白炽灯工作原理及应用特点分析

白炽灯是热辐射器。电流加热灯丝，加热到白炽而发光。灯丝的温度越高，则光输出越大并且越白。灯丝是由熔点为3400℃的钨丝制成，其工作温度很高。

白炽灯的光线中红光部分较多，可用作一般照明用的白炽灯、装饰用的管形灯或捆扎光辐射反射灯。在灯的玻璃泡中充进氩气或氪气，能延缓灯丝的蒸发损耗，能输出尽可能多的光。为了能得到高亮度，常把灯丝制成图12-12所示的双螺旋式。

图12-12 白炽灯的螺旋灯丝

提要：

标准白炽灯：

•以AC或DC工作。

•光输出6～16lm/W。

•光颜色：热白。

•节光。

•购置费低。

•仅在短接通时间时经济。

由于在灯泡的内侧钨丝的蒸气而使白炽灯的光通量降低。

标准白炽灯的特性。标准白炽灯在230V电网下运行的功率为15～1000W。热白光的标准白炽灯特别适用于卧室照明。由于其热损失高达90%，因而长的工作时间不经济。这种灯输出的光少，一只25W白炽灯，其光输出为9.2lm/W；100W的白炽灯，其光输出为13.8lm/W。白炽灯的平均寿命为1000h，并且对电压波动很敏感，当电压高于5%的额定电压时，其寿命约降低40%。

提要1：卤钨白炽灯

•电网电压卤钨白炽灯。

•低电压卤钨白炽灯。

工作方式：

——经过常规的变压器。

——经过电子变压器（变频器）。

（1）卤钨白炽灯。同标准白炽灯一样，卤钨白炽灯也是一种热辐射器。卤钨白炽灯的工作方式分为电网电压（高伏灯）和低电压（低压灯）两种。

卤素循环过程。充有气体的卤钨白炽灯有少量的卤素，如碘或溴。当卤钨白炽灯发光而使灯内温度升高时，碘和灯丝蒸发出来的雾气合成为挥发性的碘化钨，靠近1450℃高温灯丝的碘化钨又分解为碘和钨，并且钨留在灯丝上，而碘则返回到温度较低处，这种过程连续循环，从而降低了灯的老化。

卤钨白炽灯在整个寿命期内光通量保持不变。

图12-13所示的230V电网电压用卤钨白炽灯不需要限流器。卤钨白炽灯有电气螺口的E14或E27（达250W），卡口灯座的B15d或大功率的双侧灯座。有电气螺口的卤钨白炽灯可以使用标准白炽灯的灯座。

低电压卤钨灯，其工作电压多为12V，而6V和24V的很少见。这种灯有的有、有的则没有图12-14所示的反射镜，小尺寸的反射镜灯有精确的照射点。低电压卤钨灯（低电压照明设备）要通过有安全低电压（SELV）的变压器工作。

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图12-13 电网电压卤钨白炽灯

图12-14 有反射镜的低压卤钨灯

特性。卤钨白炽灯由于其工作温度很高而使其灯丝发“白”，所以所发的光比标准白炽灯的好，因此有最佳的显色。与标准白炽灯相比，低电压卤钨灯寿命长，在整个寿命期内以不变的光通量输出光（见摘要2）。若不按规则安装，则由于其玻璃壳可达到450℃的表面高温而存在着火和燃烧的危险。由于紫外线结合在一起停止在反射镜灯的玻璃盘上，因而就阻止了由螺旋灯丝辐射出的有害紫外线。冷光反射器灯可用于保护热敏感材料，它能减少2/3的热辐射。

卤钨白炽灯对电压很敏感：

•5%过电压时，寿命约减少50%。

•5%欠电压时，光通量约减少15%。

提要2：

卤钨日炽灯：

•光输出14～19lm/W（低电压灯达21lm/W）。

•平均寿命2000h（低电压灯达4000h）。

•光的颜色：热白（WW）。

•颜色显示很好（1A）。

•光强可调。

（2）低电压卤钨白炽灯用变压器

只允许使用安全变压器（DIN VDE 0551），以保证低压（SELV）保护。

常规式变压器以50Hz的电源频率工作，并且始终以测定负载工作。部分负载运行时会使变压器输出电压升高，并由此而使灯的寿命缩短。

图12-15所示的电子变压器为灯提供频率为35kHz的工作电压，这种变压器的损失比常规式变压器少50%，其原因是这种变压器的结构尺寸小。恒定的输出电压可以使变压器以部分负载运行。由于电子变压器辐射出电磁波，所以会产生无线电干扰，其导线长度限制2m以内（DIN VDE 0875）。

图12-15 电子变压器

图12-16 低电压卤钨灯接线

变频器的输出线不允许超过2m。

（3）低电压卤钨灯的接线 当灯的功率相同时，12V低电压灯的电流是接230V电压灯的19倍。为了避免用因太高的电压降而使电流负载太高和光通量减少多于10%，则应采用足够大的导线横截面积。如图12-16所示，由灯接到变压器输出的辐射形接线应尽量短，并尽可能使长度一样，这样便可减少光通量的损失。

白炽灯的光强调节。所有白炽灯的光强都是可调的。所采用的光强调节器应与其负载相适应。电网电压的标准白炽灯和卤钨白炽灯是以欧姆负载来描述的。低电压卤钨灯的光强调节器，如图12-15所示，按装在230V电源的变压器的前面。常规50Hz变压器作用有感应负载。电子变压器（变频器）大多有电容特性。有多倍输入的光强调节器，例如对于R负载、L负载和C负载，允许以R负载与L负载或R负载与C负载运行，同时也允许L负载与C负载运行。