鹵素燈氣體類型

鹵素燈是在燈內含有惰性氣體和少量鹵素氣體的白熾燈。

惰性氣體

惰性氣體包括氦氣(He 4.00g/mol)、氖氣(Ne 20.18g/mol)、(氮氣(N2 28.02/mol))、氬氣(Ar 39.95g/mol)、(二氧化碳(CO2 44.01g/mol) ). 有 mol)))、氪（Kr 83.80 / mol）、氙（Xe 131.29g/mol）和氡（Rn 222.000 / mol）。
氦、氖、氬、氪、氙和氡也被稱為稀有氣體和稀有氣體，因為它們在空氣中只含有微量。
原子量越大，用於燈絲的鎢的蒸發抑制效果越有效。原子量越大，熱導率越低，燈絲熱損失越能被抑制。發光效率提高 5% 至 10%。
“理論上，具有最高原子量的氡是非常有效的。但是，氡不能使用，因為它是一種有害的放射性氣體，會發出半衰期短的α射線。它不能使用，因為它會熱分解。因此，可以說氙氣對鎢的蒸發最有效。但是氙氣和氪氣價格昂貴，所以很少使用，在惰性氣體中，使用更便宜的氬氣。 ”
但是，由於單獨的氬氣沒有足夠的電絕緣性，如果燈絲在點亮時斷裂，就會發生電弧放電。作為對策，混入少量具有高電絕緣性的氮。 ..在小型化的燈中，如果燈絲短，會增加電力負荷，從而縮短壽命，但在某些情況下，只能使用電絕緣性高的氮氣。

吸氣劑

用於去除真空產品中雜質的化學材料稱為吸氣劑。
在白熾燈泡中，如果有少量的水或氧氣等雜質混入燈泡內，會造成水循環，消耗鎢，縮短壽命，因此需要將燈泡內的水去除。正在研究和開發各種吸氣劑作為對策。白熾燈泡在製造過程中使用磷吸氣劑來產生真空。這是一種將鎢絲浸入磷和水的混合溶液中，耗儘後給燈通電，並產生輝光放電以去除殘留氣體的方法。磷吸氣劑用於增加真空度，但另外，鹵素元素作為吸氣劑被封入以防止變黑現象。
採用鹵族元素作為吸氣劑減少黑化的方法由來已久，1892年，含氯的碳絲燈泡問世。 1933年，有人提出了一項專利，將碘包裹起來，將蒸發的鎢變成碘化鎢，以防止其粘附在閥門上。這樣，在燈泡中封裝鹵素化合物的常規方法具有防止燈泡變黑的效果，但存在與低溫部分的鎢絲發生反應並縮短壽命的問題，因此具有實際應用的不多。另外，碘在製造時需要汽化後放入閥門中，存在穩定鹵素循環範圍窄等缺點，因此考慮使用其他鹵素氣體。 1965 年，Philips Jampers 和 van der Weijer 推出了使用溴有機化合物的燈泡。由於溴化合物（CHBr3、CH2Br2等）的蒸氣壓高，因此可以直接以氣體的形式進行封裝，並且由於其高活性，可以擴大鹵素燈泡的種類。後來，氯化合物也用於復印機曝光燈。
氧化鋯通常用作一般燈泡的吸氣劑。然而，在鹵素燈加熱器的情況下，這很難使用，因此經常使用鉭（Ta）。鉭是一種與鉛相似的軟熔點金屬，在暗紅色熱態（約700℃）下能吸收數百倍體積的氫，因此這種金屬用於燈絲的支撐部分，起到吸氣劑的作用。我是。
當然，一些2200K或更低的燈加熱器含有鹵素。如果添加了鹵素，它的工作方向會抑制水循環，因此如果殘留水含量低，則可以製成壽命長的加熱器。這通常是因為添加鹵素更便宜。要製造一個壽命為 5,000 到 20,000 小時的高度可靠的燈加熱器，放置不含鹵素的吸氣劑比放置鹵素更安全。

