तंगस्टन हैलोजन लाम्प

1958 में, E.G. Fridrich और E.H. Wiley ने टंगस्टन हैलोजन लैंप का विकास किया था, जिसमें एक हैलोजन गैस (मुख्य रूप से आयोडीन) को प्रतिदीप्त लैंप के अंदर डाला गया था। बिना हैलोजन गैस के, प्रतिदीप्त लैंप की धातु धागी उच्च तापमान पर काम करने के कारण धीरे-धीरे अपनी प्रदर्शन क्षमता खो देती है। सामान्य प्रतिदीप्त लैंप की धातु धागी से उड़ा हुआ टंगस्टन धीरे-धीरे बल्ब की भीतरी सतह पर जम जाता है। इस प्रकार, ल्यूमेन बाहर निकलने के लिए अपने रास्ते से रोका जाता है। इसलिए प्रतिदीप्त लैंप की प्रभावशीलता यानी ल्यूमेन/वाट धीरे-धीरे घटती जाती है। लेकिन प्रतिदीप्त लैंप में हैलोजन गैस को डालने से इस समस्या का सामना करने के अलावा विभिन्न फायदे भी होते हैं। क्योंकि इस डाली गई हैलोजन गैस उड़ा हुआ टंगस्टन को टंगस्टन हैलाइड बनाने में मदद करती है, जो 500K और 1500K के बीच बल्ब की भीतरी सतह पर कभी नहीं जमता। इसलिए ल्यूमेन कभी रोका नहीं जाता। इसलिए लैंप का ल्यूमेन/वाट नष्ट नहीं होता। फिर दबावित हैलोजन गैस को डालने से धातु धागी का वाष्पीकरण की दर घट जाती है।

हैलोजन लैंप का कार्य नियम

हैलोजन लैंप का कार्य नियम हैलोजन के पुनर्जनन चक्र पर आधारित है।

प्रतिदीप्त लैंप में उच्च तापमान के कारण ऑपरेशन के दौरान टंगस्टन धातु धागी वाष्पीकृत हो जाती है। बल्ब के अंदर गैस के संवहन द्वारा, वाष्पीकृत टंगस्टन धातु धागी से दूर ले जाया जाता है। बल्ब की दीवार अपेक्षाकृत ठंडी होती है। इसलिए वाष्पीकृत टंगस्टन फिर बल्ब की भीतरी दीवार पर चिपक जाता है। यह स्थिति तब नहीं होती जब बल्ब में आयोडीन जैसा हैलोजन उपयोग किया जाता है। हैलोजन लैंप की धातु धागी का तापमान लगभग 3300K पर रखा जाता है। इसलिए यहाँ भी टंगस्टन धातु धागी से वाष्पीकृत होगा। बल्ब के अंदर गैस के संवहन द्वारा, वाष्पीकृत टंगस्टन परमाणु धातु धागी से दूर, अपेक्षाकृत कम तापमान के क्षेत्र में ले जाया जाता है, जहाँ वे आयोडीन वाष्प के साथ मिलकर टंगस्टन आयोडाइड बनाते हैं। टंगस्टन और आयोडीन के संयोजन के लिए आवश्यक तापमान 2000K है।

फिर बल्ब के अंदर गैस का संवहन टंगस्टन आयोडाइड को अपेक्षाकृत कम तापमान वाली दीवार की ओर ले जाता है। लेकिन बल्ब इस प्रकार डिजाइन किया गया है कि ग्लास दीवार का तापमान 500K और 1500K के बीच रहता है और इस तापमान पर टंगस्टन आयोडाइड बल्ब की दीवार पर नहीं चिपकता। यह बल्ब के अंदर गैस के संवहन द्वारा धातु धागी की ओर वापस जाता है। फिर, धातु धागी के निकट जहाँ तापमान 2800K से अधिक होता है, टंगस्टन आयोडाइड टंगस्टन और आयोडीन वाष्प में विघटित हो जाता है। क्योंकि टंगस्टन आयोडाइड को टंगस्टन और आयोडीन परमाणुओं में विघटित करने के लिए आवश्यक तापमान >2800K है।

फिर ये टंगस्टन परमाणु आगे बढ़ते हैं और धातु धागी पर पहले वाष्पीकृत टंगस्टन की जगह लेते हैं। फिर वे उच्च धातु धागी के तापमान के कारण फिर से वाष्पीकृत हो जाते हैं और आयोडीन ग्रहण करने के लिए स्वतंत्र हो जाते हैं ताकि आयोडाइड बनाया जा सके। यह चक्र बार-बार दोहराया जाता है। इसलिए धातु धागी का वाष्पीकरण स्थायी रूप से नहीं होता, इसलिए धातु धागी का तापमान बहुत उच्च स्तर पर रखा जा सकता है, जो सामान्य प्रतिदीप्त लैंप की तुलना में इसे अधिक प्रभावी बनाता है, यानी अधिक ल्यूमेन/वाट रेटिंग। चूंकि धातु धागी का वाष्पीकरण स्थायी रूप से नहीं होता, टंगस्टन हैलोजन लैंप की लंबी आयु होती है और प्रकाश की उज्ज्वलता रहती है। रासायनिक समीकरण है

