Lámparas halógenas de tungsteno

En 1958, E.G. Fridrich y E.H. Wiley habían desarrollado la Lámpara de Halogenuro de Tungsteno introduciendo un gas halógeno (básicamente yodo) dentro de la lámpara incandescente. Básicamente, sin el gas halógeno, el filamento de la lámpara incandescente pierde gradualmente su rendimiento debido a la evaporación del filamento a temperaturas de operación más altas. El tungsteno evaporado del filamento de una lámpara incandescente normal se deposita gradualmente en la superficie del bulbo. Por lo tanto, los lúmenes se ven obstaculizados en su camino para salir del bulbo. Así, la eficacia, es decir, lúmenes/vatio de la lámpara incandescente, disminuye gradualmente. Pero la inserción de gas halógeno en la lámpara incandescente supera esta dificultad además de ofrecer diferentes ventajas. Este gas halógeno insertado ayuda al tungsteno evaporado a formar haluro de tungsteno, que nunca se deposita en la superficie interna del bulbo a temperaturas entre 500K y 1500K. Por lo tanto, los lúmenes nunca enfrentan obstrucciones. Por lo tanto, los lúmenes por vatio de la lámpara no se deterioran. Además, debido a la inserción de gas halógeno presurizado, la tasa de evaporación del filamento disminuye.

Principio de funcionamiento de la lámpara de halógeno

El principio de funcionamiento de la lámpara de halógeno se basa en el ciclo regenerativo del halógeno.

En la lámpara incandescente, debido a la alta temperatura, el filamento de tungsteno se evapora durante su operación. Debido al flujo convectivo del gas dentro del bulbo, el tungsteno evaporado se transporta lejos del filamento. La pared del bulbo es relativamente fría. Por lo tanto, el tungsteno evaporado se adhiere a la pared interna del bulbo. Esto no ocurre cuando se usa un halógeno como el yodo en el contenedor del bulbo. La temperatura del filamento de la lámpara de halógeno se mantiene alrededor de 3300K. Por lo tanto, aquí también el tungsteno se evaporará del filamento de la lámpara. Debido al flujo convectivo del gas dentro del bulbo, los átomos de tungsteno evaporados se transportan lejos del filamento hacia una zona de temperatura relativamente más baja, donde se combinan con el vapor de yodo para formar yoduro de tungsteno. La temperatura requerida para la combinación de tungsteno e yodo es 2000K.

Luego, el mismo flujo convectivo del gas dentro del bulbo lleva el yoduro de tungsteno a la pared de menor temperatura. Pero el bulbo está diseñado de tal manera que la temperatura de la pared de vidrio permanece entre 500K y 1500K, y a esa temperatura, el yoduro de tungsteno no se adhiere a la pared del bulbo. Vuelve hacia el filamento debido al mismo flujo convectivo del gas dentro del bulbo. Nuevamente, en las cercanías del filamento, donde la temperatura es superior a 2800K, el yoduro de tungsteno se descompone en tungsteno y vapor de yodo. Porque esta es la temperatura requerida para romper el yoduro de tungsteno en átomos de tungsteno e yodo es >2800K.

Entonces, estos átomos de tungsteno continúan y se re-depositan en el filamento para compensar el tungsteno previamente vaporizado. Después, vuelven a evaporarse debido a la alta temperatura del filamento y se liberan para adquirir yodo para formar yoduro. Este ciclo se repite una y otra vez. Por lo tanto, el filamento no se evapora permanentemente, por lo que la temperatura del filamento puede mantenerse a un nivel muy alto en comparación con la lámpara incandescente normal, lo que la hace más eficiente, es decir, con una mayor relación de lúmenes/vatio. Como no hay evaporación permanente del filamento, la vida útil de las Lámparas de Halogenuro de Tungsteno es mucho más larga con claridad de iluminación. La ecuación química es

Construcción de la lámpara de halógeno

Comparada con la lámpara de halógeno, la lámpara incandescente solo puede proporcionar el 80% de sus lúmenes al final de su vida útil, ya que la claridad de la pared de vidrio se desvanece debido a la deposición de tungsteno en ella, mientras que la lámpara de halogenuro de tungsteno puede proporcionar más del 95% de sus lúmenes al final de su vida útil. Anteriormente, se utilizaba vidrio borosilicato o aluminosilicato para hacer el bulbo de la lámpara de halógeno. Porque tienen una mayor capacidad de soportar altas temperaturas y su coeficiente de expansión térmica es muy bajo. Pero en la actualidad, el cuarzo se utiliza ampliamente para hacer el vidrio del bulbo de halógeno. El cuarzo es sílice transparente y dióxido de silicio puro. Es muy resistente y soporta temperaturas más altas en comparación con el vidrio borosilicato o aluminosilicato. El bulbo de cuarzo puede ser material blando por encima de 1900K. Además, alrededor del filamento, se debe mantener 2800K para obtener un ciclo de halógeno continuo. Por lo tanto, la distancia entre el filamento y la pared del bulbo de cuarzo debe mantenerse de tal manera que la pared del bulbo de cuarzo obtenga una temperatura inferior a 1900K. La pared del bulbo debe ser más fuerte y de menor volumen para que la lámpara pueda operar a una presión interna de varios atmósferas. Además, la presión más alta dentro del bulbo reduce la tasa de evaporación del filamento de tungsteno. Se mezcla cierta cantidad de nitrógeno y argón, además del gas halógeno, dentro del bulbo para mantener esta presión de gas más alta. Así, la lámpara puede operar a una temperatura más alta y con una eficacia luminosa mayor durante un período prolongado. La mayoría de las lámparas en la actualidad usan bromo en lugar de yodo. El bromo es incoloro, mientras que el yodo tiene un tono púrpura.

Aplicaciones de las lámparas de halogenuro de tungsteno

Las lámparas de halogenuro de tungsteno pueden tener varias formas, pero generalmente son tubulares con el filamento orientado axialmente. Además, están disponibles en tipos de doble extremo y de un solo extremo. Se muestran dos tipos a continuación.
Se muestran dos tipos a continuación.

Las lámparas de halogenuro de tungsteno proporcionan temperatura de color correlacionada, excelente mantenimiento de lúmenes y vida razonable. Las lámparas de halogenuro de tungsteno son apropiadas para aplicaciones de iluminación exterior. En particular, se pueden usar en iluminación deportiva, teatros, estudios y televisión, etc. Sus filamentos son generalmente mecánicamente estables y posicionados con mayor precisión. Las lámparas de halogenuro de tungsteno se utilizan ampliamente como focos, proyectores de películas e instrumentos científicos. También están disponibles en el mercado tipos de lámparas de halogenuro de tungsteno de bajo voltaje. Están disponibles en 12, 20, 42, 50 y 75 vatios, operando entre 3000K y 3300K. Su vida útil oscila entre 2000 y 3500 horas.

Como equipos de proyección óptica, las lámparas de halógeno se utilizan generalmente, y en la actualidad, se utilizan ampliamente en la iluminación de exhibición también.
La parte principal de la lámpara de halogenuro de tungsteno es una cápsula pequeña de halogenuro de tungsteno. Está cementada en una sola pieza, todos los reflectores de vidrio tienen facetas para controlar el haz ópticamente. La lámpara MR-16 tiene un reflector multifacético con un diámetro de 2 pulgadas. Tiene una eficacia luminosa ligeramente mayor que las lámparas incandescentes de voltaje estándar. Su tamaño es también más pequeño y permite un accesorio compacto.

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