白熾燈的基礎(chǔ)知識

白熾燈的基磁知識

基曲知識

1.白id燈的結(jié)構(gòu)

普通白熾燈主要由玻殼、燈絲、導(dǎo)修、芯柱、燈頭等組成，對于不同用途和要求的白熾燈,

其結(jié)構(gòu)和部件也有所差異。

玻殼玻殼用耐熱性能好的附件玻璃做成，大功率白熾燈用酎熱性能更好的娜什酸鹽坡璃，

一些特殊用途的燈泡采用篇色玻冊。玻殼把燈絲和空氣隔離，既能透光，又起保護(hù)作用。

白熾燈工作的時候，城殼的溫度量高可達(dá)100℃左右。為避免戚光，有些城殼邊仃過磨砂處

理，以形成光的漫反射。力加強(qiáng)臬一方向的發(fā)光強(qiáng)度，也有些玻殼上蒸涂了阻反射層。

燈絲是燈泡的發(fā)北體，用比頭發(fā)絲還細(xì)得多的雞絲制成，為提高燈”的發(fā)光效率，一般繞

成單螺旋絲或雙螺陡絲。鴇絲由赤柱上的羽絲支架支梯，兩端與導(dǎo)絲連接，為安全起見，

高電壓充氣白熾燈外導(dǎo)絲還接有保除經(jīng)。

排氣管燈泡內(nèi)的空氣通過芯在內(nèi)的排氣管抽出，或是抽真空后再充11需要的惰性氣體。til

氣管在抽真空后燒岸密封，燈就不漏氣了。

燈頭根樨外形和用途不同，燈頭主要分為螺口和插口兩種結(jié)構(gòu)，插口燈頭主要用在汽車、

火車等需要抗震的場合C

兩條導(dǎo)線由內(nèi)導(dǎo)線、杜美畛和外導(dǎo)線三部分組成。內(nèi)導(dǎo)線用來導(dǎo)電和固定燈絲，用

洞絲或微操鐵絲制做。中間一段很處的紅色金屬絲叫杜美絲，要求它同玻璃密切結(jié)合而不

漏氣。外導(dǎo)線是洞絲，任務(wù)就是起接燈頭用以通電。

2.燈絲的制作

白煙燈是根據(jù)熱相射鐮理制成的，它依靠電能將燈絲加熱到白煙狀態(tài)而發(fā)光，用作

燈絲的材料應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：

a.熔點要高。隨著溫度的升高，多數(shù)物質(zhì)福射出來的總能量以及可見光的比川都會增加。

b.H科的蒸發(fā)率小，有利于延長燈絲壽命。

c.可見輻射強(qiáng)。在可見區(qū)的光諳發(fā)射率高。

d.有適合的電網(wǎng)率。

e.機(jī)械強(qiáng)度好，較易加工成肌使用時用振動和沖擊…

金屬期具有烙點高、蒸發(fā)率BL在可見光區(qū)有較高的選擇相射、高溫下機(jī)械強(qiáng)度高、

電阻系數(shù)大、容易加工等優(yōu)點，是迄今為止最適合的燈絲材料。

燈用福絲是用物末冶金方法加1制作的。先料宵竹（W03）經(jīng)氨氣處除制得金屬督粉，

壓制成筲條放在氫氣爐中直接通電進(jìn)行燒結(jié)（燒結(jié)溫度在3100C左右）制成筠的金屬棒，

然后用作捶機(jī)策造，通過金剛石郡孔，多次拉拔成細(xì)絲，并卷曲成螺紋狀鴇絲。

拉制出來的抖絲具有纖維結(jié)構(gòu)，但其溫度到1100—1300C,會發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象，使纖

