白炽灯的基础知识

白炽灯的基磁知识

基曲知识

1.白id灯的结构

普通白炽灯主要由玻壳、灯丝、导修、芯柱、灯头等组成，对于不同用途和要求的白炽灯,

其结构和部件也有所差异。

玻壳玻壳用耐热性能好的附件玻璃做成，大功率白炽灯用酎热性能更好的娜什酸盐坡璃，

一些特殊用途的灯泡采用篇色玻册。玻壳把灯丝和空气隔离，既能透光，又起保护作用。

白炽灯工作的时候，城壳的温度量高可达100℃左右。为避免戚光，有些城壳边仃过磨砂处

理，以形成光的漫反射。力加强臬一方向的发光强度，也有些玻壳上蒸涂了阻反射层。

灯丝是灯泡的发北体，用比头发丝还细得多的鸡丝制成，为提高灯”的发光效率，一般绕

成单螺旋丝或双螺陡丝。鸨丝由赤柱上的羽丝支架支梯，两端与导丝连接，为安全起见，

高电压充气白炽灯外导丝还接有保除经。

排气管灯泡内的空气通过芯在内的排气管抽出，或是抽真空后再充11需要的惰性气体。til

气管在抽真空后烧岸密封，灯就不漏气了。

灯头根樨外形和用途不同，灯头主要分为螺口和插口两种结构，插口灯头主要用在汽车、

火车等需要抗震的场合C

两条导线由内导线、杜美畛和外导线三部分组成。内导线用来导电和固定灯丝，用

洞丝或微操铁丝制做。中间一段很处的红色金属丝叫杜美丝，要求它同玻璃密切结合而不

漏气。外导线是洞丝，任务就是起接灯头用以通电。

2.灯丝的制作

白烟灯是根据热相射镰理制成的，它依靠电能将灯丝加热到白烟状态而发光，用作

灯丝的材料应当满足如下要求：

a.熔点要高。随着温度的升高，多数物质福射出来的总能量以及可见光的比川都会增加。

b.H科的蒸发率小，有利于延长灯丝寿命。

c.可见辐射强。在可见区的光谙发射率高。

d.有适合的电网率。

e.机械强度好，较易加工成肌使用时用振动和冲击…

金属期具有烙点高、蒸发率BL在可见光区有较高的选择相射、高温下机械强度高、

电阻系数大、容易加工等优点，是迄今为止最适合的灯丝材料。

灯用福丝是用物末冶金方法加1制作的。先料宵竹（W03）经氨气处除制得金属督粉，

压制成筲条放在氢气炉中直接通电进行烧结（烧结温度在3100C左右）制成筠的金属棒，

然后用作捶机策造，通过金刚石郡孔，多次拉拔成细丝，并卷曲成螺纹状鸨丝。

拉制出来的抖丝具有纤维结构，但其温度到1100—1300C,会发生再结晶现象，使纤

维结构遭到破坏。当温度达到1500—1600C时，则晶粒发生长大，使内变脆，并引起高温

下垂。由于实麻电用中鸡丝的工作温度一般高H2400K—2600K以上，为了减城高温下的再

结晶和克服高温时灯丝下垂，在烽结过程中常加添加剂,如Na2O,K2O,SiO2,ThO2.Ga、

Co和Re等，以改变鸡丝的再结晶组织，提高高温杭端变能力与鸦”的高温杭下垂能力。

根据期要制作工艺可如，玲畛烧结温度低于熔点，鸨原子犷散不很充分，添加剂的使

用吊臂粉的纯度不可能百分之百的纯净，就势必造成晶间夹杂，存在应分结构不均匀。9

经多次拉拔，产生过量塑变，便H丝内部存在大量的空位和位错。虽经退火处理，fflfiiS

仍以网状存在于灯丝之中。文内系体心立方晶格，电子层分布不对称，使原子结合力具有

方向性，其位错阻力（Peteres应力）较大。又晶体本身脆性较大金属的力学性能，对温度

