射灯温度高,容易坏?
射灯温度高,当然容易坏!
不过坏灯的情况很多,不能一概而论!
一般来说,灯丝型灯泡在以下情况下容易坏:
1。灯泡功率越大,工作温度越高越容坏。
2。供电电压越偏高,越容坏,
灯丝灯泡供电电压降低10%,灯泡寿命将延长10倍,
如果你的住宅单元电压高于230VAC ,灯泡就很容易坏了。
3。开关次数越频繁,灯泡就越容易坏,
因为灯泡灯丝冷态电阻很小,开关导致灯丝上的冲击电流很大。
4。使用杂牌灯泡,工艺材料不良导致灯泡容易坏。
5。灯泡泡体越小越容坏。
以下几法可延长灯泡寿命:
1。 采用12V或24V类低压灯泡,配合变压器供电。
低压灯泡的灯丝参数、结构、工艺与220V灯泡的灯丝有明...全部
射灯温度高,当然容易坏!
不过坏灯的情况很多,不能一概而论!
一般来说,灯丝型灯泡在以下情况下容易坏:
1。灯泡功率越大,工作温度越高越容坏。
2。供电电压越偏高,越容坏,
灯丝灯泡供电电压降低10%,灯泡寿命将延长10倍,
如果你的住宅单元电压高于230VAC ,灯泡就很容易坏了。
3。开关次数越频繁,灯泡就越容易坏,
因为灯泡灯丝冷态电阻很小,开关导致灯丝上的冲击电流很大。
4。使用杂牌灯泡,工艺材料不良导致灯泡容易坏。
5。灯泡泡体越小越容坏。
以下几法可延长灯泡寿命:
1。
采用12V或24V类低压灯泡,配合变压器供电。
低压灯泡的灯丝参数、结构、工艺与220V灯泡的灯丝有明显区别。
2。用可控硅调光器控制灯光开关,实现灯丝“软启动”。
3。用串接变压器降低灯泡供电电压5%~10%。
各类灯泡都有一个寿命指标:
普通的卤钨灯泡一般只有300-1000个小时的寿命
如:
飞利浦,欧司朗,GE:小功率石英金卤灯的寿命在6000-9000小时,陶瓷金卤灯寿命在9000-15000小时。
国产的陶瓷金卤灯寿命标称也在10000小时左右。
节能灯的寿命:
节能灯的寿命由两部分组成
一、灯管的寿命:灯管的寿命跟它的原材料、制造工艺、制造设备、以及质量控制及保证体系有非常大的关系。
其中原材料首先就影响一个产品的寿命,决定了一个产品寿命长短,但是原材料好,如果工艺、设备、技术及管理没有配合好,只要一个环节出问题,这个产品的寿命周期就会很短。
二、电子镇流器的寿命:一个普通型节能灯的电子镇流器大约由30个元器件组成,如果其中一个原器件损坏,那么这个节能灯就不能点亮,如果一个电子镇流器的原器件非常好,但如果参数适配不好,电子镇流器的寿命也不会长,如果上面两项都做得很好,但如果工艺控制不好,质量管理控制不好,上面的功夫即使做得更好也是白费。
LED灯的寿命:
主要看芯片的品质,好的芯片做成的灯具寿命可以接近10万小时,现在接触比较普通的也可以达到6万小时。
同时,LED封装的技术也会影响灯具本身的寿命,所以说没有绝对的一个值来表示LED灯具本身的寿命,只能是一个大概。
开灯次数影响灯的使用寿命吗 ?
经常有人问我:听说开关一次灯,灯的寿命就缩短,从经济角度看到底随手关灯好,还是不随手关灯为好。他说前一些时间在一份报纸上看到一则报道说,有专家告诉人们每开关一次灯,灯的寿命缩短2个小时,于是他得出结论:如果2个小时内还要开灯的话,不关掉灯为好。
这种"推理"是对的吗?2小时寿命的缩短能和2小时不关灯耗的电相提并论吗?我们不妨作一个计算。
我们假设这是支36W的荧光灯。以目前普通荧光灯的标称经济寿命8000小时计算,灯的平均单价按8元算,那么与2小时对应的灯管成本为8×2/8000=0。
002元。
我们以采用最省电的电子镇流器计算,系统总耗电也只有0。036千瓦,电价按每千瓦时0。60元计,则2小时的电费为0。60×0。036×2=0。043元。
这两个结果根本不能相提并论,因此那位专家的意见是错误的。
即使我们同意开关一次灯的寿命缩短2小时,与2小时寿命成本相当的开关时间间隔的能耗成本的临界值应当为:t=0。002/(0。60×0。036)=0。093小时=6分钟。
也就是说,如果离开房间的时间大于6分钟,你就应该关掉灯。
我们可以用同样的办法计算40W白炽灯(单价按1元,寿命1000小时),结果此间隔还不到5分钟。
至此,我们只是按形式逻辑做了一道小学生的算术题。下面我们再来讨论这个假设的前提:开关一次真会影响灯2个小时的寿命吗?
我们仍以荧光灯为例。
根据灯的寿命分布,它的寿命终了(失效)分为早期失效和晚期失效。灯在刚开始用的头几十个小时有一个较高的早期失效率,然后失效率显著下降并趋于稳定,到预期寿命前后失效率又迅速上升。失效曲线的性状像一个浴盆,通常称为失效分布的浴盆曲线。
早晚期的失效因素完全不同。影响失效的因素(称为失效机理)对早期失效而言有玻璃应力、汞量不足、充气压力异常等,这不是开关一次损失几个小时的问题,因为这种灯全寿命也不过几十或几百小时。因此我们关注的是晚期失效,荧光灯晚期的失效机理有两种:荧光粉光效衰退(经济寿命)和灯电子粉用尽失去电子发射功能使灯无法在正常电压下起辉(跳不亮,可称为极限寿命)。
现代荧光灯开始普及使用可储存较大量电子粉的三螺旋灯丝并采用更好的电子粉涂覆工艺后,影响灯寿命的主要因素是荧光粉的亮度衰退,也就是说,灯管的极限寿命大大超过经济寿命。这就是为什么当采用低衰退的稀土荧光粉时,灯的标称寿命可提高到16000小时。
开关对灯影响的主要是灯的极限寿命。因极限寿命是大大富裕的,因此在通常应用下,经常开关灯用户不会感觉到灯寿命的缩短。至于极其频繁开关的异常状态,由于光源的失效模式不服从正态的泊松分布,而更接近于威布尔分布,因此人们不能作出每开关一次影响灯几小时寿命的线性预期。
否则的话,我们就找到了用开关次数对灯作加速寿命试验的方案了。频繁开关时灯的寿命取决于开间隔时间和关间隔时间、镇流器对灯的预热方式、灯的环境温度等。从实验室的平均数据来推测,当开关频率低于每分钟一次(对实际应用够频繁了,等于每天开关一千多次),开关一次对灯寿命的影响还是没有超过几分钟,我们就算它10分钟吧,根据与上面同样的推导,可以计算出这个开关时间间隔的临界值为:
t=8×1/6小时/8000×(0。
60×0。036)=0。009小时=30秒
就是说,如果你离开房间的时间大于30秒,你就应该把灯关掉。实际上你离开房间就应该随手关灯。
至此,我们从消费者的经济角度作了分析。我们还有必要从社会角度看一看随手关灯的重要性。
点灯就消耗电力,我们可以对比一下物化在灯中的能量(制造一只灯的全部能耗,即寿命终了时社会损失的总能量)和点亮这只灯时耗费的能量。在工厂里生产一支36W荧光灯的电耗约为0。2千瓦时,加上油、气和购入材料零件的等效电耗共为1。
1千瓦时。而使用这只灯全寿命8000小时的耗电达288千瓦时,关掉一小时灯的用电为社会节约的能源显著大于缩短一小时寿命的社会能源损失。
让灯泡照明更长时间:
爱迪生一辈子有大约2000多种新发明,像电影、电灯、留声机等,都是爱迪生发明的。
从1847年2月11日诞生到1931年10月18日逝世,爱迪生活了84岁,有人替他计算了一下,平均每15天就有一项新发明。看上去,搞发明对爱迪生来说,简直就像家常便饭一般。其实,任何发明都不轻松,就拿电灯的发明来说,其经历就千辛万苦,光是为寻找合适的灯丝材料,爱迪生就试验了几千种耐热和抗氧化的材料。
1879年4月中旬的一天傍晚,爱迪生在连遭失败后,又开始用铂做电灯泡的灯丝进行试验。铂这种金属即使加热到熔化也不会氧化,熔点也很高(1773℃),爱迪生心想铂金属也许能做灯丝。但是,当他通电点亮铂丝电灯泡后,还没有亮一袋烟的功夫,灯丝“扑哧”一声就烧断了。
爱迪生的心里沉甸甸的,两条眉毛拧成了小疙瘩。但是,爱迪生是个坚强的人,从来也没有在失败面前服过输。
他想,问题还是出在灯丝材料上,看来铂的耐热温度还是不够高。于是,他取出纸和笔记下他所知道的全部耐高温的材料,密密麻麻写了好些页,一数竟有1600多种。
于是爱迪生又按照这个材料单开始逐项试验,出乎意料的是,这1600多种耐热材料硬是没有一种比铂丝更好的。爱迪生分析了灯丝在通电后产生高温被烧断的原因,认为是与灯泡内空气中的氧起了氧化作用,于是爱迪生将灯泡里的空气抽空,再用铂丝进行一次试验,灯丝的寿命果然有提高,但也就两个来钟头,时间显然还是太短了,因为铂丝比黄金还贵,两个小时坏一只灯泡,谁买得起?只能另找出路!
一天,爱迪生又想起了用炭再做一次试验,这种材料他过去试过,但当时灯泡没有抽成真空,他想,既然抽成真空能使铂丝寿命增加到两个小时,也许真空对炭也有好处。
于是他找来一截棉纱先在炉火上烤成炭,装在抽成真空的灯泡里进行试验,效果真的不错。1879年10月21日,爱迪生把一截棉线弯成马蹄形后再炭化,这一改进使炭丝在抽成真空的灯泡中亮了45个小时。爱迪生当然很高兴,他得到一个结论:灯丝的寿命和它的熔点有关(炭的熔点比铂高,可达到3450℃),而且也和材料是不是易氧化有关。
但爱迪生并不满足,45个小时,不就连续亮了不到两昼夜么?!他又继续寻找新的材料和方法,到1880年5月初,他一共试验过约6000种植物纤维。其中,他用竹丝炭化后的炭纤维做灯丝,使灯泡连续亮了1200个小时,即50天!
就这样,爱迪生用他顽强的毅力终于找到了可以实际应用的竹丝灯,给千家万户带来了由电发出的光明,这种竹丝灯在市场上一连使用了许多年。
后来,爱迪生又发明了一种化学纤维,把它炭化后代替竹丝炭化的灯丝,灯泡的寿命又有了提高。
到19世纪末,一种高熔点的金属钨(熔点为3370℃)已经能大量生产,于是从1903年开始逐渐改用钨丝做电灯泡的灯丝。
钨丝一出现,就大显神通,不仅寿命大大提高,而且发光的效率也提高了好几倍,使用范围一下遍及全世界。我们现在使用的大部分白炽电灯泡,用的就是钨丝。
可见,人们要找到一种符合设计需要的合格材料,往往都是付出了很多心血和花费了相当长时间的。
如何令灯泡更耐用?
为什么灯泡的钨丝通常在刚开灯时烧断,而不是在亮灯很久灯丝最热时烧断?
为什么灯丝在开灯时比在关灯时更常烧断?
是什么导致灯泡内部变黑?
为什么选用钨作为灯丝的物料?
为什么有些时候灯泡烧坏时会有火花或电弧光?
卤素灯是如何运作的?
什么灯较省电─普通灯泡或卤素灯?
撰文:李本滢
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为什么灯泡的钨丝通常在刚开灯时烧断,而不是在亮灯很久灯丝最热时烧断?
主要原因是在开灯的一刻,通过灯丝的电流是最高的。
让我们重温高中的科学知识。物质的电阻通常随温度上升。例如一般用来制造灯泡丝的钨,温度每上升一度,电阻便增大0。6%。灯亮时,灯丝温度超过摄氏2000度。即是说灯丝的电阻可从冷却时的几欧姆上升至白热时的数十欧姆。
从数式 I=V/R( I 是电流、 V 是电压及 R 是电阻)可以看到,在特定的电压值 V(香港一般使用220电压),其起始电流是最强的,超过设置值的十倍。起始时的热能也是最高的(电功率 P = IV = V2/R),令灯丝受压。
当灯泡用了一段时间后,部份灯丝不免会变得较幼。由于这部份的灯丝有较高的电阻,因此增温会较快(P = I2R),令情况更坏,而灯丝已经较幼的部份会变得更幼。
(图片来源: Wikipedia)
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为什么灯丝在开灯时比在关灯时更常烧断?
