高光效卤素灯的研发和质量控制
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[摘 要]本文作者结合自己多年从事卤素灯开发设计和生产的工作经验，对卤素灯进行了简单的概述，并且分析了卤素灯的研发和质量控制，以供同行专业人士参考。
中图分类号：U463.65 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
0 引言
卤素灯（英文：halogen lamp，简称为卤素泡或者卤素灯，又称为钨卤灯泡、石英灯泡，是白炽灯的一个变种。）是上个世纪五六十年代开始发展并逐渐成熟的光源。卤素灯一般都是一个细小的石英玻璃管，和白炽灯相比，其特殊性就在于钨丝可以“自我再生”。卤素灯通常用于需要集中照射的场合，用于数控机床、轧机、车床、车削中心和金属加工机械，汽车前灯后灯，以及家庭，办公室，写字楼等公共场所。因其完美独特的显色性，绚丽夺目的光彩，小巧玲珑的体积，齐全多样的品种等优点，一直深受广大终端用户及灯光专业设计人员的喜爱。但卤素灯如何在竞争如此激烈的照明市场拔的绿色照明的头筹，各大光源生产厂家都面临着技术、质量等各方面的瓶颈，以下就卤素灯的研发和质量控制进行了探讨。
1 卤素灯的生产流程
1.1 泡壳制造
（1）锯管
1）锯玻璃管
2）锯排气管
（2）接管
1）将锯好的排气管.玻璃管放入自动上聊机构
2）火焰将玻璃管的一端烧熔，扩口.
3）烧软排气管后拉细
4）接好的泡壳冷却后，自动检验剔除漏气的泡壳
5）烧排气管毛口
6）接管员工对首件进行检测，负责设备的调整
7）巡检员定期检测接泡长度.接泡同轴度.
1.2 灯丝制造
（1）灯丝员工将钨丝检验分类，确定钨丝规格直径，用电解溶液清洗.
（2）将饶丝用的钼丝直径分类，选择与钨丝饶丝匹配的钼丝，退火处理.
（3）将钨丝和钼丝绕制，用化学剂去油， 然后将绕后的灯丝定型
（4）将定型后的灯丝再次绕制，化学去油，然后湿氢定型.
（5）定型后的灯丝在切割机上切割成所需长度的灯丝，送入烧氢退火炉定型
（6）用化学剂化掉钨丝中的钼丝
（7）将化丝后的灯丝清洗，检验储存.
1.3 灯芯制造
（1）将钼片，灯脚，灯丝放入点焊模具中
（2）将三种材料位置调整好，轻轻踩动点焊机使焊头将焊点焊牢
（3）点焊人员检验首件产品，确保灯芯个焊点牢固，无氧化，无变形.
1.4 灯泡制造
（1）夹封
1）手工或机械手自动上灯芯和泡壳.
2）通入保护N2
3）火焰将泡壳烧熔，与灯芯的钼片部位形成气密封接
4）冷却后自动下料到流水线上
5）夹封员工负责对首件检测及设备调整.
（2）排气
1）手工或机械手自动将夹封后的半成品上到排气工位并锁紧
2）排气机对灯抽真空并检测，对真空达不到设定值的灯关闭抽真空，自动下料
3）真空度达到要求的灯充入N2冲洗.
4）充入H2点氢
5）火焰洪烤泡壳除气
6）在充入N2 冲洗2次.
7）冲卤气前再次检测真空度，对达到设定值的灯冲入卤气.
8）冲卤气的灯浸液氮冷却后，烧尖封离.
9）排气员工负责首件产品的检测
10）巡检员定期检测充气压力.
（3）老炼
1）按要求设定好老炼机的电压
2）手工或机器自动上料老炼灯泡，分检亮与不亮的灯
3）老炼人员负责检验首件产品的质量
（4）高压
1）老炼后的毛泡需经过高压罐储存8小时以上.
