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27页白炽灯泡,1.0 白炽灯发光原理结构白炽灯之所以有这样的名称,是因为电流通过灯丝(钨丝,熔点达3000多摄氏度)时会产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集,使得灯丝的温度达到 2000℃以上,灯丝在处于白炽状态时,就会发出耀眼的光来故称之为白炽灯白炽灯发光时,只有7~8%的电能变成可见光,90%以上的电能转化成了热,白白浪费掉可见白炽灯的发光效率很低然而,它却是电灯世界的开路先锋 白炽灯,主要由玻壳、灯丝、导线、感柱、灯头、氮气等组成 玻壳做成圆球形,制作材料是耐热玻璃,它把灯丝和空气隔离,既能透光,又起保护作用白炽灯工作的时候,玻壳的温度最高可达100℃左右 灯丝是用比头发丝还细得多的钨丝,做成螺旋形看起来灯丝很短,其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一条直线,这条直线竟有1米多长 两条导线表面上很简单,实际上由内导 线、杜美丝和外导线三部分组成内导线用 来导电和固定灯丝,用铜丝或镀镍铁丝制做; 中间一段很短的红色金属丝叫杜美丝,要求 它同玻璃密切结合而不漏气;外导线是铜丝, 任务就是连接灯头用以通电 一个喇叭形的玻璃零件是感柱,它连着 玻壳,起着固定金属部件的作用其中的排 气管用来把玻壳里的空气抽走,然后将下端 烧焊密封,灯就不漏气了。
灯头是连接灯座和接通电源的金属件, 用焊泥把它同玻壳粘结在一起玻壳,灯丝,内导线,感柱,杜美丝,外导线,灯头,1.1 白炽灯发展史人类使用白炽灯泡已有128年的历史了提起白炽灯泡,人们必然会联想起爱迪生实际上早在爱迪生之前,英国电技工程师斯旺(j.Swan)从40年代末即开始进行电灯的研究经过近30年的努力,斯旺最终找到了适于做灯丝的碳丝1878年12月18日,斯旺试制成功了第一只白炽电泡此后不久,他还在纽卡斯尔化学协会上展示过他的碳丝灯泡在1879年10月21日的傍晚,爱迪生和助手们成功地把炭精丝装进了灯泡一个德国籍的玻璃专家按照爱迪生的吩咐,把灯泡里的空气抽到只剩下一个大气压的百万分之一,封上了口,爱迪生接通电流,他们日夜盼望的情景终于出现在眼前:灯泡发出了金色的亮光!在连续使用了45个小时以后,这盏电灯的灯丝才被烧断,这是人类第一盏有广泛实用价值的电灯后来人们就把这一天定为电灯发明日之后爱迪生还一直致力于白炽灯的改进,为了提高灯泡的质量,延长灯泡的寿命,爱迪生想尽一切办法寻找适合制灯丝的材料到1880年5月初,他试验过的植物纤维材料共约6000种在很长的一段时间里,爱迪生派遣了很多人前往世界各地寻找适合于制作灯丝的竹子。
直至1908年的9年间,日本竹一直是供应碳丝的主要原料 现代的钨丝白炽灯到1908年才由美国发明家库利奇试制成功发光体是用金属钨拉制的灯丝,这种材料最可贵的特点是其熔点很高,即在高温下仍能保持固态事实上,一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达3000℃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”的外型,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否则的话,灯泡在很短的时间内就会被熏黑了由于灯丝在不断地被升华,所以会逐渐变细,直至最后断开,这时一只灯泡的寿命也就结束了 经过多年的研究,人们注意到,当灯泡里充有空气的时候,虽然灯丝很快会被氧化,但是钨的蒸发却变慢了 原因其实很简单:空气是由多种成分组成的,使钨氧化的只是占空气总量1/5的氧气;至于其余的大约占4/5的氮气,它不仅没有参与对钨的破坏作用,相反地还干了好事——阻碍钨分子的运动,降低钨的蒸发速度 人们于是给钨丝找到了一位保卫它的好朋友——氮气氮气就在空气里,而且占了空气的大多数,真可谓“踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫”。