关灯时,灯丝是在较热的环境下得以慢慢冷却。
相反,灯丝在开灯时会急速增温。所以关灯时灯丝较少机会烧断。
使用调光器可减少起始时通过灯丝的电流,从而减低灯丝在开灯时烧断的机会。
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是什么导致灯泡内部变黑?
灯泡内部变黑是因为钨丝蒸发,然后沈降在灯泡玻璃内部。
钨的气化亦导致灯丝使用后变幼。
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为什么选用钨作为灯丝的物料?
使用钨是因为它有很高的熔点(超过摄氏3000度),即使在高温下仍然坚硬。此外,它比其它普通金属气化较少(它有很低的汽态压力)。
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为什么有些时候灯泡烧坏时会有火花或电弧光?
火花或电弧光其实是灯丝已断开的两端出现放电情况,在短时间内有很大的电流通过,有时会造成保险丝烧掉或漏电断路器跳掣。
轻轻敲击或摇动一下烧坏的灯泡,有机会使断开的灯丝重新连接,让灯泡短暂延续寿命。
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卤素灯是如何运作的?
普通灯泡内注入了惰性气体(如氩气或氪气)及氮气,以防止钨丝氧化。相反,卤素灯泡内藏碘(偶尔是溴),属于高化学反应的卤素系列。
为什么选用高反应性的物料?卤素灯泡内的碘用不同的方法保存钨丝的寿命。
它与气化的钨原子生成化学反应形成一种碘化钨的气体结合物。碘化钨会在灯泡内漂浮,直至碰到炽热的灯丝。高温令它分解成碘气及金属的钨,这样灯丝便能还原。由于这个循环作用的关系,卤素灯泡的寿命长达两倍。
化学作用使电灯在高温下运作并发出明亮的白光。因此,灯泡的外壳是用石英制造,可承受高温。
(图片来源: Wikipedia)
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什么灯较省电─普通灯泡或卤素灯?
卤素灯和普通灯泡一样,仅利用10至12%的能量发光(其余大部份能量变成热力),效率不及光管式悭电胆。
白炽灯:
将灯丝通电加热到白炽状态,利用热辐射发出可见光的电光源。
简史 19世纪后半叶,人们开始试制用电流加热真空中灯丝的白炽电灯泡。1879年,美国的T。A。爱迪生制成了碳化纤维(即碳丝)白炽灯,率先将电光源送入家庭。
1907年,A。贾斯脱发明拉制钨丝,制成钨丝白炽灯。随后不久,美国的I。朗缪尔发明螺旋钨丝,并在玻壳内充入惰性气体氮,以抑制钨丝的蒸发;1915年发展到充入氩氮混合气。1912年,日本的三浦顺一为使灯丝和气体的接触面尽量减小,将钨丝从单螺旋发展成双螺旋,发光效率有很大提高。
1935年,法国的A。克洛德在灯泡内充入氪气、氙气,进一步提高了发光效率。1959年,美国在白炽灯的基础上发展了体积和光衰极小的卤钨灯。白炽灯的发展史是提高灯泡发光效率的历史。
白炽灯生产的效率也提高得很快。
80年代,普通白炽灯高速生产线的产量已达8000只/小时,并已采用计算机进行质量控制。
结构 不同用途和要求的白炽灯,其结构和部件不尽相同。普通白炽灯泡(见图)的主要部件是玻壳和灯丝。
玻壳 一般用透明玻璃制成。为避免灯丝眩光,对玻壳可进行内涂覆或磨砂处理,以形成光的漫反射。透明玻璃灯泡的数量则已逐渐减少。为加强某一方向的发光强度,还在玻壳上蒸涂铝反射层。一些特殊用途的灯泡采用彩色玻璃。
灯丝 又称白炽体。是灯泡的发光体,常用钨制成单螺旋丝或双螺旋丝。钨丝由芯柱上的钼丝支架支撑,两端与导丝连接。为安全起见,高电压充气白炽灯外导丝还接有保险丝。为提高灯丝的发光效率,灯泡内的空气通过芯柱内的排气管抽出,或是抽真空后再充进需要的惰性气体。
灯丝有如下基本要求:①熔点温度高。灯丝的熔点温度高则灯泡的放光效率也高。②蒸发速率小。一般灯丝的寿命随蒸发速率减小而延长。此外,蒸发还会引起玻壳内部污染而吸收可见光,减少光通量。③辐射选择性好。