急变与应变速度极为敏感，故筠生在点燃前就是一个存在着酌机缺略敏感组纵的裂坡偏。

3.白烟灯的充气

鸦与家在高温下会生成高价氧化物三氧化笛，所以抽空灯泡内的空气可减小鸡丝的家化耗

ito但是灯泡内的空气不可能抽到完全真空，仍有空气使鸨氧化而短寿。另外，因为灯泡

内气压很低，鸦粒子从铝也表面逸出的速度也加快，这将导致铝艺寿命缩短。

灯泡充人情性气体，可以减弱鸨卷的氧化耗蚀，并且随着所充气压版高，效果读好，从而

可以篁长灯的寿命。从1913年美国的即缪尔制质充基气的白烟灯后，白炽灯技术的到快速

发展。

现在我们知道，情性气体的分子I也大，抑制筲蒸发的效果越好汽优的热导损失也极小。

Silt,充氮气比充敏气好，充葡气比氮气更好。¥11,由于氮气和简气比负气更容易产生

放电并且价格较贵，现在的小功去低压灯泡为简便起见部不充气，大功率低压灯泡充人约

O.IMpa的敏-氮混合气体，高压灯泡则充含氮到15%的负气，在矿灯等特种灯泡内才充人氮

气或篇气。

希性气体不但减弱「灯丝的热发送出，血且因为悟性气体的热传导系数很小，if在灯丝周

围形成一个保温层，从而将灯要温度提高到2700~3000K,幅射出来的见光的比例会有一定

®DHo也是，由于气体对流产生的内修撩会造成部分热损失，充气灯泡会损失一定的功率,

并购看气压增加而增力口。从总体上来说，充气灯泡的光效比同温度的真空灯泡要0L

减小泡壳尺寸可以求得更高的机械强度，气压可以充得更高，抑制灯也蒸发的效果更好。

但是由于坡克温度上升，普通城晤承受不了，必须改用硬质坡璃或石英玻墙。同时，坡克

缗小后沉积的鸡更多，灯泡更容易变黑，这反而使先效降低。

由于工艺技术限制以及快速生产的需要，灯泡内仍然含有微量的II气、水气等杂质，通常

的办法是在灯泡内使用消气剂来提高真空度，常用的消气剂有红磷和五氧化三磷。

4.白炽灯的外形

白炽灯的灯也是用金属日拉利札这和H科的炀点很高，一只点亮的白坂灯的灯丝温度高

达3000C。在高泓下一些等原子会升华成气体向外扩做，这些鸨气II遇到温度较低的玻璃

后又凝华在内壁上，呈乌黑色，这就是白炽灯用久发黑的原因。

白炽灯普遍被设计成球里，这可11使鸡原子能在一个比较大的表面上沉枳，避免灯泡在很

短的时间内就被熏黑，造成光通量的快速下降。

5.实用白炽灯的再改进

直形或U形灯畛的温度并不高，而卷成螺旋状的灯畛温度更高，在充气灯中采用螺陡形灯

丝来缩盅灯也长度，这有利于延长灯丝寿命和谶小灯的热导损失。这抻单蜷旃灯丝的又一

好处在于，能在灯泡内扶小的体板里做成较长的灯畛，以取得更大的电阻。为了进一步提

高灯丝温度，1912年，日本的三浦颤一为使灯”和气体的接触面尽量微小，将筲丝从单螺旃

发展成双螺旋，灯丝温度高达2700K,这使白《!灯的发光效率由6-9LH1/W提高到到13Lm/W,

比单螺旋打丝灯泡提高发光强度P%。1935年，法国的A・克洛德在灯泡内充人氨气、翁

气，进一步提高了发光效率。双螂陡灯丝白联灯几经改进，虽然发光效率提高到当今的50

Lm/W,但在所有用电的展明灯具中的效率仞是最低的，它所消耗的电能只有到10%的电能

转化为光能,其余部分都以热能的形式散失了。

