为什么卤钨灯比白炽灯有更高的发光效率

Question

如题所述

Answer 1

卤钨灯比白炽灯有更高的发光效率的原因如下：
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。
在适当的温度条件下，从灯丝蒸发出来的钨在泡壁区域内与卤素物质反应，形成挥发性的卤钨化合物。由于泡壁温度足够高（250℃），卤钨化合物呈气态，当卤钨化合物扩散到较热的灯丝周围区域时又分化为卤素和钨。释放出来的钨部分回到灯丝上，而卤素继续参与循环过程。
氟，氯，溴，碘各种卤素都能产生钨的再生循环。它们之间的主要区别是发生循环反应所需的温度以及与灯内其他物质发生作用的程度有所不同大量生产各种溴钨灯和碘钨灯，某些灯中还部分采用氯作为循环剂。
所有白炽灯的发光原理都是利用物体受热发光原理和热辐射原理而实现的，最简单的白炽灯就是给灯丝导通足够的电流，灯丝发热至白炽状态，就会发出光亮，但这种白炽灯的寿命会相当相当的短。
我们见到的白炽灯之所以采用了以下各种技术，其目的都在于使得白炽灯具有更长的寿命和使用起来更加方便：真空玻璃管（减少灯丝氧化程度）、灯脚（便于你将灯泡插在灯座上）、填充惰性气体（减少灯丝在高温下的氧化程度）等等。

Answer 2

电灯的发光效率是指输入的电能有多少转化成了光能，但一般用输出的光通量与输入的电功率之比来代替衡量， 通常用 lm/W，即“每瓦流明”来表示。
有温度的物体都在以电磁波或光波的形式幅射能量，低温物体幅射出红外线，高温物体幅射出可见光和紫外线；温度越高，幅射可见光的比例也越高。这就是白炽灯的基本原理。

爱迪生发明白炽灯时就遇到了这个问题，要想电灯更加明亮，就得使灯丝温度更高；但若温度过高，灯丝很快就会烧掉。于是就想到了隔绝空气（氧气），这就有了抽真空的玻璃灯泡。
白炽灯比电炉子更亮，就是因为灯丝温度比电炉丝温度更高。

普通白炽灯随着灯丝温度的升高，钨灯丝的蒸发速度也增加，从而使灯的寿命缩短，并且有玻壳发黑现象，使透光率下降。较大功率的白炽灯泡内充有约80kPa气压的惰性气体，可以在一定程度上抑制金属钨的蒸发，从而延长了白炽灯的使用寿命。普通白炽灯的典型发光效率为10lm/W，使用寿命为1000h左右。

当人们想要得到效率更高、更亮的白炽灯时，必须提高灯丝温度。然而温度高了灯丝很快会烧断，灯的寿命就太短了。要想保证寿命，就得使灯丝更耐高温，然而没有比钨更好的金属灯丝材料了，于是人们发明了卤钨灯。

卤钨灯是新一代白炽灯。在白炽灯中充入溴碘等卤族元素或卤化物，正常工作时，灯内卤化钨处于气态，使内部产生卤钨循环，从而消除白炽灯的玻壳发黑现象，并使灯丝寿命大大延长。这就是卤素灯的来由。
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。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。
下面是“卤钨灯、钠灯、金属卤化物灯的发光原理”的链接：

参考资料：http://hi.baidu.com/xfcylyf/blog/item/0f18b238e520b0fab211c7d5.html

Answer 3

卤钨灯内充有稀有气体，使灯丝不易氧化，延长灯丝寿命。
稀有气体在灯管内更稳定。本回答被提问者采纳

Answer 4

1：卤钨灯是工地、马路、广场用来照明用的，功率大。
白炽灯好处是寿命长，省电，但较贵，光线太白，但据说对眼睛不好，国外白炽灯只是用在走朗、楼梯、卫生间里。
2：从功率方面讲，白炽灯功率较低，卤钨灯泡功率较高。
卤钨灯泡是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下，蒸发的钨丝与卤素进行化学作用，蒸发的钨会重新凝固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此卤钨灯泡比白炽灯更长寿，卤钨灯泡亦能以比一般白炽灯更高的温度运作，它们的亮度及效率亦更高。
3：白炽灯光衰大。
卤钨灯是在白炽灯的充填惰性气体中加入微量卤素或卤化物而制成的电光源，几乎无光衰。

补充：
光衰简介

　　在对感光鼓表面充电时，随着电荷在感光鼓表面的积累，电位也不断升高，最后达到 "饱和"电位，就是最高电位。表面电位会随着时间的推移而下降，一般工作时的电位都低于这个电位，这个电位随时间自然降低的过程，称之为"暗衰"过程。感光鼓经扫描曝光时 ，暗区（指未受光照射部分的光导体表面）电位仍处在暗衰过程；亮区（指受光照射部分的光导体表面）光导层内载流子密度迅速增加，电导率急速上升，形成光导电压，电荷迅速消失，光导体表面电位也迅速下降。称之为"光衰"，最后趋缓。

简介
　　光致衰退效应也称S-W效应。a-Si∶H薄膜经较长时间的强光照射或电流通过,在其内部将产生缺陷而使薄膜的使用性能下降,称为Steabler-Wronski效应。
光致衰退效应起因
　　对S-W效应的起因,至今仍有不少争议,造成衰退的微观机制也尚无定论，成为迄今国内外非晶硅材料研究的热门课题。总的看法认为,S-W效应起因于光照导致在带隙中产生了新的悬挂键缺陷态(深能级)，这种缺陷态会影响a-Si∶H薄膜材料的费米能级EF的位置，从而使电子的分布情况发生变化，进而一方面引起光学性能的变化，另一方面对电子的复合过程产生影响。这些缺陷态成为电子和空穴的额外复合中心，使得电子的俘获截面增大、寿命下降。
　　在a-Si∶H薄膜材料中，能够稳定存在的是Si-H键和与晶体硅类似的Si-Si键，这些键的键能较大，不容易被打断。由于a-Si∶H材料结构上的无序，使得一些Si-Si键的键长和键角发生变化而使Si-Si键处于应变状态。高应变Si-Si键的化学势与H相当，可以被外界能量打断，形成Si-H键或重新组成更强的Si-Si键。如果断裂的应变Si-Si键没有重构，则a-Si∶H薄膜的悬挂键密度增加。为了更好地理解S-W效应产生的机理并控制a-Si∶H薄膜中的悬挂键，以期寻找稳定化处理方法和工艺，20多年来，国内外科学工作者进行了不懈的努力，提出了大量的物理模型，主要有弱键断裂(SJT)模型、“H玻璃”模型、H碰撞模型、Si-H-Si桥键形成模型、“defect pool”模型等,但至今仍没有形成统一的观点。
编辑本段LED光衰
　　LED光衰是指LED经过一段时间的点亮后,其光强会比原来的光强要低,而低了的部分就是LED的光衰. 一般LED封装厂家做测试是在实验室的条件下(25℃的常温下),以20MA的直流电连续点亮LED1000小时来对比其点亮前后的光强.
光衰计算方法
　　N小时的光衰=1-（N小时的光通量/0小时的光通量）
光衰影响因素
　　泡壳越大、光衰越小，即与钨的蒸发量沉积挡住光输出成正比。而充气灯泡由于部分地阻止钨丝蒸发所以光衰要小。
　　如果是白炽灯用相同灯丝，做在不同大小泡壳里，相对来说同一时间点的光衰的确大泡壳的比小泡壳的小。另外，同样是充气泡大玻壳的灯泡内部空间大，气体对流到玻壳有比较大散热面积，相对小玻壳灯的温度低很多，则灯丝的温度也相对低，发光效率低，钨丝的蒸发率也低，所以光衰要小。但同样的灯丝在大玻壳的光效比小玻壳的灯丝低很多。所以在灯丝设计的时候是分开设计的，在现实生产中的可比意义不大。

参考资料：http://blog.sina.com.cn/s/blog_3e4ae19a0100py2y.html