卤素灯 Halogen lamps

2022-10-18 15:22:32 浏览:355

定义

带有卤素填充物的白炽灯,允许更高的工作温度。

卤素灯是一种特殊类型的白炽灯,其中灯泡充满含有少量卤素(如碘或溴)的气体混合物。 这种气体填充可以建立所谓的卤素循环。 卤素与灯丝中蒸发的金属钨发生化学反应,形成卤化物,在灯泡中移动。 当它再次靠近热丝时,它会解离,释放的金属沉积在灯丝上。

为了避免金属沉积在玻璃灯泡上,灯泡在运行过程中需要变得相对较热;温度在250°C左右是合适的。 因此,人们通常使用相对较小的灯泡(玻璃更接近热丝),这些灯泡通常由石英玻璃(熔融石英)制成,因为这种材料可以承受比普通灯泡玻璃高得多的温度。

由于灯丝通常由钨制成,与大多数其他白炽灯一样,经常使用卤钨灯一词。

卤素灯不能与金属卤化物灯混淆,后者基于完全不同的工作原理。

卤素灯的能源效率

卤素灯的效率明显高于普通白炽灯,但效率仍远低于其他一些光源。

所解释的卤素循环带来的优点是,这种灯可以在更高的灯丝温度(约2900至3200 K)下运行,同时仍保持合理的使用寿命并避免金属沉积在玻璃上,从而导致变暗。 灯丝温度升高的后果是(a)发光效率增加,从而提高能源效率,以及(b)色温升高,具有讽刺意味的是,这使它看起来“更冷”[1],更接近日光。 例如,功耗为 60 W 的典型 230V 家用卤素灯的发光效率约为 16 lm/W。 具有相同功率但工作电压较低的12 V卤素灯可以在20 lm/W左右的发光效率范围内获得更高的发光效率,但是当考虑所需灯电源中的功率损耗时,差异会变小一些。

请注意,其他光源,如荧光灯和发光二极管(LED)仍然比卤素灯效率高得多。 因此,卤素灯也逐渐被淘汰,尽管暂时晚于普通白炽灯。

尽管能效适中,但对于每年只需要很少工作时间的应用来说,这种灯可能是一个不错的选择。 相对较低的生产成本是一个更重要的因素。

用于低压和高压的卤素灯

卤素灯 Halogen lamps

图1:用于在 230 V 电网电压下运行的卤素灯。

如上所述,使用低工作电压(如 12 V)的灯可实现最高能效。 这也具有避免任何电击的优点;载流电线可以被人类触摸而没有风险。 但是,需要额外的变压器或电子设备,以便从230 V或110 V的电网电压中获得所需的低电源电压。 这增加了成本,需要额外的空间,并可能引入大量的电力损失。

因此,已经开发出可以直接与电网电压一起使用的卤素灯。 图1显示了230 V的灯。 它在较大的玻璃外壳内包含一个小卤素灯泡;后者可防止用户触摸小的热石英灯泡,否则可能导致受伤和玻璃变黑。 它还在一定程度上减少了热损失,但另一方面,由于寄生反射,它会导致一些额外的光损失。 虽然这种灯泡由于其更复杂的设计而有点贵,但可以节省额外电压互感器的更多成本,并从易于安装中获利。

实践方面

使用石英玻璃作为灯泡的副作用是透射一定量的紫外线,这些紫外线会被普通灯泡玻璃吸收。 对于在未受保护的卤素灯旁花费大量时间的人来说,紫外线照射可能会导致晒伤,从长远来看甚至会导致皮肤癌。 但是,紫外线辐射可以用额外的滤光玻璃阻挡。 该玻璃可以同时防止意外触摸热灯泡。

当此类灯泡靠近木材等材料运行时,高表面温度会导致火灾风险增加。 如果变压器和电子设备的制造质量不高,则与变压器和电子设备相关的火灾风险也会增加。 另请注意,使用多个卤素灯布置的电流可能相当高,因此高质量的电气连接更为重要。

不幸的是,卤素灯泡有不同的插座,这使得消费者更难找到合适的替代灯泡。 此外,处理通常比用于普通白炽灯的 E27 或 E14 插座更困难。 更换卤素灯泡时,切勿用手指触摸玻璃,因为沉积的脂肪稍后可能会燃烧并导致灯泡变黑。

卤素灯的应用

卤素灯通常用于照明(照明)目的,特别是在需要相对较高的光输出和良好的显色性能的情况下。 例如,室外照明(照亮建筑物、停车位等)通常使用这种灯完成。

虽然卤素灯的能效比传统的白炽灯要好一些,但与不同类型的高压气体放电灯相比,它仍然相当差,例如金属卤化物灯,也适用于大功率和高强度照明。 因此,对于非常高功率的应用,例如用于照亮体育场馆或大厅,人们通常更喜欢金属卤化物灯。

对于低功率照明,例如在家庭中,卤素灯越来越多地被LED解决方案所取代。 然而,在每年只需要很少的运行时间的应用中,它们仍然可以保持合理的解决方案,因为灯的成本相对较低。

卤素灯也广泛用于汽车的前照灯。 它们的性能不如一些更现代的解决方案,例如氙气灯(实际上是金属卤化物灯),只是它们更快地达到亮度。 然而,卤素灯的成本要低得多。

在某些情况下,卤素灯被用作信号灯。 例如,它们可能指示警告。 在有限的程度上,它们可以用作闪烁或脉动灯,但这可能会严重损害它们的使用寿命。

基础光学

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