为适应市场需求，大力不断对白t!灯进行改进，大大柘展了白炽灯的应用范围，开辟了白

奴灯的新时代。1949年，秋鸡灯在美国诞生，它比普通白炽灯提高光效30—60%,后来，

人”M成了各式各样的碘期灯。它已成为公共场所照明的重要灯具。

6.白烟灯的分类

6.1普通照明灯泡

为了防止灯畛氧化并且减少热对流，这种灯泡坡壳内抽成真空，因而提高了发卷效率，并

且具有了酎高温的品质，不怕封闭灯具内的高温，环境温度200C以内都能正常工作。但是

在长时间高狙下工作，金M筲会逐渐藜发并均匀地祜附在玻壳内壁，导致灯泡发光量逐渐

衰弑，所以这种产品寿命期内光通保持性能欠佳。另外普通眼明灯泡的眩光是一个固有的

缺陷，而裸露使用难登大胭，为此又有磨砂玻璃、乳白坡璃和涂白坡洞几抻产品，只是透

光性受到翳用。

6.2PAR灯泡

为了防止灯丝氧化，这种灯泡选注了充惰性气体的方式，并且玻壳涂白。高温蒸发的鸨蒸

气在灯泡玻壳内部热对流的作用下向上运动，最爽粘附在灯把部位，因此寿命期内光通保

持较好，适用于照明质量要求较高的豪华装修场所，并且可口裸露安装，不产生眩老。美

中不足的是，PAR灯不宜用于高温场所，100℃环境温度下其寿命将第用40%。

6.3卤素灯

卤素灯又叫卤周灯，分为溟鸨灯四鸡灯两类，漠竹灯寿命不如碘铝灯（漠青灯匆1000小

时，跌鸨灯可达1500小时），但溟鸨灯的发光效率比跳鹑灯高5%。卤素灯的玻壳是用石

英城璃制成，所以又叫石英灯。

普通白#!灯中的精性气体只能减弱灯”的蒸发，而卤素灯的特殊性就在于鸦”可以“自我

再生”。在这种灯的玻壳中充有一些卤族元素（如碘和澳），当灯丝发热时，鸦丝在高温

卜迩浙蒸发，逸出的雪原子间温度较纸的玻璃管壁万向移动。在它『I接近城博管时，宵蒸

汽被“冷却”到大到800C并和卤素原子结合在一起，形成卤化筠（谏化村、溟化鸨）。卤

化鸨有向高温让移的限向，所以卤化鸡又向灯泡中央移动，II后落到被腐蚀的灯丝上。因

为卤化鸨很不稳定，遇热后就会介解成卤素蒸汽和捐，这样鸨Q在灯丝上沉积下来，既补

了被蒸发的部分，这个过程叫做“卤鸨循环”。这W灯不但可以消除筲粒附在灯泡玻璃内

壁上发黑的现象和篁长灯丝寿命，而且灯丝可以做的相对较小，灯秣也很小6。卤素灯的

灯丝温度可达3200K,显色性好，发光强度和发光效率得到大大提高。

卤素灯的外形有灯管和灯泡两伸，分刖适用于不同的灯具。卤素灯发热量较大，不适合环

境温度较高的场合使用，因此使用时需要注意散热，防止高温灼伤附近低熔点制质。

卤素灯报工作电压可以分为线电压和低电压两种,低电压卤素灯的电源电压一段为12伏成

24V,班率在10~200W之间。低电压卤索灯的鸡丝可以做的数相，褊定寿命较长，若色也更

接近日光色。它配置的聚光杯可11使光线集合成一个向前的强光束，却可以透过红外线，

强光眼射在需要突出表现的物品上乖常8!目，但减少了被服物品受到的热骑射。主要用于

需要光线集中照射的地方，比如用于18窗、写字台及居室的局部照明。

低压石英灯必须配备降压变压器才能使用，如果用于调光场合，必须注意电子变压器是否

适合，而电感变压器可以直接使用。因在调压变为过程中较低的温度对卤筲循环不利。

7.白俄灯的发展趋势

对普通白烟灯而言，若输入能量为1