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所有白炽灯的发光原理都是利用物体受热发光原理和热辐射原理而实现的，最简单的白炽灯就是给灯丝导通足够的电流，灯丝发热至白炽状态，就会发出光亮，但这种白炽灯的寿命会相当相当的短。

卤素灯泡与其他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。

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，会向温度较低的地方移动，然后在管壁处和Br2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