钨丝的升华与气化
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2013年1月28日 星期一 16:31
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灯丝的加热是靠带电粒子在灯丝内流动时，将电能藉由碰撞转换为灯丝的热能。灯丝的温度会逐渐升高直到输入的热能与灯丝的热辐射功率相等时，达到热平衡。
最早期的灯丝，是采用碳（碳）与白金（铂）。碳原本是最有希望的材料，1879年爱迪生曾经试用碳灯丝且使用了数百小时。虽然“碳”有极高的熔点 （3550℃），但是却有着低的“升华”温度。在低温时直接由固体升华为气态，因此很容易消耗，使用寿命短。而且必须完全隔绝空气（会在空气内燃烧）。目 前几乎都是使用熔点为（3410℃）的钨丝，优点是低于熔点时其“升华”的速率较低。因此可以加热到较“碳丝”更高的温度。钨丝一样会在空气中燃烧，因此 需要灯泡抽成真空。
为了使更多的电能能够转换成热能，必须要增加“钨丝”的电阻，因此想方法使其增长且变细。如右图，60瓦特的钨丝直径约25微米（25微米，约头发直径的 的1/4）长度约2公尺（没错），缠绕成仅2公分长的细圈。为了减少最后灯丝直线长度，通常灯丝都是先绕成直径0.25毫米（厘米）的圈圈，再绕成螺旋状 的灯丝（由于制造不易，直到1937年才成功制成）
为了避免灯丝的升华，灯泡内注入了惰性气体，这些气体主要为氩气（argon）并且不包含氧气。藉由碰撞使部份气化的钨原子能够重回灯丝。虽然惰性气体增 加了灯丝的使用寿命，但是也付出了一些代价。原本真空的灯泡内由于惰性气体的存在增加了热的传导与对流，带走了能量，于是降低了平衡的温度。升华的钨气于 惰性气体内形成微弱的粒子也藉由对流在灯泡内表面形成黑点。
由于氪气是较不良的热传导体，灌充氪气的灯泡比一般灌氩气的灯泡有更高的效率发光，但是氪气仅占大气中百万分之一的含量，因此制作成本高出较多。
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钨丝的热辐射
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- 发布于 2013年1月25日 星期五 17:57
- 作者：zwc
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物体热辐射会产生各种不同频率（波长）的电磁波。
如上图依照波长由长而短，有AM收音机（数百公尺），短波（短波），VHF / UHF及如上图依照波长由长而短，有AM收音机（数百公尺），短波（短波），VHF/ UHF及
FM（公尺）等无线电波，微波（微波）（红外灯），红外线，可见光，FM（公尺）等无线电波，微波（微波）（红外灯），红外线，可见光，紫外光（紫外线），X-射线，以及伽玛射线。紫外光（紫外线），X-射线，以及伽玛射线。
人眼所能观测到的可见光，只是电磁波谱内的极小段。人眼所能观测到的可见光只是电磁波谱内的极小段。灯泡灯丝所发出来的热辐射主要在红外线，可见光以及紫外光的小范围内。灯泡灯丝所发出来的热辐射主要在红外线，可见光以及紫外光的小范围内。
却恰好包含着对人眼所能观测的可见光。却恰好包含着对人眼所能观测的可见光。物体热辐射所发出的电磁波不同波长（或频率）的强度分布，我们称为频谱。
热辐射频谱与温度及表面的性质有关（吸收与辐射电磁波的能力），热辐射频谱与温度及表面的性质有关（吸收与辐射电磁波的能力）
对于钨丝而言，射入表面的电磁波几乎百分之百会被吸收。（吸收与辐射系数为1）对于钨丝而言，射入表面的电磁波几乎百分之百会被吸收（吸收与辐射系数为1）因此其热辐射接近频谱只与温度有关的黑体辐射。因此其热辐射接近频谱只与温度有关的黑体辐射。
上图是三种不同温度的黑体所辐射出的频谱图。
可以发现灯泡并不是一种很有效率的发光装置。可以发现灯泡并不是一种很有效率的发光装置。
大部份的热辐射都在红外线（热）的部份，约仅有5% 的能量属于可见光的范围。大部份的热辐射都在红外线（热）的部份，约仅有5％的能量属于可见光的范围。
只有当温度超过5000℃时，才会有大部份的能量在可见光范围内。只有当温度超过5000℃时，才会有大部份的能量在可见光范围内。
因为灯丝温度较太阳光低，因此红黄部份频率光线较强。因为灯丝温度较太阳光低，因此红黄部份频率光线较强。
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钨丝灯和卤素灯的区别
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- 发布于 2013年1月25日 星期五 17:51
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卤素灯泡的显著特点是长时间点燃后玻璃上边不黑，这就是卤素的功劳。它的作用原理是卤素作为一种载体把分子热运动从灯丝跑出来的钨的高温气态的元素搬运回到灯丝上，这样灯丝的损失小了，寿命就长了，玻璃也就不黑了。
其他钨丝灯泡没有卤素，所以时间长了，钨丝蒸发，玻璃就黑了。
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为什么在钨丝灯泡里填充氮气和氩气
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- 发布于 2013年1月25日 星期五 17:52
- 作者：zwc
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氮气和氩气是惰性气体，不易受热膨胀，灯泡不易爆裂，这样就保护了灯泡和钨丝。
白炽灯工作时，灯丝处于高温白炽状态。当灯丝温度太高 时，会引起钨丝蒸发过快而降低寿命；且蒸发后的钨沉积在泡壳内壁上，会使泡壳发黑，影响亮度。在泡壳中充以适量的惰性气体后，在一定压强下，钨丝的蒸发要 比在真空中大大减小。即在相同寿命的条件下，充气灯泡的灯丝工作温度可大于真空时的温度，从而提高了发光效率。所以，一般白炽灯泡中抽真空后，再充以一定 压强的氩气、氮气或氩氮混合气体。 因为氮气的化学性质不活泼,所以是惰性气体.也因此氮气常用作保护气如焊接金属时常用氮做保护气,而灯泡中充氮气也是这种原理以用来延长灯泡的使用寿命. 氩气亦是惰性气体.
灯泡里充氮起是为了延长灯炮的寿命，因为氮气化学性质不活泼，钨丝在极高的温度下会蒸发，在相同条件下，钨丝在氮气 里的蒸发要比在真空蒸发少得多，这样就大大延长了钨丝的寿命。那么为什么又要充入氩气呢？当然氩气也有氮气的相同的作用，但是氩气的另一重要作用人们都把 它忘了。那就是在放电时氩气能产生紫色辉光，大大地增强了灯泡的亮度。
灯丝处于高温白炽状态。当灯丝温度太高时，会引起钨丝蒸发过快而 降低寿命；且蒸发后的钨沉积在泡壳内壁上，会使泡壳发黑，影响亮度。在泡壳中充以适量的惰性气体后，在一定压强下，钨丝的蒸发要比在真空中大大减小。即在 相同寿命的条件下，充气灯泡的灯丝工作温度可大于真空时的温度，从而提高了发光效率。所以，一般白炽灯泡中抽真空后，再充以一定压强的氩气、氮气或氩氮混 合气体。
因为氮气的化学性质不活泼,所以是惰性气体.也因此氮气常用作保护气如焊接金属时常用氮做保护气,而灯泡中充氮气也是这种原理以用来延长灯泡的使用寿命.氩气亦是惰性气体。
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钨丝灯与LED灯的区别
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- 发布于 2013年1月25日 星期五 17:47
- 作者：zwc
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一、节能灯的两极是普通的钨丝.钨丝通电发热后,就能发射出电子.在灯管两侧加上比较高的电压,形成电场,这些电子就会在灯管里被加速,形成有一定速度和能量的电子流. 灯管是被抽成真空的，里面充有汞，就是我们称为的水银。
二、LED灯有什么优点
1，节能. 白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4.
2，长寿. 寿命可达10万小时以上,对普通家庭照明可谓"一劳永逸".
3，可以工作在高速状态.节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉.
4，固态封装，属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装，可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动，基本上用不着考虑散热。
5，LED技术正日新月异的在进步，它的发光效率正在取得惊人的突破，价格也在不断的降低。一个白光LED进入家庭的时代正在迅速到来。
6，环保，没有汞的有害物质。LED灯的组装部件可以非常容易的拆装，不用厂家回收都可以通过其它人回收。
总 结：很明显，只要LED灯的成本随led技术的不断提高而降低。节能灯及白炽灯必然会被LED灯所取代。目前国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大 力推行使用LED灯了。特别是政府改造路灯项目首先就是LED路灯，前段时间一所江苏的小学只要三盏路灯，学校就指明得用LED路灯可见LED灯替代节能 灯、白炽灯的势头。
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