हैलोजन लैंप का निर्माण

हैलोजन लैंप की तुलना में, प्रतिदीप्त लैंप अपनी जीवन के अंत तक केवल 80% ल्यूमेन प्रदान कर सकता है, क्योंकि टंगस्टन के जमने के कारण ग्लास दीवार की स्पष्टता कम हो जाती है, जबकि टंगस्टन हैलोजन लैंप अपनी जीवन के अंत तक 95% से अधिक ल्यूमेन प्रदान कर सकता है। पहले बोरोसिलिकेट या एल्यूमिनोसिलिकेट ग्लास का उपयोग हैलोजन लैंप के बल्ब बनाने के लिए किया जाता था। क्योंकि उनकी उच्च तापमान सहन क्षमता होती है और उनका ऊष्मीय विस्तार गुणांक बहुत कम होता है। लेकिन अब दिनों में क्वार्ट्ज का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है ताकि हैलोजन बल्ब ग्लास बनाया जा सके। क्वार्ट्ज पारदर्शी सिलिका और शुद्ध सिलिकन डाइऑक्साइड है। यह बहुत मजबूत है और बोरोसिलिकेट या एल्यूमिना सिलिकेट ग्लास की तुलना में उच्च तापमान का सामना कर सकता है। क्वार्ट्ज बल्ब 1900K से अधिक तापमान पर नरम सामग्री हो सकता है। फिर धातु धागी के आसपास 2800K तापमान बनाए रखना आवश्यक है ताकि निरंतर हैलोजन चक्र चल सके। इसलिए धातु धागी और क्वार्ट्ज बल्ब दीवार के बीच की दूरी इस प्रकार रखी जानी चाहिए कि क्वार्ट्ज बल्ब दीवार 1900K से कम तापमान पर रहे। बल्ब दीवार मजबूत और छोटे आयतन की होनी चाहिए ताकि लैंप को बहुत अधिक वायुमंडलीय दबाव पर ऑपरेट किया जा सके। फिर बल्ब के अंदर उच्च दबाव धातु धागी के वाष्पीकरण की दर को कम करता है। बल्ब के अंदर नाइट्रोजन और आर्गन का एक निश्चित मात्रा डाली जाती है ताकि इस उच्च गैस दबाव को बनाए रखा जा सके। इस प्रकार लैंप उच्च तापमान और उच्च प्रकाशिक प्रभावशीलता के साथ लंबे समय तक ऑपरेट किया जा सकता है। आजकल के अधिकांश लैंप आयोडीन के स्थान पर ब्रोमीन के साथ होते हैं। ब्रोमीन रंगहीन होता है, जबकि आयोडीन पीले रंग का होता है।

टंगस्टन हैलोजन लैंप के अनुप्रयोग

टंगस्टन हैलोजन लैंप कई आकारों में हो सकते हैं, लेकिन वे अक्सर अक्षीय रूप से धातु धागी के साथ ट्यूबुलर होते हैं। फिर वे दोनों दो सिरे वाले और एक सिरे वाले प्रकार में उपलब्ध होते हैं। नीचे दो प्रकार दिखाए गए हैं।
नीचे दो प्रकार दिखाए गए हैं।

टंगस्टन हैलोजन लैंप संबंधित रंग तापमान, उत्कृष्ट ल्यूमेन रखरखाव और विश्वसनीय आयु प्रदान करते हैं। टंगस्टन हैलोजन लैंप आउटडोर प्रकाश अनुप्रयोग में उपयुक्त होते हैं। विशेष रूप से वे खेल प्रकाश, थिएटर, स्टूडियो और टेलीविजन प्रकाश आदि में उपयोग किए जा सकते हैं। उनकी धातु धागी आमतौर पर यांत्रिक रूप से स्थिर होती है और उच्च परिशुद्धता से स्थित होती है। टंगस्टन हैलोजन लैंप व्यापक रूप से स्पॉटलाइट, फिल्म प्रोजेक्टर और वैज्ञानिक उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं। बाजार में निम्न वोल्टेज टंगस्टन धातु धागी वाले टंगस्टन हैलोजन लैंप के प्रकार भी उपलब्ध हैं। वे 12, 20, 42, 50 और 75 वाट पर ऑपरेट किए जाते हैं, जो 3000K और 3300K के बीच काम करते हैं। उनकी आयु 2000 घंटे से 3500 घंटे तक की होती है।