Άτμισης Τουγκστένιου Λάμπες
Το 1958, οι E.G. Fridrich και E.H. Wiley είχαν αναπτύξει την λάμπα τουνγκστέν-αλόγενου προσθέτοντας έναν αλόγενο αέριο (βασικά ιώδιο) μέσα στην λάμπα θερμοφωτισμού. Στην ουσία, χωρίς τον αλόγενο, η λάμπα θερμοφωτισμού χάνει σταδιακά την απόδοσή της επειδή η νήμα της εξατμίζεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας. Το εξατμισμένο τουνγκστέν από τη νήμα της κανονικής λάμπα θερμοφωτισμού συσσωρεύεται στην επιφάνεια της βούλβας. Έτσι, τα λούμενα εμποδίζονται να εκτοξευτούν από τη βούλβα. Οπότε η απόδοση, δηλαδή τα λούμενα/βαττ, της λάμπας θερμοφωτισμού μειώνεται σταδιακά. Ωστόσο, η εισαγωγή του αλογένου στη λάμπα θερμοφωτισμού ξεπερνά αυτό το πρόβλημα, ενώ παρέχει και άλλα πλεονεκτήματα. Διότι αυτό το εισαγωγικό αλόγενο βοηθά το εξατμισμένο τουνγκστέν να σχηματίσει τουνγκστέν-αλόγενο, το οποίο δεν συσσωρεύεται στην εσωτερική επιφάνεια της βούλβας σε θερμοκρασίες μεταξύ 500K και 1500K. Έτσι, τα λούμενα δεν εμποδίζονται. Επομένως, τα λούμενα ανά βαττ της λάμπας δεν επιδεινώνονται. Ξανά, λόγω της εισαγωγής του προσωπικού αλογένου, η ταχύτητα εξάτμισης της νήμας μειώνεται.
Λειτουργία της λάμπας αλόγενου
Η λειτουργία της λάμπας αλόγενου βασίζεται στον ανανεωτικό κύκλο του αλογένου.
Στη λάμπα θερμοφωτισμού, λόγω της υψηλής θερμοκρασίας, το τουνγκστέν εξατμίζεται κατά τη λειτουργία. Λόγω της κυκλοφορίας αερίων μέσα στη βούλβα, το εξατμισμένο τουνγκστέν μεταφέρεται μακριά από τη νήμα. Το τοίχωμα της βούλβας είναι σχετικά κρύο. Επομένως, το εξατμισμένο τουνγκστέν προσκολλάται στο εσωτερικό τοίχωμα της βούλβας. Αυτό δεν συμβαίνει όταν χρησιμοποιείται αλόγενο όπως ιώδιο. Η θερμοκρασία της νήμας της λάμπας αλόγενου διατηρείται περίπου 3300K. Επομένως, και εδώ το τουνγκστέν θα εξατμιστεί από τη νήμα. Λόγω της κυκλοφορίας αερίων μέσα στη βούλβα, τα εξατμισμένα άτομα τουνγκστέν μεταφέρονται μακριά από τη νήμα σε πιο χαμηλή θερμοκρασία, όπου συνδυάζονται με τα ατομικά του ιώδιου και σχηματίζουν τουνγκστέν-ιώδιο. Η θερμοκρασία που απαιτείται για τη συνδυασμό του τουνγκστέν και του ιώδιου είναι 2000K.
Επίσης, η κυκλοφορία αερίων μέσα στη βούλβα μεταφέρει το τουνγκστέν-ιώδιο στο τοίχωμα που είναι σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Ωστόσο, η βούλβα είναι σχεδιασμένη ώστε η θερμοκρασία του γυαλιού να είναι μεταξύ 500K και 1500K, και σε αυτή τη θερμοκρασία το τουνγκστέν-ιώδιο δεν προσκολλάται στο τοίχωμα. Επιστρέφει προς τη νήμα λόγω της κυκλοφορίας αερίων. Ξανά, σε κοντινή απόσταση από τη νήμα, όπου η θερμοκρασία είναι πάνω από 2800K, το τουνγκστέν-ιώδιο χωρίζεται σε τουνγκστέν και ιώδιο. Η θερμοκρασία που απαιτείται για τη διάσπαση του τουνγκστέν-ιώδιου είναι >2800K.