鹵素氣體

“鹵素氣體有四種：氟（F 19.00g/mol）、氯（CL 35.45/mol）、溴（Br 79.90g/mol）和碘（I 126.90g/mol）。原子量越小, 反應越多。碘是最溫和的反應，因為它的敏感性很高。在鹵素燈的早期，碘被封裝為鹵素物質。但是，碘存在製造過程中需要將其氣化並放入閥門中，鹵素循環穩定工作的範圍窄等缺點。用於““溴比碘更具反應性，並有助於鹵素循環的影響。
即使碘的滷素循環不足以處理鎢的蒸發和變黑現象，現在可以使用鹵素循環，並且可以擴大鹵素燈的種類。 ”
此外，在鹵素循環期間鎢最終返回燈絲的位置也存在差異。局部促進蒸發，該部分的溫度加速上升，在所謂的熱點處斷絲。
此外，根據鹵素氣體的量，可能會發生變黑。必須封入最少量不會導致變黑的滷素氣體。通過最大限度地減少鹵素氣體的量，可以緩和鹵素循環，從而延長使用壽命並穩定燈泡。所需的最低濃度約為惰性氣體摩爾比的 0.1%。
此外，根據鹵素氣體的量，可能會發生變黑。必須封入最少量不會導致變黑的滷素氣體。通過最大限度地減少鹵素氣體的量，可以緩和鹵素循環，從而延長使用壽命並穩定燈泡。所需的最低濃度約為惰性氣體摩爾比的 0.1%。
色溫在2200K（K→開爾文：絕對溫度單位，加上273℃）以下的燈加熱器，不需要含鹵素。在這樣的色溫下，在加熱器的設定壽命（5000 小時或 20000 小時）內，鎢的蒸發量很小，不需要鹵素循環。 （因此燈絲幾乎沒有消耗→壽命不受此限制）

鹵素循環

鹵素燈是一種白熾燈，其中微量的滷素氣體被封閉在氬氣或氮氣等惰性氣體中。
通過封入鹵素氣體，可以防止燈絲材料鎢的磨損，提高燈絲的溫度，使燈的黑化不降低，燈的亮度不降低。不減。有優點。這是由於鹵素循環。燈點亮時變熱的鎢絲會蒸發成原子並在燈內移動。移動時與燈中的滷素結合形成鹵化鎢。鹵化鎢通過對流和擴散在燈絲附近移動。當鹵化鎢的溫度因燈絲在照明過程中變熱而升至1400℃以上時，它就會分離，鎢返回燈絲，鹵素再次形成蒸發的鎢和鹵化鎢。該循環稱為鹵素循環。
為了實現鹵素循環，必須使用一種材料，使燈的燈泡內壁在點亮時保持在 250℃ 或更高。因此，燈泡使用耐熱石英玻璃。
蒸發的鎢返回燈絲，但並未完全恢復。在鹵素循環期間鎢最終返回燈絲的位置存在差異。局部促進蒸發，該部分的溫度加速上升，在所謂的熱點處斷絲。重複的滷素循環會在燈絲中產生不規則性，最終導致電線斷裂。

W + (Om + Xn) → (WX + WO + WOX + WO2 + X2) → WX → W + O

高壓填充燈泡閥中的填充氣體

填充氣體的壓力越高，燈泡的壽命就效率而言越長。加壓增加了氣體分子的密度，蒸發的鎢與氣體分子碰撞，抑制了鎢的運動。隨著燈絲周圍的蒸氣壓升高並接近飽和，蒸發受到抑制。
作為對鹵素燈填充氣體的方法，使用焊接有玻璃排氣管的燈泡，將燈泡內部抽真空後，一邊用液氮冷卻一邊填充填充氣體。液氮將封閉的氣體液化，減少其體積並降低內部壓力。
被封入的氣體被封入1×10^5~4×10^5Pa的高壓下。 照明時的壓力達到此的1.3至7.0倍。