抗震钨丝未来展望

抗震钨丝未来展望

在世界钨市场基本饱和的状况下,国际市场对抗震钨丝的质量要求越来越高,对抗震钨丝材料的丝径均匀性,甚至抗震钨丝材料完全再结晶后晶粒组织的均匀性等也提出了十分严格的要求。抗震钨丝的发展面临着新技术的挑战,发展新工艺、提供高性能的抗震钨丝是当务之急 。研制开发的主要内容为:抗震钨丝的塑脆性转变行为、耐热抗震性能、高强度特性和制取工艺的最佳优化等。

抗震钨丝发展方向

抗震钨丝发展方向

抗震钨丝发展方向：

(1)生产的掺杂原料向细化、纯化发展,还原过程各参数向优化方向发展,扩大亚细和超细原料的生产。

(2)强韧化研究,主要是掺杂条件的选择,掺杂原料粒度分布的控制,特别是研究单一元素强化和复合元素强化。

(3)进一步深入研究气泡强化和弥散强化对掺杂的作用。

国内抗震钨丝的生产现状

国内抗震钨丝的生产现状

我国在普通钨丝的生产方面发展迅速,上个世纪70年代钨丝产量增长了019倍, 80年代增长了115倍, 90年代年增长了112倍, 2000年的产量是1970年的15倍。现在我国自己生产的普通钨丝已经能够满足国内市场的需求。

但是,我国抗震钨丝的生产却不能满足国内市场的需要。我国抗震钨丝生产至今尚未形成规模化、产业化。从上个世纪70年代90年代,我国在抗震钨丝方面开展了一些科研工作。以西北有色金属研究所为代表,为国防、航天的需要制备了一些高性能抗震钨丝,但这些工作大多停留在实验室生产阶段,没有形成产业化。随着我国交通运输业、电子显象管等行业的飞速发展,对抗震钨丝的需求呈逐年上升趋势增长,而这些需求几乎全部依赖进口。

抗震钨丝的分类

抗震钨丝的分类

抗震钨丝以掺杂钨为基础,添加微量的稀有金属元素,以获更好的高温延展性和抗震性能。

抗震钨丝可分为3类:

一是纯粹掺杂Si、Al、K元素的抗震钨丝,该抗震钨丝的组织结构好,高温下垂性值小。

二是在掺杂Si、Al、K元素基础上再添加微量的Fe或Co元素,对抗震钨丝耐高温、抗下垂性能有所改良。

三是在掺杂Si、Al、K元素基础上再添加少量的Re元素而形成的钨铼合金丝等。含铼量低的钨铼合金抗震钨丝具有良好的组织结构、高的再结晶温度、高的电阻率、高的塑性和延伸率等优异特性。

抗震钨丝的制作原料

抗震钨丝的制作原料

制取抗震钨丝所用原料有仲钨酸铵(APT)、偏钨酸铵(AMT)以及蓝钨(TBO)。

比较用这3种原料掺杂制得的抗震钨丝表明,由于蓝钨具有化学性高、掺杂效应好、比表面积大、还有速率快等优点,用蓝钨掺杂可以进一步地改善钨丝的抗下垂性能,因此,目前工业上普遍采用蓝钨进行掺杂制取抗震钨丝。

抗震钨丝的掺杂机理

抗震钨丝的掺杂机理

在原料中掺入K和Al ,不能获得抗震钨丝,但是其产品能获得极好的加工性能;掺入K和Si ,能获得只有极少量的中等抗震钨丝;掺入K、Si和Al ,其产品能获得极佳的抗震性能,这是为什么呢?