維結(jié)構(gòu)遭到破壞。當(dāng)溫度達(dá)到1500—1600C時，則晶粒發(fā)生長大，使內(nèi)變脆，并引起高溫

下垂。由于實麻電用中雞絲的工作溫度一般高H2400K—2600K以上，為了減城高溫下的再

結(jié)晶和克服高溫時燈絲下垂，在烽結(jié)過程中常加添加劑,如Na2O,K2O,SiO2,ThO2.Ga、

Co和Re等，以改變雞絲的再結(jié)晶組織，提高高溫杭端變能力與鴉”的高溫杭下垂能力。

根據(jù)期要制作工藝可如，玲畛燒結(jié)溫度低于熔點，鴇原子獷散不很充分，添加劑的使

用吊臂粉的純度不可能百分之百的純凈，就勢必造成晶間夾雜，存在應(yīng)分結(jié)構(gòu)不均勻。9

經(jīng)多次拉拔，產(chǎn)生過量塑變，便H絲內(nèi)部存在大量的空位和位錯。雖經(jīng)退火處理，fflfiiS

仍以網(wǎng)狀存在于燈絲之中。文內(nèi)系體心立方晶格，電子層分布不對稱，使原子結(jié)合力具有

方向性，其位錯阻力（Peteres應(yīng)力）較大。又晶體本身脆性較大金屬的力學(xué)性能，對溫度

急變與應(yīng)變速度極為敏感，故筠生在點燃前就是一個存在著酌機(jī)缺略敏感組縱的裂坡偏。

3.白煙燈的充氣

鴉與家在高溫下會生成高價氧化物三氧化笛，所以抽空燈泡內(nèi)的空氣可減小雞絲的家化耗

ito但是燈泡內(nèi)的空氣不可能抽到完全真空，仍有空氣使鴇氧化而短壽。另外，因為燈泡

內(nèi)氣壓很低，鴉粒子從鋁也表面逸出的速度也加快，這將導(dǎo)致鋁藝壽命縮短。

燈泡充人情性氣體，可以減弱鴇卷的氧化耗蝕，并且隨著所充氣壓版高，效果讀好，從而

可以篁長燈的壽命。從1913年美國的即繆爾制質(zhì)充基氣的白煙燈后，白熾燈技術(shù)的到快速

發(fā)展。

現(xiàn)在我們知道，情性氣體的分子I也大，抑制筲蒸發(fā)的效果越好汽優(yōu)的熱導(dǎo)損失也極小。

Silt,充氮氣比充敏氣好，充葡氣比氮氣更好。￥11,由于氮氣和簡氣比負(fù)氣更容易產(chǎn)生

放電并且價格較貴，現(xiàn)在的小功去低壓燈泡為簡便起見部不充氣，大功率低壓燈泡充人約

O.IMpa的敏-氮混合氣體，高壓燈泡則充含氮到15%的負(fù)氣，在礦燈等特種燈泡內(nèi)才充人氮

氣或篇氣。

希性氣體不但減弱「燈絲的熱發(fā)送出，血且因為悟性氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)很小，if在燈絲周

圍形成一個保溫層，從而將燈要溫度提高到2700~3000K,幅射出來的見光的比例會有一定

?DHo也是，由于氣體對流產(chǎn)生的內(nèi)修撩會造成部分熱損失，充氣燈泡會損失一定的功率,

并購看氣壓增加而增力口。從總體上來說，充氣燈泡的光效比同溫度的真空燈泡要0L

減小泡殼尺寸可以求得更高的機(jī)械強(qiáng)度，氣壓可以充得更高，抑制燈也蒸發(fā)的效果更好。

但是由于坡克溫度上升，普通城晤承受不了，必須改用硬質(zhì)坡璃或石英玻墻。同時，坡克

緡小后沉積的雞更多，燈泡更容易變黑，這反而使先效降低。

由于工藝技術(shù)限制以及快速生產(chǎn)的需要，燈泡內(nèi)仍然含有微量的II氣、水氣等雜質(zhì)，通常

的辦法是在燈泡內(nèi)使用消氣劑來提高真空度，常用的消氣劑有紅磷和五氧化三磷。

4.白熾燈的外形

白熾燈的燈也是用金屬日拉利札這和H科的煬點很高，一只點亮的白坂燈的燈絲溫度高

達(dá)3000C。在高泓下一些等原子會升華成氣體向外擴(kuò)做，這些鴇氣II遇到溫度較低的玻璃

后又凝華在內(nèi)壁上，呈烏黑色，這就是白熾燈用久發(fā)黑的原因。

白熾燈普遍被設(shè)計成球里，這可11使雞原子能在一個比較大的表面上沉枳，避免燈泡在很

短的時間內(nèi)就被熏黑，造成光通量的快速下降。

5.實用白熾燈的再改進(jìn)

