白熾燈燒斷後為什麼還會變亮?還記得小時候,節能燈尚未普及,家家戶戶用的都是白熾燈,那個時候白熾燈對我們而言,不隻是燈,更是一種我們專屬的娛樂方式一到要開燈的時候,家裡的小孩就搶着去開燈,說是去開燈,其實就想去玩一玩那個拉繩,在那個時候那個小小的拉繩對我們而言更像是一種儀式;可是在給我們帶來快樂的同時,連接着拉繩的白熾燈卻十分容易壞,為什麼這個白熾燈就這麼容易壞呢?,今天小編就來說說關于白熾燈燒斷後為什麼還會變亮?下面更多詳細答案一起來看看吧!
還記得小時候,節能燈尚未普及,家家戶戶用的都是白熾燈,那個時候白熾燈對我們而言,不隻是燈,更是一種我們專屬的娛樂方式。一到要開燈的時候,家裡的小孩就搶着去開燈,說是去開燈,其實就想去玩一玩那個拉繩,在那個時候那個小小的拉繩對我們而言更像是一種儀式;可是在給我們帶來快樂的同時,連接着拉繩的白熾燈卻十分容易壞,為什麼這個白熾燈就這麼容易壞呢?
燈絲的制作材料是鎢,是典型的難熔金屬,熔點高達3410攝氏度。但作為燈絲,為了顯色性和色溫好,工作溫度通常都高達3000K左右,在這個溫度下即使是鎢,其升華作用也是不可忽視的了,燈絲上的鎢會升華成蒸汽,而升華的鎢蒸汽會在溫度相對低溫的玻璃殼上凝華,大家如果留心看的話,會發現用久了的白熾燈泡玻璃會變黑,其實就是凝華的鎢蒸鍍在了玻璃上。
在持續升華作用下,燈絲會逐漸變細,而因為燈絲本身的制造工藝,本來就不能保證處處粗細均勻,這樣一來,就會造成較細較密的部分工作溫度較高,升華作用更明顯,形成了一個正反饋——越熱的地方變細更快,越細的地方就更熱。持續下去,總有一個地方會薄弱到經受不起點燈時熱沖擊的作用,在熱應力下拉開,并在拉斷前快速變細熔融。
簡而言之,是熱升華造成的燈絲變細。
這是白熾燈的宿命,有沒有延壽的辦法呢?有的,為了延長白熾燈壽命,人們發明了鹵素燈這種新型白熾燈。一般的白熾燈内是充氮氣的或抽真空的。而鹵素燈,内部填充的是鹵素元素,最常見的是碘(碘鎢燈)和溴(溴鎢燈),那它們都有什麼作用呢?
鹵素燈泡與其他白熾燈的最大差别在于一點,就是鹵素燈的玻璃外殼中充有一些鹵族元素氣體(通常是碘或溴),其工作原理為:當燈絲發熱時,鎢原子被蒸發後向玻璃管壁方向移動,當接近玻璃管壁時,鎢蒸氣被冷卻到大約800℃并和鹵素原子結合在一起,形成鹵化鎢(碘化鎢或溴化鎢)。
鹵化鎢向玻璃管中央繼續移動,又重新回到被氧化的燈絲上,由于鹵化鎢是一種很不穩定的化合物,其遇熱後又會重新分解成鹵素蒸氣和鎢,這樣鎢又在燈絲上沉積下來,彌補被蒸發掉的部分。通過這種再生循環過程,燈絲的使用壽命不僅得到了大大延長(幾乎是白熾燈的4倍),同時由于燈絲可以工作在更高溫度下,從而得到了更高的亮度,更高的色溫和更高的發光效率。
鹵鎢燈的基本發光原理和白熾燈相同,都是熱輻射光源。不同的地方在于鹵鎢燈裡面充入了特殊的工作氣體,其成分是95%的混合氣(二溴甲烷和氪氣)以及5%的高純氮,這些氣體在燈泡内鹵素燈泡建立了鹵鎢循環。
具體過程是燈絲中的鎢揮發出來後,會向溫度較低的地方移動,然後在管壁處和Br2結合生成WBr2;而在溫度較高處,WBr2又會分解,生成的W會回到燈絲上,Br回到工作氣體中,這就是整個鹵鎢循環的過程。通過這樣的鹵鎢循環,燈絲上的鎢不會逐漸揮發,由于“熱點”效應而使燈絲燒斷,也不會因為鎢在燈泡殼上沉積而發黑,其壽命得到大大延長。
1、鹵素燈的功能是設置了一個可逆的化學反應,與鎢從燈絲蒸發。
2、在普通的白熾燈,這主要是沉積在鎢燈泡。鹵素循環保持燈泡清潔,并在一生中幾乎保持恒定的光輸出。
3、在中等溫度下,蒸發的鎢與鹵素反應,鹵化形成的左右移動,在充入惰性氣體。在一段時間内,将達到較高的溫度區域,在那裡它離解,釋放鎢和釋放鹵素,重複該過程。
4、對于該反應,以便操作,整體球溫度必須高于在傳統的白熾燈。在燈泡必須熔融二氧化矽(石英)或高的熔點的玻璃(如鋁矽酸鹽玻璃)制成的。
也就是這些鹵素元素不斷的把升華的鎢又搬運回燈絲上,為它不斷的 1s。
并且,爐絲和燈絲不是一回事,材料性能工作條件也不是一回事,不要混為一談。燈絲為了色溫,是工作在3000K上下的,材料是鎢或者碳,而爐絲工作隻是為了加熱,所以一般其工作溫度低的多并且沒有保護氣體,以HRE鐵鉻鋁合金電爐絲為例,工作溫度不會超過1400攝氏度。
電爐絲主要有鐵鉻鋁合金和鎳合金兩大類,另外有特殊需要的(主要是高溫爐絲)會用到鎢絲和钼絲。
其中鐵鉻鋁合金是鐵素體基底,在高溫下工作會相變成奧氏體,長時間工作還會造成組織過度發育,晶體粗大,性能脆化。再冷卻下經過相變來内部還會積攢不少内應力,再次加熱時,較細的地方在熱應力和電磁力(沒錯這裡應該考慮電磁力的)的作用下容易斷裂。
為什麼爐絲需要考慮電磁力呢?
雖然相對于電阻來說,爐絲的感抗很小,但是電爐,尤其是大功率的電爐,其爐絲的電流和長度都很大,螺旋數遠比燈絲要大,在通電時刻足夠産生一個不可忽視的拉力,這個拉力在整個爐絲中是串聯的,不會被平均掉,而且要注意在溫度到居裡點之前鐵鉻鋁爐絲是鐵磁性的,電磁力會成倍放大。再加上熱沖擊,和材料脆化,就會在最脆弱的地方斷裂。
來源:電力專家聯盟
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