早在上个世纪70年代初,国外专家提出了抗震钨丝钾泡弥散强化学说,但是这种学说还是一种唯象的理论。比如,钾泡的本质是什么?钾泡如何分裂,又以什么机制形成?分裂的钾泡个数受什么因素控制?钾泡在材料高温蠕变中的作用是什么?粗、细掺杂钨丝再结晶行为有无本质的不同?等等。这些基本问题缺乏可靠的实验依据和深入的理论分析。

近年来,国内外有关专家对掺杂钨丝的烧结过程中钾泡的产生、热加工过程中钾泡的特征以及钾泡在抗震钨丝中的作用进行了深入的研究。

1、掺杂元素K、Si、Al的作用

(1)在原料中掺入Si ,大部分Si以硅酸盐或钨酸盐的形式保留在氧化钨的表面上,它有利地保持了氧化层的疏松性和还原期间水分的渗透性,这样有利于掺杂均匀,同时也有利于获得所必需的钾。这些盐极容易被HF酸洗去;

(2)掺入Al ,铝在还原过程中大幅度地提高钨粉中钾的含量,能获得优质的抗震钨丝;

(3)掺入K,是为了最终产品———抗震钨丝能获得钾泡,钾泡的弥散化可以明显地降低钨丝的低温脆性,减少钨丝劈裂,使其钨丝获得极佳的抗震性能。

2、掺杂压坯在烧结过程中的变化

掺杂钨粉经过压制成型后进行烧结,在烧结过程中主要发生以下3个阶段的变化:

第一阶段是使压坯致密化,以达到适于机械热加工的密度和晶粒结构。

第二阶段是调整压坯的化学性质,包括K、Si、Al以及填隙浓度等,使压坯更加适于机械加工。

第三阶段是由于压坯中含有铝硅酸钾(或硅酸铝钾),它能在烧结过程中产生钾泡。

钾泡的产生同烧结过程一样,也主要分为3个阶段:

第一阶段是压坯中的铝硅酸钾(或硅酸铝钾)迁移到烧结第一阶段形成的孔隙颈部。

第二阶段是铝硅酸钾(或硅酸铝钾)分解成低价氧化物,低价氧化物通过与表面连通的孔隙而挥发掉,在此阶段大多数铝和硅在进入固熔体之前就从与表面连通的孔隙中蒸发掉了。在第一和第二烧结阶段期间,钾仅位于亚微米球形孔隙中。

第三阶段是氧从小的球形孔隙中而钾从亚微米孔隙中扩散到不规则大孔隙中,钾保留在钨基体的小球形孔隙和不规则大孔隙中,当钾扩散到大孔隙中时,其蒸气压力会阻碍这些孔隙的进一步收缩,使其致密化受到限制。

3、烧结后压坯在热加工过程中钾的变化

掺杂钨压坯烧结后,经过一系列热加工时,含钾的孔隙会变长成椭圆形,椭圆直径随热加工的延续而变小,当含这些椭圆孔隙的掺杂钨制品退火时,这些椭圆孔隙将会破裂成一排排球形小气泡,或者它们收缩成单个气泡,这就形成了钾泡。当钾泡形成后,它们就会增大至平衡尺寸为止。钾泡中的钾在高温下呈蒸气态充满整个钾泡,而在低温下则以结晶态的薄层沉积在钾泡的内壁上。

总之,掺杂钨压坯烧结的主要特征是因含掺杂剂的还原钨粉中亚微米空隙,它使掺杂钨压坯产生钾泡。与钾泡的产生有关联的化学性质对掺杂钨压坯的性能、钾浓度、钾泡分布、晶粒结构与密度,以及形成最终产品的性能都产生十分重要的影响。除了钾泡的影响外,掺杂烧结钨坯压坯的密度和显微结构也是很重要的。因此,这些问题还有待进一步深入地探讨和研究。

抗震钨丝简介

抗震钨丝简介

抗震钨丝是根据其钨丝所具有的常温和高温抗震特性而命名的,它是在钨粉中掺入K、Si和Al等元素制备而成的。它是钨丝材料中具有特殊性能的一类产品,它不仅具有普通钨丝的高温抗下垂性能、良好的绕制性能,而且还具有极高的抗震和抗冲击的性能。