Επίσης, αυτά τα άτομα τουνγκστέν προχωρούν και επαναπαραγωγούνται στη νήμα για να αντισταθμίσουν το εξατμισμένο τουνγκστέν. Στη συνέχεια, εξατμίζονται ξανά λόγω της υψηλής θερμοκρασίας της νήμας και γίνονται ελεύθερα για να αποκτήσουν ιώδιο για τη δημιουργία ιώδιου. Αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται συνεχώς. Επομένως, η νήμα δεν εξατμίζεται μόνιμα, οπότε η θερμοκρασία της νήμας μπορεί να διατηρηθεί σε πολύ υψηλό επίπεδο σε σύγκριση με την κανονική λάμπα θερμοφωτισμού, που την καθιστά πιο αποδοτική, δηλαδή με περισσότερα λούμενα/βαττ. Καθώς δεν υπάρχει μόνιμη εξάτμιση της νήμας, η διάρκεια ζωής των λαμπών τουνγκστέν-αλόγενου είναι πολύ μεγαλύτερη με σαφή φωτεινότητα. Η χημική εξίσωση είναι
Κατασκευή της λάμπας αλόγενου
Σε σύγκριση με τη λάμπα αλόγενου, η λάμπα θερμοφωτισμού μπορεί να παράγει μόνο 80% των λούμεν της στο τέλος της ζωής της, καθώς η σαφήνεια του γυαλιού τοίχωμα φαίνεται ασαφής λόγω της επικάλυψης τουνγκστέν, ενώ η λάμπα τουνγκστέν-αλόγενου μπορεί να παράγει πάνω από 95% των λούμεν της στο τέλος της ζωής. Προηγουμένως, χρησιμοποιούνταν γυαλί borosilicate ή aluminosilicate για την κατασκευή της βούλβας της λάμπας αλόγενου. Επειδή έχουν υψηλή θερμοαντοχή και χαμηλό συντελεστή θερμικής διάστασης. Ωστόσο, σήμερα, το quartz είναι ευρέως χρησιμοποιούμενο για την κατασκευή της βούλβας αλόγενου. Το quartz είναι διαφανές silica και καθαρό διοξείδιο σιλικίου. Είναι πολύ ισχυρό και αντέχει υψηλότερες θερμοκρασίες σε σύγκριση με το γυαλί borosilicate ή aluminosilicate. Το γυαλί quartz μπορεί να γίνει μαλακό πάνω από 1900K. Ξανά, γύρω από τη νήμα πρέπει να διατηρείται 2800K για τη συνεχή κυκλοφορία του αλογένου. Οπότε, η απόσταση μεταξύ της νήμας και του τοίχου της βούλβας πρέπει να διατηρείται έτσι ώστε ο τοίχος της βούλβας να είναι κάτω από 1900K. Το τοίχωμα πρέπει να είναι ισχυρό και μικρό σε όγκο, ώστε η λάμπα να λειτουργεί με εσωτερική πίεση αρκετών ατμοσφαιρών. Ξανά, η υψηλή πίεση μέσα στη βούλβα μειώνει την ταχύτητα εξάτμισης της νήμας. Μια συγκεκριμένη ποσότητα αζώτου και αργονίου είναι αναμειγμένη με το αλόγενο μέσα στη βούλβα για τη διατήρηση αυτής της υψηλής πίεσης. Έτσι, η λάμπα μπορεί να λειτουργεί σε υψηλότερη θερμοκρασία και με υψηλότερη φωτοδότηση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι περισσότερες λάμπες σήμερα χρησιμοποιούν bromine αντί για ιώδιο. Το bromine είναι άχρωμο, ενώ το ιώδιο έχει μια πορφυρόχρωμη απόχρωση.
Εφαρμογές των λαμπών τουνγκστέν-αλόγενου
Οι λάμπες τουνγκστέν-αλόγενου μπορούν να έχουν διάφορες μορφές, αλλά συνήθως είναι κυλινδρικές με τη νήμα να είναι μεταξύ των ακμών. Ξανά, είναι διαθέσιμες και σε διπλή και μονή άκρη. Δύο τύποι είναι δείκτες παρακάτω.
Δύο τύποι είναι δείκτες παρακάτω.
Οι λάμπες τουνγκστέν-αλόγενου παρέχουν συνδεδεμένη θερμοκρασία χρώματος, εξαιρετική διατήρηση λούμεν και ρεαλιστική ζωή. Οι λάμπες τουνγκστέν-αλόγενου είναι κατάλληλες για εφαρμογές εξωτερικής φωτεινότητας. Ιδιαίτερα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην φωτεινότητα αθλητικών γηπέδων, θεάτρων, στουντιού και τηλεοπτικής φωτεινότητας κλπ. Οι νήμες τους είναι γενικά μηχανικά σταθερές και τοποθετούνται με υψηλή ακρίβεια. Οι λάμπες τουνγκστέν-αλόγενου χρησιμοποιούνται ευρέως ως spotlight, προβολείς και επιστημονικά όργανα. Υπάρχουν επίσης τύποι λαμπών τουνγκστέν-αλόγενου στην αγορά λαμπών χαμηλής τάσης. Είναι διαθέσιμες σε 12, 20, 42, 50 και 75 Watts, λειτουργούν μεταξύ 3000K και 3300K. Η ζωή τους κυμαίνεται από 2000 ωρές έως 3500 ωρές.
<