灯丝应能使大部分能量在可见光区域内辐射。④机械加工性能好。灯丝材料用机械方法拉制成合格的细丝并能绕制成螺旋状。⑤在高温下能充分定型。螺旋灯丝在高温工作时由于本身重量出现下垂变形,会造成灯丝各段的温度不匀,影响寿命。
应尽量避免这种变形。⑥有较大的电阻率。钨的上述性能较其他材料的好,因此在白炽灯中已普遍采用。钨的熔点为3680±20K,此时发光效率可达52lm/W。白炽灯中钨丝的实际工作温度为2800~3000K。
为了提高钨丝的坚韧性,防止在高温时变形,通常在钨丝中加入微量氧化物,如氧化硅、氧化铝、氧化钾等。
灯丝的烧毁 钨有正的电阻特性,一般白炽灯灯丝在工作时的热电阻是室温时的10~13倍。所以,在灯泡每次启点的瞬间,钨丝的电流较大,容易烧毁。
灯丝烧毁的另一个原因是灯丝局部区段可产生“热点”。产生局部热点的原因有以下4种:①由于钨丝局部区段直径减缩;②钨丝中的添加剂钾产生的微小钾泡在高温下聚合成大的钾泡;③灯泡中的残余气体(如H2O、O2、CO2等)与钨发生化学反应,生成挥发性的钨化物,使钨丝局部区段直径减缩。
④钨段局部螺距过密。以上情况会使钨丝局部区段电阻增加,温度升高,形成热点。热点反过来又导致钨的蒸发加快,使该区段电阻和温度进一步增大,从而加快了钨丝的烧毁过程。这种恶性循环称为热点效应。此外,在钨丝的生产、拉制和绕制螺旋过程中,任何杂质或不均匀都可导致灯丝烧毁。
灯泡设计和寿命 灯泡的设计主要有3种方法:①设计新灯泡时,使用建立在白炽灯内部能量平衡上的统一公式。②修正灯泡参数时,使用外推公式。③在实际生产中,常使用经验公式。
设计灯泡时,应保证其能承受比额定值高15%的瞬时电压而不致烧毁;在额定电压下燃点时,其平均寿命不低于1000小时;寿终时,个别灯泡的光通不应低于初始光通的72%。
寿命是灯泡的一项基本参数,一般分为全寿命和有效寿命,以小时计。从灯泡开始点燃直到烧毁为止,各段使用寿命的迭加称为全寿命。在灯泡工作过程中,玻壳内壁逐渐覆盖一层暗黑薄层,光通逐渐衰减,从灯泡开始使用到衰减至一定值时,这段实际使用时间称为有效寿命。
白炽灯的各项寿命参数和电源电压波动的关系是:
式中a、b、c、d 为特性指数,随灯泡的类型而异。
用途 白炽灯的光效虽低,但光色和集光性能好,易于大量生产、成本低、使用方便。
因此,它始终是产量最大、应用最广泛的电光源。除作普通照明灯外,还可作航空、车辆、船舶用灯,医疗卫生、仪器、信号指示灯,舞台、放映、照相用灯,红外线加热,矿用、农用、集鱼和测光标准灯等。车辆用灯中汽车和拖拉机灯泡用得最多,有的是双丝灯泡(远光、近光),也有与反光罩整体结合的,电源电压一般有6V和12V两种,光强从3烛光到50烛光。
目前很多类型的白炽灯已向卤钨灯发展。
发展趋势 白炽灯的发展趋势主要是研制节能型灯泡。对普通白炽灯而言,若输入能量为100%,则辐射在可见光区域的能量为7。1~10%(其中人眼感受到的为2~4%),辐射在不可见区域的为72~86。
4%,被导线和支架以热形式传出的为6。5%,充气灯泡中被气体传出的能量为11。5%。白炽灯和卤钨灯等热辐射光源可能达到的极限能量转换发光效率是14%,而现有的白炽灯距这一限度还很远。
由于白炽灯使用量大,每提高1%的发光效率都有巨大的节能意义。
提高白炽灯的效率可循两条途径:①提高灯丝的工作温度。②减少能量损耗。已设计使用的充氪白炽灯可节电 8~10%而不牺牲光输出或寿命。但纯氪不能使用,须加氮成为混合气。充入氪、氮混合气也有利于玻壳的小型化。
另一种正在试验研究中的白炽灯是采用涂层二氧化钛-银-二氧化钛(TiO2-Ag-TiO2)等作为热反射膜,以反射红外辐射、透见光,它可得到与普通白炽灯相同的光输出而节能高达30%。
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。
v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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