2）高压储存后的灯进行点灯检验，剔除漏气，不亮及外观不合格的灯
1.5 装配
（1）装配
1）将灯头和毛泡放入自动上料机构
2）手工或机器自动调整灯头位置
3）手工或机器自动将毛跑插入灯头
4）毛泡的钼脚和灯头焊接在一起
5）点亮毛泡，检验焊接质量
（2）对焦
1）将灯片放入上料机构，手工或机器自动调节灯片位置
2）将插好毛泡的灯头套入灯片
3）机器通过摄像系统自动对焦
4）灯头和灯片焊接在一起
5）机台在灯片上打灯印
6）对焦员工负责对首件产品检验及设备的调整
（3）焊引线
在需要引线的灯脚上焊接上引线
1.6 包装
（1）成品100%检验外观
（2）检验合格的产品进行包装
（3）质检对包装好的灯抽检，合格放行
2 卤素灯质量控制
2.1 卤素灯工作原理
卤素灯与白炽灯的最大差别在于一点，就是卤素灯的玻璃外壳中充有一些卤族元素气体（通常是碘或溴），其工作原理为：当灯丝发热时，钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动，当接近玻璃管壁时，钨蒸气被冷却到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨或溴化钨）。卤化钨向玻璃管中央继续移动，又重新回到被氧化的灯丝上，由于卤化钨是一种很不稳定的化合物，其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补被蒸发掉的部分。通过这种再生循环过程，灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长（几乎是白炽灯的4倍），同时由于灯丝可以工作在更高温度下，从而得到了更高的亮度，更高的色温和更高的发光效率。
2.2 卤素灯发光原理
卤钨灯的基本发光原理和白炽灯相同，都是热辐射光源。不同的地方在于卤钨灯里面充入了特殊的工作气体，其成分是95%的混合气（二溴甲烷和氪气）以及5%的高纯氮，这些气体在灯泡内建立了卤钨循环。具体过程是灯丝中的钨挥发出来后，会超温度较低的地方移动，然后在管壁处和Br结合生成WBr2；而在温度较高处，WBr2又会分解，生成的W会回到灯丝上，Br回到工作气体中，这就是整个卤钨循环的过程。通过这样的卤钨循环，灯丝上的钨不会逐渐挥发，由于“热点”效应而是灯丝烧断，也不会因为钨在灯泡壳上沉积而发黑，其寿命得到大大延长。
2.3 石英玻璃和紫外线
由于卤素灯泡需要工作在更高的温度下，普通玻璃外壳在此温度下会熔化并产生流动，由于具有极低的热膨胀系数，所以熔凝石英玻璃（英文：Fused quartz）代替普通玻璃应用在了卤素灯泡中，由于普通玻璃可以隔断紫外光，但石英玻璃不能，所以卤素灯泡会发射出具有紫外光波段的不可见光。事物的两面性在这里得到了充分的体现：一方面要对灯泡增加防护措施以减少紫外线的辐射，另一方面，我们也利用紫外灯来治疗某些皮肤疾病或在室内就可得到在阳光下暴晒才能得到的古铜色皮肤。
基于石英玻璃的特性，如果玻璃管壁上沾染了油污（例如用手触摸灯泡的玻璃壳），将导致上述再生循环过程不能良好完成，从而大大影响灯泡的寿命，需要用酒精进行清除。
3 结束语
综上所述，卤素灯一直以来都与时代同步。它们发出的光线强而“冷”，也就是说卤素灯所发出的光强度远远高出白炽灯，可使物体的颜色更光彩夺目。
卤素灯尤其吸引人的地方是它能使物体的表面色泽更鲜艳，并能带出迷人的闪烁效果。由于灯的体积非常小巧玲珑且品种规格齐全，有从窄到宽多种角度以供选择，给专业灯光设计提供很大的的创意空间。就经济角度来说，卤素灯特别“明亮”。卤素灯节能效果惊人，市场空间巨大，已有近40%的普及率，由于功率越小，技术要求越高，所以需要业内人士不断学习提高研发技术，以使卤素灯质量得到应用保证，并在市场占有一席之地。
参考文献
[1] 李云峰、何君健.卤素灯的发展新趋势.中国照明论坛----绿色照明与照明节能科技研讨会专题报告文集，2008.
[2] 罗启勇.优质卤素灯的选择.室内设计与装修，2008.06.
[3] 谢菡.卤素灯相关专利简介.中国照明电器，2012.04.