鐵路經濟核算
[拼音]:luwudeng
[英文]:halogen lamp
在白熾燈的充填惰性氣體中加入微量的鹵素或鹵化物而製成的電光源。第一支實用的滷鎢燈是1959年由美國通用電氣公司研製成功的管型碘鎢燈。由於滷鎢燈具有體積小、發光效率高、色溫穩定、幾乎無光衰、壽命長等優點,問世後發展十分迅速。1964年試製出溴鎢燈,進而開展了以氟、氯、溴、碘的各種化合物作充填迴圈劑的研究工作,使滷鎢燈的效能不斷提高。已試製和生產的各種用途的滷鎢燈已顯示出將逐步取代普通鎢絲白熾燈的趨勢。中國自1961年起試製碘鎢燈,其後各主要白熾燈生產廠相繼試製出了各種滷鎢燈。
原理
滷鎢燈是利用滷鎢再生迴圈原理工作的。在一定的溫度範圍內,從燈絲上蒸發出的鎢在燈殼內壁附近與鹵素反應生成氣態的鹵化鎢,再通過對流和擴散到達燈絲的高溫區,分解成鎢和鹵素,鎢沉積在燈絲表面,而鹵素則被擴散到溫度較低的燈殼內壁附近再繼續與蒸發的鎢化合。這一過程稱為滷鎢再生迴圈。鹵素與鎢反應的基本形式為:
式中W為鎢原子,X2為鹵素分子。鎢和各種鹵素充分生成無色氣態的鹵化鎢的溫度範圍是不同的。碘鎢燈要求的燈殼溫度為250~600℃;溴鎢燈為200~1100℃;氯、氟鎢燈燈殼溫度範圍更寬。但是,氯、氟會對燈內低溫部分的燈絲、支架以及石英玻殼產生較強的腐蝕,縮短燈泡壽命,故目前的滷鎢燈多數是充填溴的化合物。
由於滷鎢迴圈減少了鎢的蒸發量,滷鎢燈燈絲工作溫度可達3000℃以上,發光效率根據用途可達17~33lm/W,光衰可低於5%。
結構
滷鎢燈的主要部件是玻殼、燈絲和充填鹵化物。根據滷鎢迴圈原理,滷鎢燈燈殼的溫度在200~800℃時才能形成充分的滷鎢再生迴圈。為此,玻殼須選用耐高溫的石英玻璃、高矽氧玻璃或低鹼硬質玻璃,石英玻殼表面負載取20~40(W/cm2);燈的體積須縮小到同功率白熾燈的0.5~3%。也有幾種規格的滷鎢燈使用硬質玻璃代替石英玻璃,其色溫比石英玻璃的低100K。
滷鎢燈的結構有雙端管形、單端圓柱形和反射形3種形式(見圖)。
雙端管形滷鎢燈的燈絲髮光體呈線狀。單端圓柱形滷鎢燈的燈絲髮光體呈面光源或點光源。反射形滷鎢燈帶有金屬或玻璃介質膜反光鏡。介質膜反光鏡是一種利用光學折射原理鍍製成的多層寬頻反射膜,能反射95%以上的可見光,透射80%的紅外線和紫外線,相應的反射形滷鎢燈又可分為光束溫度較低的聚光型和紅外、紫外有害輻射少的定向照明型。
型別
滷鎢燈按用途可分為如下6類。
照明滷鎢燈
有高壓雙端燈、低壓單端燈和多平面冷反射低壓定向照明燈3種。高壓雙端燈色溫2900~3100K、發光效率17~22lm/W、工作電壓100~240V、功率300~2000W、壽命1500~2000h,水平燃點,廣泛用於大面積泛光照明。低壓單端燈電壓6~110V、功率5~300W、壽命1000~3500h、體積小、發光體小,配上相應的反光鏡時光利用率高,是一種節能型室內照明光源。多平面冷反射低壓定向照明燈的節能效果和照明效果更為顯著。主要有12V20W、12V50W、12V75W3種功率,相當於50~200W的普通PAR型燈(射燈)的照明效果,色溫3050K,壽命2000~3500h。低壓定向照明燈又分為寬角泛光照明燈(照射角30°~40°)、窄角泛光照明燈(照射角15°~25°)和窄點照明燈(照射角6°~14°)3種照射角的燈泡,均採用多平面介質膜反光鏡,約80%的紅外線透過反光鏡而不被投射到被照物上,故光束溫度低,被照面照度均勻,定向性好,有利於商品保鮮、顯色逼真和突出效果。改變介質膜反射光的頻寬和波長,可以鍍出紅、黃、綠、藍等彩色的定向照明燈。與低壓定向照明燈配套發展起來的一種小而輕的電子變壓器,採用開關電路、高頻工作(20~400kHz)原理,用高頻磁芯代替笨重的鐵芯。它可以單獨配裝在射燈燈具外,也可以與滷鎢燈製成採用普通E27螺口燈頭的一體化定向照明燈,還可與普通PAR型燈互換,使用更加方便。多平面冷反射定向照明燈因節能效果顯著,發展非常迅速,已廣泛用於商店、櫥窗、展覽廳、家庭室內等場所照明。
汽車滷鎢燈
汽車上已使用12~24V、8~60W單端滷鎢燈,色溫為3000~3100K,壽命200h。其中前燈採用H4型12V60W/55W的雙燈絲燈泡,近光燈絲精確裝配在燈內的防眩鉬制反光罩內,射程遠、防眩效果好、定向性好;轉彎燈、剎車燈等採用12V、8~25W的燈泡。
紅外、紫外輻照滷鎢燈
色溫2500K以下的滷鎢燈有豐富的紅外輻射,熱效率高、體積小,廣泛用於加熱照乾燥裝置和影印機上。這類燈多數是雙端管形。影印機燈泡的燈絲分段繞制,保證熱輻射均勻。色溫高於3000K的滷鎢燈有一定量的長波紫外輻射(約佔總輻射量的 0.1%),已開始用於牙科固化粉的固化工藝上。
攝影滷鎢燈
功率200~20000W、色溫3200±50K、發光效率27~36lm/W、壽命15~300h,電壓分為12~36V、110V和220V 3種。12~36V的攝影滷鎢燈為低壓單端圓柱形,功率200~400W;110V和220V的為雙端管形,功率500~2000W,更大功率的,燈絲由幾段單螺旋絲排成均勻的發光面。攝影滷鎢燈色溫穩定、光衰小,已在舞臺影視和新聞攝影照明中取代了普通鎢絲白熾燈。
儀器滷鎢燈
功率2~400W、色溫3000~3200K、電壓3~36V、壽命50~200h。廣泛用於現代顯微鏡、投影儀、幻燈以及醫療儀器等光學儀器上。
冷反射儀器滷鎢燈
它是與橢球面介質膜反光鏡經預聚焦組合成一體化的燈泡。功率50~250W、色溫3200~3600K,光束溫度低、光利用率高,反光鏡最大直徑50cm,電壓 8~110V。廣泛用於輕便型電影機、幻燈機、醫用和工業用內窺鏡、牙科手術著色固化、彩色照片擴印儀等光學儀器上。
發展趨勢
滷鎢燈是處於發展中的新一代白熾燈。其發展趨勢:
(1)繼續發展節能型小功率產品,代替白熾燈全面進入室內照明。
(2)研究氟、氯化合物充填劑以及防腐工藝,提高發光效率和壽命,使氯、氟鎢燈得以實用。
(3)研究反射紅外線透射可見光塗層的節能型滷鎢燈。
(4)逐步採用硬質玻璃燈殼。
參考書目
復旦大學電光源實驗室編著:《電光源原理》,上海人民出版社,上海,1977。