卤素灯泡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。
卤素灯是白炽灯的改进，它保持了白炽灯所具有的优点：简单、成本低廉、亮度容易调整和控制、显色性好（Ra=100）。同时，卤素灯克服了白炽灯的许多缺点：如使用寿命短、发光效率低（一般只有6%～10%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失）。
这些优点显示出它有取代普通白炽灯的趋势，但由于卤素灯需要采用熔点更高的石英玻璃，石英玻璃的成本较为昂贵，卤素灯的价格也相对比白炽灯高。
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