抗震钨丝主要应用于震动环境下的照明系统,比如,各种交通照明灯、军事用途的特种灯泡、航空航天发动机用加热丝等,其中用量最大的是汽车、摩托车、拖拉机、飞机的照明灯。据统计,按每辆汽车平均需要2米长的抗震钨丝计算,全世界每年新增汽车115亿辆,就需要3亿米。另外,全世界现有各种交通工具每年更换的车灯估计需要用10亿米以上的抗震钨丝,因此,仅汽车方面每年全世界用量至少在18亿米以上。抗震钨丝的另一个重要应用领域是各种显象管用阴极加热丝,每年消耗也至少在6亿米以上。随着世界汽车、电子工业等行业的发展,这些数字每年都在扩展。据统计, 1999年国内市场需求量为214亿米,按每年8 %的增长率计算,到2005年国内需求量将达到318亿米,其产值将由1999年的314亿元增长到2005年的514亿元左右

但是,随着社会的发展和科学技术的进步,对抗震钨丝的质量也提出了更为严格的要求。一般工艺生产的抗震钨丝,在高温工作时,其抗震性能不理想,钨丝的成形性较差,绕制双螺旋灯丝时易断丝,灯丝易变形且光度分布不均。因此,优化生产过程、改进生产工艺,以制取高温性能好、加工和绕丝性能优良的抗震钨丝具有重要的现实意义。

由此可见,抗震钨丝的开发和研究在国内外具有无限广阔的市场前景。

钨丝生产技术发展趋势

钨丝生产技术发展趋势

1、采用先进的轧制开坯工艺

国外企业自二十世纪七十年代开始采用轧制开坯工艺；而国内企业由于受引进设备价格昂贵等因素的制约，仍普遍采用旋锻开坯。我国目前仅有厦门中钨在线科技有限公司采用德国 KOCKS 公司制造的三辊Y型轧机进行钨坯条的轧制开坯。

近年来，我国已自行设计制造出生产钨钼产品的三辊Y型轧机，并成功地应用于铝线杆的工业化生产中。经过长期试验和反复摸索，在国产设备上进行钨坯条的轧制开坯技术也日趋成熟，并开始推向工业化生产。厦门中钨在线正在筹建的钨丝生产线选用了福州大学研制开发的三辊Y型轧机。

2、增大坯条单重、提高生产效率

大单重坯条对于提高生产效率和成品率具有重要意义。等静压压制、轧制开坯、多根焊接、转盘拉伸和多模拉伸等技术的综合应用，为大单重钨丝生产提供了有力保证，生产效率得到极大的提高，产品性能也得到改善。

3、掺杂钨丝多牌号技术的应用

由于电光源产品种类繁多，对钨丝的性能要求差异很大。例如，荧光灯阴极的灯丝工作温度为1000摄氏度左右；卤钨灯灯丝为2600摄氏度，有的甚至高达3000摄氏度以上。因此，对钨丝的高温性能要求不同。而且各种电光源产品对下垂值、耐震性能等的要求也不同。国外一些钨丝生产企业早在几十年前就已应用了多牌号技术，即采用不同的加工工艺技术生产具有某些特性的钨丝系列产品，每一种牌号的钨丝适用于某些特定的电光源产品。而我国的钨丝国家标准中，掺杂钨丝仅有 WA11，WA12 两种，已无法满足电光源日益增长的需要。我国掺杂钨丝的多牌号技术目前尚处于摸索阶段，国内一些大型钨丝生产企业近年来已开始制定自己的企业标准，进行掺杂钨丝多牌号产品的生产，以适应不同电光源产品对钨丝性能的不同要求。

4、先进的钨丝检测控制技术

电光源的飞速发展对钨丝性能的要求越来越高。在线裂纹检测技术的应用，可以有效地控制钨丝加工过程中裂纹的数量，减少钨丝内部的裂纹。一些装饰用串灯、节能灯的阴极灯丝等对钨丝冷电阻均匀性要求较高，可利用激光连续测径技术，通过控制丝径的一致性控制钨丝冷电阻的均匀性。

5、新材料、新产品的研制开发

目前，我国钨丝生产企业生产的绝大部分钨丝仍为普通钨丝，钨合金丝等具有特殊用途的产品仍需进口，钨丝产品结构和生产技术水平与世界先进水平尚有差距。加强与国外先进企业的技术交流，学习并掌握特种钨丝产品的生产技术，增强企业自身的竞争能力，才能使我国钨丝行业整体水平快速提高。

我国钨丝生产技术特点

我国钨丝生产技术特点

1掺杂钨粉酸洗工艺

蓝色氧化钨粉末具有活性高、疏松、多孔、比表面积大等特点，有利于氢气的渗人，反应时生成的水分也容易逸出，更容易被氢还原。以蓝钨为原料还原生成的钨粉中R－W的含量高，提高了掺杂效应，有利于生产抗下垂性能高的掺杂钨丝。同时，采用蓝钨为原料生产的钨粉较疏散，在垂熔过程中AL，Si等杂质的挥发更容易，K在垂熔过程中也具有较强的挥发特性，有利于制取高性能钨丝。

采用蓝钨生产的钨粉还需进行HＦ酸洗，洗涤后掺杂钨粉中的杂质含量大大降低，特别是K，Si，AL的含量迅速降低，制取的钨粉烧结性能优良，钨坯条在烧结过程中杂质挥发物减少，加速烧结过程，烧结坯条的加工性能好，成材率高，从而大大提高了钨坯条的质量。

蓝钨的这些特征为制取具有更高抗下垂性能的钨丝奠定了基础，选用蓝钨为原料生产钨粉的产量日趋扩大。

3.2氢气还原技术

以仲钨酸钱（APT）为原料生产蓝色氧化钨时，采用管式炉在500一550℃温度下经氮氢混合气体顺向还原，可制成表面孔隙多、化学活性高、掺杂效应好、烧结性能优良的蓝色氧化钨。

由蓝钨／掺杂蓝钨／合金蓝钨生产相应的还原钨粉时，是在880一920℃温度下经高氢气氛逆向还原成钨粉。

氢气纯度99.999%，露点一50－一80　CCO

3.3等静压压制圆形钨坯条工艺

等静压压制就是将钨粉装人外衬多孔金属圆管的胶套，放置在等静压机充满乳化液的工作缸内，常温下对其施加200MPa压力，从而压制出一定规格的坯条。

采用等静压制成的钨坯条，其晶粒度、密度、性能均匀一致，坯条强度高、单重大。目前，等静压钨坯条单重最大可达3Kga

3.4低温预烧结、高温垂熔烧结技术

等静压压制圆形钨坯条需先进行低温预烧结，使其具有一定的强度、硬度和导电性，密度也得到提高。但制品晶粒粗、晶界强度低、脆性大，仍不能进行压力加工，必须经过高温烧结改善其加工性能后，才能生产高性能的钨材制品。

预烧结后的钨坯条通常在垂熔炉上进行氢气保护高温烧结。钨坯条两端被垂直夹持在垂熔炉的上下夹头间。两夹头分别与上下电极连接，上夹头固定，下夹头由弹簧控制可上下移动，以保证坯条在垂熔烧结过程中的收缩不受影响。采用低电压、大电流供电，使钨坯条自身升温。通过增大电流提高烧结温度，烧结温度最高可达3000℃左右。通人循环水对钟罩和上、下夹头进行冷却。垂熔烧结时随着温度的升高，K，Si，AL等掺杂元素逐步挥发，晶粒逐渐形成并长大，当垂熔电流达到熔断电流的92%左右时，致密的金属结构基本形成。经过垂熔烧结后，金属钨坯条内Si，AL等杂质元素基本挥发掉，K的含量在（5一10）×10－5范围内，密度显著提高，横断面晶粒细化均匀，电导率、强度及硬度均得到提高。垂熔烧结后钨坯条最大直径达到17.4mmO

5、旋锻及轧制开坯技术

旋锻是利用旋锻机机头内由高速旋转主轴带动的锤头和滚柱之间的顶压作用，使由锤头支承的旋锻模在滑槽中作周期性的往复直线运动，并对钨棒进行锻打，逐渐减小钨棒的断面尺寸，增加长度，同时使钨棒的性能、组织结构、晶粒度和表面状态都发生显著的变化。旋锻加工时钨棒处于不均匀的应力状态，变形不均匀，会导致制品表面和内部出现分层和劈裂缺陷；旋锻生产时制品在高温下暴露的时间较长，金属钨氧化快、损失大；旋锻的道次变形率小、生产效率低、劳动强度大。