过去我们为了保证白炽灯延年益寿,不得不把玻壳中的空气抽走,抽得越干净越好,而现在为了同样的目的,我们却要做相反的工作,即把气体——当然是不会跟钨发生化学反应的气体充到玻壳里去 氮气是个懒惰的家伙,好自个儿东游西逛,跟谁也不爱打交道它在很多地方派不上用场,可在白炽灯里却可一显身手 如果灯泡里是真空的,那么当钨丝接通电源,温度升高后,钨的分子就会“蠢蠢欲动”,大量地脱离灯丝,“如入无人之境”,到处乱跑,直到碰在玻壳壁上被吸着时为止 玻壳里一旦充进了氮气,白炽的灯丝周围就会形成一薄层稳定的气体保护层,就像一道活的“篱笆”每一个氮气分子都是一名勇敢的战士,守卫在钨丝的附近,对那些企图脱离集体四处乱窜的钨分子毫不客气,狠狠地顶撞回去,叫它们重返工作岗位,继续为光明服务这样一来,钨丝的蒸发速度就慢得多了 结果是出现了充氮气的白炽灯泡 1913年,兰米尔首次往玻壳里充进氮气,这是继灯丝由炭丝改钨丝后白炽灯的又一重要革新直到目前为止,充气仍然是抑制钨丝蒸发的基本措施白炽灯泡,1.2 白炽灯的未来在所有用电的照明灯具中,白炽灯的效率是最低的,它所消耗的电能只有很小的部分,即12%-18%可转化为光能,而其余部分都以热能的形式散失了。
至于照明时间,这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时 近期澳大利亚政府推出了一项逐步采用节能荧光照明设备,以减少温室气体排放的计划,从2010年开始将禁止使用白炽灯泡这是世界上第一个打算淘汰白炽灯泡的计划为了节能,为了环保,白炽灯泡将要寿终正寝了! 全球白炽灯禁用时间表澳大利亚 2009年停止生产,最晚在2010年逐步禁止使用传统的白炽灯 澳大利亚是世界上第一个计划全面禁止使用传统白炽灯的国家加拿大 2012年前禁用白炽灯加拿大是继澳洲后第二个宣布将禁用白炽灯的国家 日本 到2012年止,日本将全面禁止制造、销售、使用白炽灯美国 2012年1月到2014年1月从2012年1月到2014年1月间,美国要逐步淘汰40W、60W、75W及100W白炽灯泡,以节能灯泡取代替换 中国 发改委预计10年内禁用(禁售)白炽灯 欧盟各国 欧洲联盟2009年9月起禁止销售100瓦传统灯泡,2012起禁用所有瓦数的传统灯泡英国首相布朗2007年上任后也宣布英国将一体遵行,改用省电日光灯2008年,零售商开始停卖150瓦灯泡,2009年将停卖60瓦灯泡目前,零售卖场就开始停止100瓦灯泡补货,自愿停售期到2012年结束,之后政府才颁惩罚规则。
韩国 2013年底前禁止使用白炽灯白炽灯泡,1.3 白炽灯的优缺点1.3.1 优点:1.3.2 缺点:,白炽灯泡,1.4 白炽灯的类型1):按灯丝分类:分单螺旋和双螺旋灯丝两种 2):按灯头分类:分螺口式和插口式两种 3):按气体分类:分真空和充气两种 4):按玻璃壳分类:有透明型、磨砂型、乳白型、反射型和彩色型等 5):按形状分类:球型、梨型、柱型、蜡烛型和蘑菇型等灯具中常用的灯泡多是螺口灯头,而吊灯常用的多是插口灯头,白炽灯泡,1.5 白炽灯的灯头◆ 白炽灯的灯头常用的有E10、E14、E26、E27、E40、B22 ◆ E字带头的为螺口式,B为插口式 ◆ E27指螺纹口直径27mm的螺旋灯头,E14就是螺纹直径14mm的螺纹灯头,B22就是插口直径22mmE27,B22,E14,,,Φ27mm,卤素灯泡,2.0 卤素灯发光原理结构卤素灯泡与白炽灯的最大差别在于一点,就是卤素灯的玻璃外壳中充有一些卤族元素气体(通常是碘或溴),其工作原理为:当灯丝发热时,钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动,当接近玻璃管壁时,钨蒸气被冷却到大约800℃并和卤素原子结合在一起,形成卤化钨(碘化钨或溴化钨)。
卤化钨向玻璃管中央继续移动,又重新回到被氧化的灯丝上,由于卤化钨是一种很不稳定的化合物,其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨,这样钨又在灯丝上沉积下来,弥补被蒸发掉的部分通过这种再生循环过程,灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长(几乎是白炽灯的4倍),同时由于灯丝可以工作在更高温度下,从而得到了更高的亮度,更高的色温和更高的发光效率 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,会超温度较低的地方移动,然后在管壁处和溴 Br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”效应而是灯丝烧断,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2.1 卤素灯简介卤钨灯功率有5W、10W、15W、20W、25W、30W、35W、40W、45W、50W、60W、70W、100W、150W、200W和250W等多种。
