مصابيح التنجستن الهالوجينية

في عام 1958، طور إي جي فريدريش وإي إتش وايلي مصباح التنجستن الهالوجيني عن طريق إدخال غاز هالوجيني (بشكل أساسي اليود) داخل المصباح المتوهج. بشكل أساسي، بدون غاز الهالوجين، تفقد سلك مصباح المتوهج أداءه تدريجياً بسبب تبخر السلك عند درجة حرارة التشغيل العالية. يترسب التنجستن المتبخر من سلك المصباح المتوهج العادي على سطح المصباح تدريجياً. وبالتالي، يتم عرقلة الألومنز من الخروج من المصباح. لذا تنخفض الكفاءة أي الألومنز/واط للمصباح المتوهج تدريجياً. ولكن إدخال غاز الهالوجين إلى المصباح المتوهج يتجاوز هذه الصعوبة بالإضافة إلى مزايا مختلفة. لأن هذا الغاز المدخل يساعد على تكوين هاليد التنجستن الذي لا يترسب على سطح المصباح الداخلي عند درجة حرارة بين 500K و 1500K. لذا لا تواجه الألومنز عرقلة. لذا لا تتدهور الألومنز لكل واط في المصباح. مرة أخرى، بسبب إدخال غاز الهالوجين تحت ضغط، تنخفض معدلات التبخر للسلك.

مبدأ عمل مصباح الهالوجين

يعتمد مبدأ عمل مصباح الهالوجين على دورة الهالوجين التجددية.

في المصباح المتوهج، بسبب درجة الحرارة العالية، يتم تبخير سلك التنجستن أثناء تشغيله. بسبب التدفق الحراري للغاز داخل المصباح، يتم نقل التنجستن المتبخر بعيداً عن السلك. جدار المصباح نسبياً بارد. لذلك، يتم ترسيب التنجستن المتبخر على الجدار الداخلي للمصباح. هذا ليس هو الحال عندما يتم استخدام الهالوجين مثل اليود في حاوية المصباح. يتم الحفاظ على درجة حرارة سلك مصباح الهالوجين عند حوالي 3300K. لذا، سيتم أيضاً تبخير التنجستن من سلك المصباح. بسبب التدفق الحراري للغاز داخل المصباح، يتم نقل ذرات التنجستن المتبخرة بعيداً عن السلك إلى منطقة ذات درجة حرارة أقل حيث تتحد مع بخار اليود وتكون هاليد التنجستن. درجة الحرارة المطلوبة للتجمع بين التنجستن واليود هي 2000K.

ثم يقوم نفس التدفق الحراري للغاز داخل المصباح بنقل هاليد التنجستن إلى جدار ذو درجة حرارة أقل. ولكن المصباح مصمم بحيث تبقى درجة حرارة جدار الزجاج بين 500K و 1500K وفي تلك الدرجة الحرارة لا يترسب هاليد التنجستن على جدار المصباح. يعود نحو السلك بسبب نفس التدفق الحراري للغاز داخل المصباح. مرة أخرى، بالقرب من السلك حيث تكون درجة الحرارة أعلى من 2800K، يتعرض هاليد التنجستن لكسر إلى التنجستن وبخار اليود. لأن هذه هي درجة الحرارة المطلوبة لكسر هاليد التنجستن إلى ذرات التنجستن واليود >2800K.

ثم تستمر ذرات التنجستن وتترسب مرة أخرى على السلك لتوفير التنجستن المتبخر سابقاً. بعد ذلك، يتم تبخيرها مرة أخرى بسبب درجة حرارة السلك العالية وتكون حرة لاستعادة اليود لتكوين الهاليد. تتكرر هذه الدورة مراراً وتكراراً. لذا، لا يتم تبخير السلك بشكل دائم ويمكن الحفاظ على درجة حرارة السلك عند مستوى عالٍ مقارنة بالمصباح المتوهج العادي مما يجعله أكثر كفاءة أي أكثر ألومنز/واط. بما أنه لا يوجد تبخير دائم للسلك، فإن عمر مصباح التنجستن الهالوجيني يكون أطول بكثير مع وضوح الإضاءة. المعادلة الكيميائية هي