直形或U形燈畛的溫度并不高，而卷成螺旋狀的燈畛溫度更高，在充氣燈中采用螺陡形燈

絲來縮盅燈也長度，這有利于延長燈絲壽命和讖小燈的熱導(dǎo)損失。這抻單蜷旃燈絲的又一

好處在于，能在燈泡內(nèi)扶小的體板里做成較長的燈畛，以取得更大的電阻。為了進(jìn)一步提

高燈絲溫度，1912年，日本的三浦顫一為使燈”和氣體的接觸面盡量微小，將筲絲從單螺旃

發(fā)展成雙螺旋，燈絲溫度高達(dá)2700K,這使白《!燈的發(fā)光效率由6-9LH1/W提高到到13Lm/W,

比單螺旋打絲燈泡提高發(fā)光強(qiáng)度P%。1935年，法國的A?克洛德在燈泡內(nèi)充人氨氣、翁

氣，進(jìn)一步提高了發(fā)光效率。雙螂陡燈絲白聯(lián)燈幾經(jīng)改進(jìn)，雖然發(fā)光效率提高到當(dāng)今的50

Lm/W,但在所有用電的展明燈具中的效率仞是最低的，它所消耗的電能只有到10%的電能

轉(zhuǎn)化為光能,其余部分都以熱能的形式散失了。

為適應(yīng)市場需求，大力不斷對白t!燈進(jìn)行改進(jìn)，大大柘展了白熾燈的應(yīng)用范圍，開辟了白

奴燈的新時代。1949年，秋雞燈在美國誕生，它比普通白熾燈提高光效30—60%,后來，

人”M成了各式各樣的碘期燈。它已成為公共場所照明的重要燈具。

6.白煙燈的分類

6.1普通照明燈泡

為了防止燈畛氧化并且減少熱對流，這種燈泡坡殼內(nèi)抽成真空，因而提高了發(fā)卷效率，并

且具有了酎高溫的品質(zhì)，不怕封閉燈具內(nèi)的高溫，環(huán)境溫度200C以內(nèi)都能正常工作。但是

在長時間高狙下工作，金M筲會逐漸藜發(fā)并均勻地祜附在玻殼內(nèi)壁，導(dǎo)致燈泡發(fā)光量逐漸

衰弒，所以這種產(chǎn)品壽命期內(nèi)光通保持性能欠佳。另外普通眼明燈泡的眩光是一個固有的

缺陷，而裸露使用難登大胭，為此又有磨砂玻璃、乳白坡璃和涂白坡洞幾抻產(chǎn)品，只是透

光性受到翳用。

6.2PAR燈泡

為了防止燈絲氧化，這種燈泡選注了充惰性氣體的方式，并且玻殼涂白。高溫蒸發(fā)的鴇蒸

氣在燈泡玻殼內(nèi)部熱對流的作用下向上運動，最爽粘附在燈把部位，因此壽命期內(nèi)光通保

持較好，適用于照明質(zhì)量要求較高的豪華裝修場所，并且可口裸露安裝，不產(chǎn)生眩老。美

中不足的是，PAR燈不宜用于高溫場所，100℃環(huán)境溫度下其壽命將第用40%。

6.3鹵素?zé)?/p>

鹵素?zé)粲纸宣u周燈，分為溟鴇燈四雞燈兩類，漠竹燈壽命不如碘鋁燈（漠青燈匆1000小

時，跌鴇燈可達(dá)1500小時），但溟鴇燈的發(fā)光效率比跳鶉燈高5%。鹵素?zé)舻牟な怯檬?/p>

英城璃制成，所以又叫石英燈。

普通白#!燈中的精性氣體只能減弱燈”的蒸發(fā)，而鹵素?zé)舻奶厥庑跃驮谟邙f”可以“自我

再生”。在這種燈的玻殼中充有一些鹵族元素（如碘和澳），當(dāng)燈絲發(fā)熱時，鴉絲在高溫

卜邇浙蒸發(fā)，逸出的雪原子間溫度較紙的玻璃管壁萬向移動。在它『I接近城博管時，宵蒸

汽被“冷卻”到大到800C并和鹵素原子結(jié)合在一起，形成鹵化筠（諫化村、溟化鴇）。鹵

化鴇有向高溫讓移的限向，所以鹵化雞又向燈泡中央移動，II后落到被腐蝕的燈絲上。因

為鹵化鴇很不穩(wěn)定，遇熱后就會介解成鹵素蒸汽和捐，這樣鴇Q在燈絲上沉積下來，既補(bǔ)

了被蒸發(fā)的部分，這個過程叫做“鹵鴇循環(huán)”。這W燈不但可以消除筲粒附在燈泡玻璃內(nèi)

壁上發(fā)黑的現(xiàn)象和篁長燈絲壽命，而且燈絲可以做的相對較小，燈秣也很小6。鹵素?zé)舻?/p>

燈絲溫度可達(dá)3200K,顯色性好，發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光效率得到大大提高。

鹵素?zé)舻耐庑斡袩艄芎蜔襞輧缮欤蛛具m用于不同的燈具。鹵素?zé)舭l(fā)熱量較大，不適合環(huán)

境溫度較高的場合使用，因此使用時需要注意散熱，防止高溫灼傷附近低熔點制質(zhì)。

鹵素?zé)魣蠊ぷ麟妷嚎梢苑譃榫€電壓和低電壓兩種,低電壓鹵素?zé)舻碾娫措妷阂欢螢?2伏成

24V,班率在10~200W之間。低電壓鹵索燈的雞絲可以做的數(shù)相，褊定壽命較長，若色也更

接近日光色。它配置的聚光杯可11使光線集合成一個向前的強(qiáng)光束，卻可以透過紅外線，

強(qiáng)光眼射在需要突出表現(xiàn)的物品上乖常8!目，但減少了被服物品受到的熱騎射。主要用于

需要光線集中照射的地方，比如用于18窗、寫字臺及居室的局部照明。

低壓石英燈必須配備降壓變壓器才能使用，如果用于調(diào)光場合，必須注意電子變壓器是否

適合，而電感變壓器可以直接使用。因在調(diào)壓變?yōu)檫^程中較低的溫度對鹵筲循環(huán)不利。

7.白俄燈的發(fā)展趨勢

對普通白煙燈而言，若輸入能量為1