工作电压有6V、12V、24V、28V、110V和220V等多种灯头有螺口式(E10、E11、E14等)、插入式(GU5.3、GX5.3、GY6.35、GZ4和G8等)和直接引出式其中杯灯还有带前罩与不带前罩之分杯口直径有25mm(MR8),35mm(MR11)和50 mm(MR16)等几种反射角有8°、10°、12°、20°、24°、30°、36°、40°和60°等多种 由于卤素灯中钨的蒸发受到有效的抑制,加之卤钨循环消除了玻壳发黑,卤素灯灯丝的温度就可大大提高(高达3000℃),使卤素灯的发光效率远比普通白炽灯高例如,白炽灯需要消耗75W电能才能达到960流明的光通量,而卤素灯仅需50W卤素灯尤其吸引人的地方是它的体积小巧玲珑,品种规格多种多样,尤其杯灯可把光线集中反射,相对于散射型光源而言,消耗同样电功率,可获得强得多的照度,因此,人们觉得卤素灯“特别明亮”,能使物体的表面色泽更绚丽,光彩更夺目,甚至觉得有迷人的闪烁效果杯灯的反射角度有从窄到宽多种角度可供选择(越窄越觉明亮),也给专业灯光设计提供很大的创意空间 卤素灯具有体积小、发光效率高(达17-33 lm/W)、色温稳定(可选取2500K-3500K)、光衰小(5%以下)、寿命长(可达3000小时至5000小时)等特点,这些特点显示出它有取代普通白炽灯的趋势。
但石英玻璃昂贵,卤素灯的价格当然要比白炽灯高2.2 卤素灯的未来1959 卤素灯问世 从2012年9月1日开始,达到C级能效的透明卤素灯可以在市场上销售至2016年8月31日从2016年9月1日开始,除非新技术出现,欧盟市场销售的透明灯将只剩能效B级的低压 卤素灯以及能效C级的带G9 或R7s灯头的灯(豁免)卤素灯泡,金属卤素灯,2.3 卤素灯的优缺点2.3.1 优点:2.3.2 缺点:,卤素灯泡,2.4 卤素灯的类型,MR11、MR16,G4、G5、G9,GU10,AR70、AR111,PAR,JC,卤素灯泡,荧光灯,荧光灯,3.3 荧光灯发展史1910年,法国的A.克洛德发明氖气放电灯,他将汞充入灯中制成辐射蓝光的灯管,后来又在灯管内壁涂上荧光粉制成辐射白光的灯管1938年,欧洲和美国在此基础上研制出热阴极荧光放电灯1942年研制成功卤磷酸钙荧光粉,由于它无毒、价廉、发光稳定、发光效率高,至今仍然是荧光灯的主要发光材料从荧光灯的发光机制可见,荧光粉对荧光灯的质量起关键作用20世纪50年代以后的荧光灯大都采用卤磷酸钙,俗称卤粉卤粉价格便宜,但发光效率不够高,热稳定性差,光衰较大,光通维持率低,因此,它不适用于细管径紧凑型荧光灯中。
1974年,荷兰飞利蒲首先研制成功了将能够发出人眼敏感的红、绿、蓝三色光的荧光粉氧化钇(发红光,峰值波长为611nm)、多铝酸镁(发绿光,峰值波长为541nm)和多铝酸镁钡(发蓝光,峰值波长为450nm)按一定比例混合成三基色荧光粉(完整名称是稀土元素三基色荧光粉),它的发光效率高(平均光效在80lm/W以上,约为白炽灯的5倍),色温为2500K-6500K,显色指数在85左右,用它作荧光灯的原料可大大节省能源,这就是高效节能荧光灯的来由可以说,稀土元素三基色荧光粉的开发与应用是荧光灯发展史上的一个重要里程碑没有三基色荧光粉,就不可能有新一代细管径紧凑型高效节能荧光灯的今天但稀土元素三基色荧光粉也有其缺点,其最大缺点就是价格昂贵荧光灯点燃过程中,电子发射物质不断从电极飞溅出来,启动过程飞溅尤其激烈当电极上的电子发射物质耗尽,或者电极上剩余涂层不能继续发射电子,灯就无法继续燃点荧光灯从开始使用至不能燃点为止的累计燃点小时数称为它的全寿命 在荧光灯启动时,电子发射物质损失很大,故启动越频繁,寿命越短电源电压升高时,灯的电流增大,因电极过热而加速电子发射物质蒸发,寿命缩短电源电压降低时,电流减小,电极温度不足,启动困难,促使电子发射物质溅散,荧光灯的寿命也将缩短。
荧光灯使用过程中,由于荧光粉老化、玻璃管透明度降低、灯管两端发黑等原因,发射出的光通量逐渐下降最初100小时光通量下降很快,以后趋于缓慢从燃点 100小时开始计算,至光通量下降到原来的30%时的累计燃点小时数称为荧光灯的有效寿命 环境温度对灯的影响 荧光灯的特性决定于管内汞蒸气压强当玻管壁冷端温度为38°C时,荧光灯的 功率和光通量达到最大值;温度过高或过低,功率和光通量都将下降荧光灯的光色也受温度影响一般 来说,温度升高,光色向绿蓝色方向转移荧光灯的启动特性受温度的影响尤其显著在低温下,灯管内的惰性气体压强变化不大,但汞蒸气压 强却急剧下降,启动非常困难荧光灯主要是一种室内照明光源,室外使用时则要在灯具和电路上采取相 应措施。