بناء مصباح الهالوجين

مقارنة بمصباح الهالوجين، يمكن لمصباح المتوهج توفير فقط 80٪ من ألومنزه في نهاية العمر بسبب فقدان وضوح جدار الزجاج بسبب ترسب التنجستن عليه، بينما يمكن لـ مصباح التنجستن الهالوجيني توفير أكثر من 95٪ من ألومنزه في نهاية العمر. في السابق، تم استخدام زجاج البوروسيليكات أو الألومينوسيليكات لصنع مصباح الهالوجين. لأن لديهم قدرة عالية على تحمل درجات الحرارة وثابت التمدد الحراري لديهم منخفض جداً. ولكن في الوقت الحالي، يتم استخدام الكوارتز على نطاق واسع لصنع زجاج مصباح الهالوجين. الكوارتز هو سيليكا شفافة وأكسيد السيليكون النقي. إنه أقوى بكثير ويتحمل درجات حرارة أعلى مقارنة بزجاج البوروسيليكات أو الألومينوسيليكات. يمكن أن يكون جدار الكوارتز مادة ناعمة فوق 1900K. مرة أخرى، يجب الحفاظ على درجة حرارة حوالي 2800K حول السلك للحصول على دورة الهالوجين المستمرة. لذا يجب الحفاظ على المسافة بين السلك وجدار الكوارتز بحيث يكون جدار الكوارتز أقل من 1900K. يجب أن يكون جدار المصباح أقوى وأصغر في الحجم بحيث يمكن تشغيل المصباح تحت ضغط عدة جويات. مرة أخرى، يقلل الضغط العالي داخل المصباح من معدل تبخر سلك التنجستن. يتم خلط كمية معينة من النيتروجين والأرجون بالإضافة إلى غاز الهالوجين داخل المصباح للحفاظ على هذا الضغط العالي للغاز داخل المصباح. وهكذا، يمكن تشغيل المصباح عند درجة حرارة أعلى وكفاءة مضيئة أعلى لفترة طويلة. معظم الأضواء في الوقت الحالي تستخدم البروم بدلاً من اليود. البروم بلا لون بينما اليود له لون بنفسجي.

تطبيقات مصابيح التنجستن الهالوجينية

يمكن أن تكون مصابيح التنجستن الهالوجينية بأشكال متعددة ولكنها غالباً ما تكون أسطوانية مع السلك محوري. مرة أخرى، فهي متاحة في نوعين: ذو طرفين ومفرد. يظهر نوعان أدناه.
يظهر نوعان أدناه.

توفر مصابيح التنجستن الهالوجينية درجة حرارة لون مرتبطة، صيانة ألومنز ممتازة وحياة معقولة. تعتبر مصابيح التنجستن الهالوجينية مناسبة للاستخدام في تطبيقات الإضاءة الخارجية. خاصة يمكن استخدامها في إضاءة الرياضة، المسرح، الاستوديوهات وإضاءة التلفزيون وغيرها. سلكها عادة ما يكون مستقر ميكانيكياً وموضعه بدقة عالية. يتم استخدام مصابيح التنجستن الهالوجينية على نطاق واسع كأضواء مركزية، أجهزة عرض الأفلام والأجهزة العلمية. أنواع مصابيح التنجستن الهالوجينية في السوق من مصابيح التنجستن ذات الجهد المنخفض متاحة أيضًا. وهي متاحة بـ 12، 20، 42، 50 و 75 واط تعمل بين 3000K و 3300K. مدى حياتها يتراوح بين 2000 ساعة و 3500 ساعة.

بما أن مصابيح الهالوجين تستخدم عادة في معدات الإسقاط البصرية، يتم استخدامها في الوقت الحالي على نطاق واسع في إضاءة العرض أيضًا.
الجزء الرئيسي من مصباح التنجستن الهالوجيني هو كبسولة صغيرة من التنجستن الهالوجيني. يتم تثبيتها في قطعة واحدة، جميع المرآت الزجاجية هي كأوجه لتحكم في الشعاع بصرياً. مصباح MR-16 له مرآة متعددة الأوجه قطرها 2 بوصة. لديه كفاءة مضيئة أعلى قليلاً من مصابيح المتوهج العادية. حجمها أصغر ويمكن أن تسمح بتركيب مدمج.

بيان: احترم الأصل، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالته.