卤钨灯-光彩夺目的照明利器

光彩夺目的卤钨灯

电影杂志上至今还有“水银灯下”这一专栏，用以挥写演员的拍摄、演出活动。其实，这是20年代的老皇历了。现在你到摄影棚里去，会看到一种只有钢笔那样大小的灯。别看它小，一开起来，可以把摄影棚照得如同白昼，色彩也比白炽灯漂亮。

要是直接对着它看，准会使你眼花缭乱。它不但用在摄影棚里，也用在电视台和舞台上。在拍摄新闻纪录片时，摄影师要带上两位助手，帮他打几支强光灯，也是这种钢笔大小的灯。这就是卤钨灯。“卤”字代表元素周期表中的卤族元素，也就是氟、氯、溴、碘这一类元素。卤钨灯就是充有卤素的钨丝白炽灯。现在常用的是磺钨灯和溴钨灯。

为什么碘钨灯又小又亮呢？你大概还记得白炽灯吧！它的发光效率很低，这和它工作温度低、辐射的红外线比例大有关。从理论上推算，热光源工作温度在6500K时（这里K表示绝对温标，它的零度大致等于摄氏零下273度），可见光占辐射功率的43%左右，达到最高点。温度低了，红外线辐射多；温度再高，紫外线的比例要增加。但是，一般白炽灯用的是钨丝，工作温度才2700K左右。再提高温度，灯丝就会很快蒸发、变细、断掉；超过3000K，就要短寿夭折、只能点一、二小时。

为了减少钨的蒸发，有人想到在泡壳内充一点和钨不起化学反应的惰性气体，如氩、氪、氙等。让气体原子当“看守”，看住钨原子，钨要蒸发出来，就把它顶回去。这样试验下来有一些效果，不过并不显著。这就是充气白炽灯。

1959年前后，一种巧妙的设想成功了。人们发明了一种新的白炽灯——碘钨灯。这种灯工作温度可提高到3000～3200K，发光效率比普通白炽灯高一倍，而且不用担心钨丝的蒸发问题，工作寿命大大延长。

这里用了什么灵丹妙药？我们看到，灯丝上的钨原子蒸发出去后，沉积在玻璃泡壳上。时间一长，灯丝越来越细，泡壳越变越黑。经过长期的努力，人们找到了卤族元素——氟、氯、溴、碘。(www.xing528.com)

比如碘，它有一种特别的脾气：在250℃以上的温度下，它和钨很亲近，会和钨结合在一起变为碘化钨分子；而在1500℃以上的高温下，碘化钨又分解成碘和钨原子。如果在白炽灯内充上碘，灯泡壁上温度超过250℃时，碘就会把泡壳上的钨化合成碘化钨蒸气，从泡壳上拉走，向灯丝方向移动。在灯丝附近因为温度高了，碘化钨分解，把钨交还给灯丝，剩下的碘又移到温度较低的泡壳上去拉钨原子。这样，我们也就不必担心钨的蒸发了。因为消除了后顾之忧，就可以提高灯丝的工作温度。工作温度提高，意味着通过灯丝的电流增加，这也就增加了灯的功率。这样，小小的碘钨灯就能比体积大得多的普通白炽灯更亮。

找到这个“搬运工”以后，问题并没有完全解决，还要找一种适当的泡壳。卤钨灯要求泡壳温度高，卤素还有腐蚀性，普通玻璃已经不适用了。后来，制成了一种石英玻璃，可以做碘钨灯、溴钨灯的泡壳，这种新灯就诞生了。氟、氯有更强的腐蚀性，连石英玻璃也受不了，还要找更新的材料。卤钨循环卤钨灯主要用于强光照明，例如，用于拍摄电影、电视等。此外，有一类碘钨灯工作温度稍低，能发出大量红外线，可以做干燥器、烘箱的热源。作为光源，红外线强是浪费，是短处；可是作为热源，这就变为长处了。还有一类碘钨灯可以用在灯光球场、体育场、游泳池等场合，既光亮又色彩逼真。人造小太阳和太阳一样亮超高压汞灯里的气压，现在可以做到超过100个大气压。两个放电的电极距离很近，只有几毫米到十几毫米，在这样小的区域里加进很大的电流，温度比高压汞灯高得多，发出的光又强又集中。气压在100个大气压以上的超高压汞灯，随功率不同，亮度有一些差别。总的说来，亮度和太阳差不多，你戴上深色墨镜还嫌太亮。

亮度高低怎样来判别，是不是灯的功率越大就越亮呢？不一定，高压汞灯可以做到几千瓦，但是还不如几百瓦的超高压汞灯亮。电筒里的小电珠功率不到1瓦，因为加有反光罩，它的亮度是指光源在单位面积上，向某一方向的单位立体角内发射的光功率。通俗一点讲，就是光功率的集中程度。同样的光功率，发光区越小，越集中，发射出去的范围越小，亮度越大。超高压汞灯就是因为发光集中，所以亮度特别高。当然，在一个大小固定的发光区域内，光功率越强，亮度也越大。我们后面要讲到的脉冲氙灯就是发光区较大的强光源。

制造超高压汞灯碰到的困难之一是放电温度太高，即使用石英也要熔化。怎么办呢？人们想了两种办法：一是缩短电极距离，放电区域只有像黄豆那么一点大，而把泡壳做成像乒乓球大小的球形，让泡壁远离放电区域，便成了球形超高压汞灯；二是把灯管做成毛细管，就像一只短的温度计，外面通水冷却，这就是毛细管超高压汞灯。

球形超高压汞灯，现在已经广泛用在机车上作车头灯，用在船舶上作照明灯和探照灯。毛细管超高压汞灯的光效比较高，约60～65流明/瓦。但是工作寿命短，只有30～100小时，有待进一步提高。