,这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。
钨跟空气中的氧化合生成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合物。原因是空气里的氧气使高温的钨丝氧化了。所以钨丝灯泡要抽成真空,把空气统统清除出去。
有时怕抽气机抽不干净,还要在灯泡的感柱上涂一点红磷。红磷受热会变成白磷,白磷很容易同氧气反应,生成固态的五氧化二磷,玻壳里残留的氧气也被消除了。
但是白炽灯用久了玻壳会变黑,再过一段时间会烧断,因为钨丝比起炭丝来,在真空里的升华速度要快得多。当白炽灯点亮温度升得很高的时候,钨的升华仍然十分严重。长时间的高温使钨丝表面的钨原子升华扩散,然后一层又一层地沉积到玻壳的内表面上,使玻壳慢慢黑化,钨的蒸发也使钨丝越来越细,最后烧断。灯丝工作温度越高钨升华的越快,白炽灯的使用寿命就越短。
卤素灯
卤素灯泡,简称为卤素泡或者卤素灯,又称为钨卤灯泡、石英灯泡,是白炽灯的一个变种。
原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体,在高温下,升华的钨丝与卤素进行化学作用,冷却后的钨会重新凝固在钨丝上,形成平衡的循环,避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿。
卤钨灯的基本发光原理和白炽灯相同,都是热辐射光源。不同的地方在于卤钨灯里面充入了特殊的工作气体,其成分是95%的混合气(二溴甲烷和氪气)以及5%的高纯氮,这些气体在灯泡内建立了卤钨循环。具体过程是灯丝中的钨挥发出来后,会向温度较低的地方移动,然后在管壁处和Br2结合生成WBr2;而在温度较高处,WBr2又会分解,生成的W会回到灯丝上,Br回到工作气体中,这就是整个卤钨循环的过程。
通过这样的卤钨循环,灯丝上的钨不会逐渐挥发,由于“热点”效应而使灯丝烧断,也不会因为钨在灯泡壳上沉积而发黑,其寿命得到大大延长。
氙气灯
氙气灯是指内部充满包括氙气在内的惰性气体混合体,没有卤素灯所具有的灯丝的高压气体放电灯,简称HID氙气灯,可称为金属卤化物灯或氙气灯,分为汽车用氙气灯和户外照明用氙气灯。
氙气灯,在汽车灯领域也叫HID气体放电式头灯。是用包裹在石英管内的高压氙气替代传统的钨丝,提供更高色温、更聚集的照明。由于氙灯是采用高压电流激活氙气而形成的一束电弧光,可在两电极之间持续放电发光。普通汽车钨丝灯泡的功率达到55瓦,而氙灯仅需35瓦,降低近1半。氙气灯可明显减轻车辆电力系统的负担。
汽车氙气灯的色温在K—K之间,远远高于普通车大灯灯泡。它亮度高,K的氙气灯的光色为白色偏黄,由于色温较低,视觉效果偏黄,光线的穿透力强于高色温的灯,可以提高夜间和大雾天气的行车安全性。
其最早应用于航空运输上。市面上应用比较广泛的氙气灯有两个类目,一个是汽车照明,一个是摩托照明。但被大批量使用到汽车上则是十多年以来的事情,它由海拉公司在90年代初开发而来。氙气灯由于技术含量较高,所以在价格上比普通的卤素灯和白炽灯都贵。
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