Tungstensihalogeenivalot

Vuonna 1958 E.G. Fridrich ja E.H. Wiley kehittivät Tungstenvaipalampun lisäämällä vaipalampaan halogeenikaasua (pääasiassa yttö).vaipalamppu. Ilman halogeenikaasua vaipalammen suorituskyky heikkenee hitaasti, koska sen vaipa höyryy pois korkeassa lämpötilassa. Tavallisessa vaipalamppusta höyrynyt tungsti pinnittelee vähitellen lampun sisäpuolelle. Tämä estää luminenssin tavanomaisesta tavasta ulos päästä. Siksi vaipalammen tehokkuus eli lumen/watti-määrä laskee ajan myötä. Halogeenikaasun lisääminen vaipalampuun kuitenkin voittaa tämän ongelman lisäksi tarjoaa muitakin etuja. Lisätty halogeenikaasu auttaa höyrynyttä tungstia muodostamaan tungsti-halogeeniyhdiste, joka ei pinnitteele lampun sisäpintalle, kun lampun lämpötila on välillä 500K ja 1500K. Näin luminenssi ei kohtaa esteitä. Siksi lumen/watti-suhde ei heikene. Lisäksi painetun halogeenikaasun lisääminen vähentää vaipan höyrymisnopeutta.

Halogeenilampan toimintaperiaate

Halogeenilampan toimintaperiaate perustuu halogeenin kierrätykseen.

Tavallisessa vaipalampussa korkeassa lämpötilassa tungstivaipa höyryy pois. Lampun sisällä olevan kaasun konvektio kuljettaa höyryneen tungstin pois vaipasta. Lampun seinä on suhteellisen kylmä, joten höyrynyt tungsti pinnittelee lampun sisäseinälle. Tämä ei ole tilanne, kun lampuun lisätään halogeenikaasua, kuten yttö. Halogeenilampan vaipan lämpötila on noin 3300K, joten tungsti höyryy vaipasta. Konvektio kuljettaa höyryneen tungstin pois vaipasta alhaisempaan lämpötilavyöhön, jossa se yhdistyy yttövaporiin muodostaen tungsti-yttöyhdisteen. Yhdistymistä varten tarvitaan noin 2000K lämpötila.

Sitten sama konvektio kuljettaa tungsti-yttöyhdisteen lampun seinälle, joka on suhteellisen kylmä. Mutta lampu on suunniteltu siten, että sen lasiseinin lämpötila pysyy välillä 500K ja 1500K, jolloin tungsti-yttöyhdiste ei pinnitteele seinälle. Se palaa vaipaansa saman konvektion avulla. Vaipan läheisyydessä, jossa lämpötila on yli 2800K, tungsti-yttöyhdiste hajoaa takaisin tungstiin ja yttövaporiin, koska tämä on vaadittu lämpötila hajoamiselle.

Nämä tungsti-atomit siirtyvät takaisin vaipaansa korvaamaan aiemmin höyryneet tungstit. Ne höyryvät sitten uudelleen korkeassa lämpötilassa ja yhdistyvät uudelleen yttöön muodostaen yhdisteen. Tämä kierto toistuu jatkuvasti. Siksi vaipa ei höyry huolimatta korkeasta lämpötilasta, joten sen lämpötila voidaan pitää hyvin korkeana verrattuna tavalliseen vaipalampuun, mikä tekee siitä tehokkaamman eli antaa enemmän lumena watin. Koska vaipa ei höyry pysyvästi, tungstenvaipalamput ovat paljon kestävämpiä ja tarjoavat selkeämpää valaistusta. Kemiallinen yhtälö on

Halogeenilampan rakenne

Verrattuna halogeenilampan, tavallinen vaipalamppu voi tuottaa vain 80% lumensa elinkaarensa lopussa, sillä sen lasiseinän selkeys häipynee tungstin pinnittelemisen vuoksi. Toisaalta tungstenvaipalampu voi tuottaa yli 95% lumensa elinkaarensa lopussa. Aiemmin borosiilikitti tai alumiinisiilikitti käytettiin halogeenilampan valmistukseen, koska ne kestivät korkeampia lämpötiloja ja niiden termiset laajenemiskertoimet olivat pieniä. Nykyään kvartsi on yleisesti käytetty materiaali halogeenilampan valmistukseen. Kvartsi on läpinäkyvä silikaatti ja puhtaata silikan dioksidiota. Se on erittäin vahva ja kestää korkeampia lämpötiloja kuin borosiilikitti tai alumiinisiilikitti. Kvartsilampu voi olla pehmeä aine yli 1900K lämpötilassa. Vaipan lämpötilan on oltava noin 2800K, jotta halogeensykli toimii jatkuvasti. Siksi vaipan ja kvartsiseinän välistä etäisyyttä on säädettävä siten, että kvartsiseinän lämpötila pysyy alle 1900K. Lamppu toimii useiden ilmakehityksien paineen alla, joka vähentää tungstivaipan höyrymisnopeutta. Lampun sisällä on lisäksi tietyssä määrin typiä ja argonia ylläpitääkseen korkeaa kaasupainetta. Näin lamppu voidaan toimittaa korkeammalla lämpötilalla ja paremmalla luminenssi-tehokkuudella kauemmin. Nykyään monet lamput käyttävät bromiinista sijaan yttöä. Bromi on väriltään vesihihmainen, kun taas yttö on purppuranväristä.

Tungstenvaipalampujen sovellutukset

Tungstenvaipalampujen voi olla useita muotoja, mutta ne ovat usein suoria, vaipan sijaitsema axiaalisesti. Ne on saatavilla sekä kaksipäässä että yksipäässä versioissa. Kaksi versiota näkyvät alla.
Kaksi versiota näkyvät alla.

Tungstenvaipalampujen tuottama korreloitu värilämpötila, erinomainen luminenssiylläpito ja kohtuullinen elinkaari tekevät niistä sopivia ulkovalaistuksen sovelluksiin. Erityisesti niitä voidaan käyttää urheiluvalaistuksessa, teattereissa, televisiostuudioissa ja niin edelleen. Niiden vaipat ovat yleensä mekanisesti vakaita ja asennettu tarkasti. Tungstenvaipalampujen käyttö on laajassa mittakaavassa kirkastimina, elokuvaesityslampeina ja tieteellisissä laitteissa. Markkinoilla on myös alavolttilisia tungstenvaipalampoja. Ne on saatavilla 12, 20, 42, 50 ja 75 wattia operaatiotemperatureissa 3000K ja 3300K. Niiden elinkaari on 2000-3500 tuntia.

Optisiin esityslaitteisiin halogeenilamput ovat yleisiä, ja nykyisin niitä käytetään myös näyttelyvalaistuksessa. tungstenvaipalamput on yleensä pieni tungstenvaipakapseli, joka on kiinnitetty yhtenäiseksi, kaikki lasireflektorit toimivat optisten säteiden ohjaamiseksi. MR-16 lamppu on monifasettinen reflektori, jonka halkaisija on 2 tuumaa. Sen luminenssi-tehokkuus on hieman suurempi kuin tavallisten jännite vaipalampujen. Niiden koko on pienempi, mikä mahdollistaa kompaktin valaisimen.

Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos on loukkausta, otathan yhteyttä poistamaan.