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卤素灯泡与白炽灯的**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。
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，所以熔凝石英玻璃（英文：Fusedquartz）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
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