与传统的旋锻开坯工艺相比，轧制开坯受力条件好、变形均匀、道次变形量大，在多个方向上受到压缩，可使烧结坯条表面和内部的微孔快速闭合，减少内部缺陷，增大密度，制品表面光滑，提高金属塑性，有利于后步进行大压缩率拉伸。不仅能减少拉伸道次，缩短生产周期，而且变形深人、均匀，有利于提高产品性能。采用多机架串联轧制开坯工艺，具有工序短、能耗低、成品率高、生产效率高等优点，同时也改善了工作环境、大大降低操作人员的劳动强度。

6、对焊技术

采用对焊技术，可进一步提高钨棒单重，使之适合转盘拉伸、多模拉伸，提高成品率和工艺稳定性，改善产品质量。

首先，将垂熔烧结后的钨坯条（最大单重2.8Kg）端头切割平整并用压缩空气吹洗；然后将2一4根钨坯条焊接、研磨成为一根钨坯条，对焊后钨坯条最大单重可达10Kg左右。对焊技术为大坯条工业化生产提供了有力保证。

7、多模串打、高频感应退火及连续电解碱洗

拉丝前进行旋锻加工仍然是目前普遍采用的生产方式，且均采用多模串打的旋锻加工方法，不仅节能而且劳动生产率高。旋锻前的加热一般采用电加热和燃气加热相结合，456.5mm以上的钨棒采用电加热，（D6.5mm以下的钨棒采用燃气（石油液化气、天然气、煤气）加热。

经过多道次旋锻后，钨棒变形不均匀，当钨棒的总变形程度达到50%一70%时，需进行再结晶退火处理，消除不均匀变形产生的不均匀应力，改善钨棒内部晶粒结构，提高钨棒的加工性能。再结晶退火时，钨棒按照一定的速度连续通过高频感应线圈而被加热。线圈盒内充入氢气进行保护；调节阳极电流和电压来调整退火温度，退火温度为1800一2500　9C；高频线圈内通人循环软化水进行冷却。高频感应退火具有生产效率高、退火均匀性好的优点。旋锻生产过程中进行两次再结晶退火，退火直径为8.9mm，5.2mmO

钨棒在进行再结晶退火前需进行表面电解碱洗。一般是将钨棒连续通过25%KOH溶液并通电进行交流电解腐蚀，然后在80℃左右热水中洗去表面残留碱液，最终去除钨棒表面脏物、氧化皮和微裂纹，消除钨棒的断口敏感性，提高制品的表面质量，改善制品的加工性能。

将电解碱洗、高频感应退火合二为一，组成碱洗、退火机列，可进一步缩短工艺流程，提高生产效率。

钨丝加工业的发展现状

钨丝加工业的发展现状

中国钨丝加工业60年的发展有三个特点：

一是生产方式由早期的手工作坊到现代化的工业生产，研究方法由早期的重复试验到科学试验；

二是新科技成果不断为钨丝加工业注入新鲜血液，使钨材加工业充满活力；

三是掺杂钨丝是耐热抗震钨丝发展的主旋律。钨丝加工企业发展是多元化趋势，股份制企业经过洗牌、磨合，向规模化发展，进入稳定器，中小型民营企业在数量上占优势。

钨丝加工企业发展现状是特色企业增加，特种产品增多，出口创汇增长。

钨丝网

钨丝网

材    质：1.黑色纯钨丝 钨含量大于99.93%
          2.白色纯钨丝 无氧化皮，

规    格：1目—200目

孔    径:  0.07mm-24.3mm

编织方式：平纹编织  斜纹编织

提供的钨丝网纯度为99.9%，产品表面网孔均匀、无断丝、无漏洞，钨的熔点高达3380℃，比重19.3g/cm3，具备极高的耐高温性能和高温抗蠕变性能，广泛用于各种机械、电器、空调、过滤器、真空设备、军工制造、零部件、加热及特殊用途等。

目数（吋）	丝径（mm）	孔径（mm）	最大幅宽（m）
10	0.60	1.94	1.60
20	0.40	0.87	1.60
30	0.30	0.55	1.60
40	0.23	0.40	1.60
50	0.20	0.31	1.60
60	0.15	0.27	1.60
70	0.12	0.24	1.60
80	0.13	0.19	1.60
90	0.12	0.16	1.60
100	0.10	0.15	1.60
120	0.09	0.12	1.60
150	0.063	0.11	1.60
180	0.053	0.01	1.60
200	0.053	0.07	1.60
特殊规格 加工定做

钨丝灯的色温

钨丝灯的色温

我们知道，通常人眼所见到的光线，是由7种色光的光谱叠加所组成。但其中有些光线偏蓝，有些则偏红，色温就是专门用来量度和计算光线的颜色成分的方法，是19世纪末由英国物理学家洛德·开尔文所创立的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体确定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。

色温是表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Tc表示。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K（开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯为3800K；中午阳光为5600K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。 

钨丝的光谱

钨丝的光谱

1. 稠密物质, 包括高压气体和等离子体, 按黑体辐射发出连续光谱。
2. 低压气体发出离散亮谱线, 亮度随气体温度升高而增加。
3. 具有连续光谱的光线通过低压气体, 对应位置出现离散黑线。

白炽灯是普通灯泡, 钨丝加热发光, 按黑体辐射发出连续光谱, 所以从红到紫一片连续。

太阳光谱:太阳是黑体辐射, 所以太阳光谱主要是连续谱, 但是上面有黑线, 即著名的夫琅和费线(Fraunhofer lines). 它们是光线通过太阳表面大气和地球大气被选择性吸收而形成的。
白炽灯光谱和太阳光谱相比少了那些黑线。

钨丝的电阻

钨丝的电阻

灯泡上通常都会标明灯泡的功率数，由于我们通常都是用110V 交流电。因此由用电功率以及电源电压， 很容易由欧姆定律算出钨丝的电阻。电功率P = V2/R 因此R = V2/P 所以100瓦的电灯泡电阻应该是＿＿＿欧姆。可是如果你实际拿个电表量一个灯泡的电阻。你会很惊讶的发现

实际量到的电阻和上面计算出来的电阻值不仅不一样，而且相差很多。为什么呢？如果你实际去测量钨丝（灯泡） 的电阻，利用钨在室温20℃时的电阻系数ρ= 5.8 × 10-8 Ω-m，电阻 R = ρι/ A ，ι长度 A 截面积，先估算其直径后可以计算钨丝的直线长度，试一试，验证我前面说的长度对不对！

回到为何实际量到的电阻和上面计算出来的电阻值不一样的问题上：当你量灯泡的电阻时，灯泡并未在工作中。等到加上电源后钨丝会被加热到高温以产生热辐射。已知钨的温度系数是0.0045/℃ (每增加1 ℃ 电阻值增加的百分比）这样的提示 应该已经很明显了吧！那么 我就要再问 下一个问题了：由计算出的电阻是灯泡工作时的电阻值，你又已经量了室温时的电阻值，（你应该量了吧！）你是不是能够估算一下钨丝工作时的温度呢？再度验证我前面说的温度对不对！

如果你量了灯泡尚未在工作时的电阻， 那么想一想当刚接通电源时，流经灯泡的电流与正常工作时电流比较起来如何？你能想通为何灯泡总是在刚接通的瞬间烧断的了吗！刚买的灯泡比较能够承受那样的变化，可是经过多次的开关，加热--冷却会使其膨胀收缩而减少其机械耐强，长久工作也会由于钨的升华而变细。再加上刚通电瞬间的变化，于是断掉了！

有时候即使灯丝断掉了灯泡仍然会亮。如果灯泡的位置没有因为烧断而改变，因为距离很近。电流仍然可以藉由空间的放电而导通，但这样的情形维持不久。关灯时由于『冷缩』会使的灯丝产生相对运动而分开更远，甚至折断。 （很脆）

卤素灯

卤素灯

较高温的频谱对于彩色照相有重要的影响，一般灯泡会显示过多红色部份的影像。卤素灯则可产生较高温的频谱，却不至于像闪光灯般的短寿命。

利用化学技巧使得钨丝可以再造：灯丝被装置在石英等特殊可耐高温及化学反应制成的灯泡内，灯泡内包含溴或碘分子。在高温下这种卤元素会和被蒸发致灯泡内表面的钨形成分子，当这些分子碰到高温的灯丝时，钨会还原回灯丝。于是可使蒸发的灯丝再度还原。卤元素扮演清道夫的角色，当碰到钨原子时，将其带到灯丝还原回去。

虽然钨一直被升华，但也一直被卤素再送回灯丝。只是被还原的钨并非很均匀的分布在灯丝上，而是会在某些位置汇聚形成小班点，而终于导致灯丝的烧断。因此卤素灯工作时温度高于一般灯泡数百度，产生更接近阳光的频谱，有更高的发光效率，但使用寿命可超过 2000小时。

卤素灯仍然有它的缺点：

石英玻璃灯泡较小，而且工作时温度非常高。加上内部装的是有毒的卤元素。不小心容易着火并造成安全上的顾虑，因此通常外面另加一玻璃管。石英管表面若是被手指沾上，当高温时容易损坏石英管。

钨丝的回收循环功能只有在高温工作时才有效，若是卤素灯并未操作于全功率（较暗时），钨丝会聚集在石英管壁上，使其黑黑的，减短其寿命。因此卤素灯需要经常在高功率下工作以清洁石英管内壁（让钨还原回灯丝上）。不同功率的卤素灯有着不同的大小。100W的卤素灯灯丝约为25W灯丝的四倍，也能辐射出四倍强度的光。若是想要改变灯泡的亮度，通常的作法是如右图


制作两组独立的灯丝，例如50W及100W的灯丝。单独操作其中一个或同时点两个灯丝时，可以有三种不同功率的变化。

钨丝的长度

钨丝的长度

为了增加灯泡的使用寿命，可以加长钨丝的长度。让热能分布在更长的空间内，但是会降低灯丝的温度，自然减低升华的情形，也就延长了灯泡的寿命。可是因为温度也降低了，因此产生可见光的发光效率也降低了。灯泡变得较暗，需要较高功率的灯泡才能产生相同的亮度。

虽然增加了灯泡的使用寿命省了点钱，但是所浪费的电能是否值得，就值得考量。因此长寿命灯泡通常使用在不易更换灯泡的场所较划算。若是使得灯丝的长度更长，其温度温度更低，甚至只发出暗红的微弱灯光，却仍然可明显的感受所发出的热（红外线）。

另外对于早期照相使用的闪光灯为了要能产生更接近于太阳光的频谱，于是缩短其灯丝长度，使其在更高的温度下工作，因此其工作寿命也就缩短为数小时。（灯丝内加入的气体，使得所产生的频谱相当于约4500℃黑体的频谱--高于灯丝温度）

钨丝的升华与气化

钨丝的升华与气化

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。

钨丝的热辐射

钨丝的热辐射

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。

钨丝灯中钨丝的温度

钨丝灯中钨丝的温度

灯泡靠着加热内部的灯丝（燃点高的钨丝），使其达到高温（约2500℃）。

藉由热辐射而产生可见光。

当物体的温度低于400℃时，所辐射出的电磁波大多为人的眼睛所无法侦测的红外线。

高于400℃时在暗室内人眼可以感受微弱的亮光。当温度逐渐增高时，

不仅可见光的强度会增强，颜色也会由暗红（500℃）转澄，转黄而至白光。

在1700℃时会辐射出类似蜡烛的橘红色光。若温度达5800℃则能产生如太阳一般的光线。

为什么在钨丝灯泡里填充氮气和氩气

为什么在钨丝灯泡里填充氮气和氩气

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.

钨丝灯和卤素灯的区别

钨丝灯和卤素灯的区别

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。

卤素灯

钨丝灯与LED灯有什么不同

钨丝灯与LED灯的区别

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。