Kémantúlveszélyes lámpák

1958-ban E.G. Fridrich és E.H. Wiley fejlesztette ki a Wolframhalogén lámpát halogéngázzal (főleg jód) feltöltve a incandescens lámpának. Alapvetően, a halogéngáz nélkül az incandescens lámpa szálja lassan elveszíti teljesítményét a magasabb működési hőmérséklet miatt. Az évaporált wolframból az általános incandescens lámpa szálja fokozatosan leereszkedik a lámpabuborék belső felületére. Így a lumenseket elzárkolja a buborék belső felülete. Tehát az incandescens lámpa hatékonysága, azaz a lumen/watt értéke lassan csökken. De a halogéngáz beillesztése a lámpába ezen nehézséget orvosolja, mellett további előnyökkel is jár. Mivel ez a beillesztett halogéngáz segít az évaporált wolkramnak olyan wolframhalidet formálni, amely nem ereszkedik le a buborék belső felületére 500K és 1500K közötti hőmérsékleten. Így a lumensek nem találkoznak akadályokkal. Tehát a lámpa lumen/watt értéke nem romlik. A pressurizált halogéngáz beillesztése miatt a szál évaporációs sebessége csökken.

A Halogén Lámpa Működési Elvje

A halogén lámpa működési elve a halogének regenerációs ciklusán alapszik.

Az incandescens lámpában a magas hőmérséklet miatt a wolfram szál évaporálódik a működés során. A gáz konvektív folyamával az évaporált wolfram eltávolodik a száltól. A buborék fal relatíve hideg, így az évaporált wolfram rögzödik a belső buborék falra. Ez nem történik, ha halogén, például jód van a buborékben. A halogén lámpa szálának hőmérséklete körülbelül 3300K-on tartózkodik. Itt is a wolfram évaporálódik a lámpaszálból. A gáz konvektív folyamával az évaporált wolframatomok elvinni vannak a száltól a viszonylag alacsonyabb hőmérsékletű zónába, ahol összevonulnak a jód-gázzal és wolframiodidet alkotnak. A wolfram és a jód kombinációjához szükséges hőmérséklet 2000K.

A gáz konvektív folyamával a wolframiodid a viszonylag alacsonyabb hőmérsékletű buborék falhoz kerül. De a buborék úgy van kialakítva, hogy a üvegfal hőmérséklete 500K és 1500K között maradjon, és ezen hőmérsékleten a wolframiodid nem rögzödik a buborék falra. Ugyanez a gáz konvektív folyamával visszahozza a wolframiodidet a szál közelébe. Ismét, a szál közelében, ahol a hőmérséklet 2800K-nál nagyobb, a wolframiodid szétesik wolfram- és jód-gázzá. Mert ennyi hőmérsékletre van szükség a wolframiodid széteséséhez.

Ezek a wolframatomok továbbhaladnak, és újra rögzödnek a szálra, kompenzálva az korábban évaporált wolframot. Majd újra évaporálódnak a magas szálhőmérséklet miatt, és szabadon állnak a jód megszerzésére, hogy iodidet formáljanak. Ez a ciklus folyamatosan ismétlődik. Így a szál nem évaporálódik véglegesen, így a szál hőmérséklete nagyon magas szinten tartható, ami a normál incandescens lámpához képest sokkal hatékonyabbá teszi, azaz nagyobb a lumen/watt értéke. Mivel nincs végleges szál-evaporáció, a Wolframhalogén Lámpák élettartama sokkal hosszabb, és világításuk egyértelműbb. A kémiai egyenlet:

A Halogén Lámpa Építése

Összehasonlítva a halogén lámpával, az incandescens lámpa csak 80%-át tudja adni a lumenseit a használat végén, mivel a buborék üvegfala elhomályosodik a wolfram leereszkedésével, míg a wolframhalogén lámpa 95% feletti lumenseket tud adni a használat végén. Korábban borosilikát vagy aluminosilikát üvegből készült a halogén lámpa buboréka. Mivel ezek magasabb hőmérsékletű ellenállást mutatnak, és alacsony termodinamikai bővülési együtthatójuk van. De ma már a kvartzot széles körben használják a halogén lámpa buborékének készítésére. A kvartz átlátszó szilika, tiszta szilícium-dioksid. Erősebb, és magasabb hőmérsékletet bír el, mint a borosilikát vagy az aluminosilikát üveg. A kvartz buborék 1900K felett lesz puha anyag. A szál közelében 2800K hőmérsékletet kell fenntartani a folyamatos halogén ciklus érdekében. Így a szál és a kvartz buborék fal közötti távolságot úgy kell megtervezni, hogy a kvartz buborék falának hőmérséklete 1900K alatt maradjon. A buborék fal erősnek és kisebb térfogatúnak kell lennie, hogy a lámpa több atmoszférnyomásban is működhessen. A magas nyomás a buborék belsejében csökkenti a wolfram szál évaporációs sebességét. A buborék belsejébe adott mennyiségű nitrogént és argont kevernek a halogéngázzal, hogy fenntartsák a magasabb gáznnyomást. Így a lámpa magasabb hőmérsékleten és magasabb fényhatékonysággal működhet hosszú ideig. A mai napnál a legtöbb lámpában brom helyettesíti a jódot. A brom színtelen, míg a jód barna tintát ad.

A Wolframhalogén Lámpák Alkalmazása

A wolframhalogén lámpák számos formában létezhetnek, de leggyakrabban hengeresek, a szál axiálisan van elrendezve. Ezek mindkét végső és egyoldalú típusban is elérhetők. Két típust mutatunk be alább.
Két típust mutatunk be alább.

A wolframhalogén lámpák korrelált színhőmérséklettel, kiváló lumen-karbantartással és megfelelő élettel rendelkeznek. A wolframhalogén lámpák alkalmasak külső világítási alkalmazásokra. Különösen sportvilágítás, színház, stúdió és televíziós világítás esetén használhatók. A szálaik általában mechanikailag stabilak és nagy pontossággal vannak elhelyezve. A wolframhalogén lámpák széles körben használódnak spotvilágítás, filmprojektorok és tudományos eszközökben. A piac alacsony feszültségű wolfram-szálas lámpái is elérhetők. 12, 20, 42, 50 és 75 wattos változataik vannak, 3000K és 3300K között működnek. Élettartámuk 2000 és 3500 óra között van.

Mivel optikai projekciós berendezésekben általában halogén lámpákat használnak, ma már széles körben használják a kijelző világításban is.
A wolframhalogén lámpa fő része a kis wolframhalogén kapszula. Egységesen ragasztják, az összes üvegtükör a sugarak optikai irányítására szolgál. Az MR-16 lámpának multifacetált tükröje 2 hüvelyk átmérőjű. Kicsit nagyobb a fényhatékonysága, mint a standard feszültségű incandescens lámpáknál. Méretei kisebbek, és lehetővé teszik a kompakt berendezések használatát.

Nyilatkozat: Tiszteletben tartsuk az eredeti, jó cikkeket, amelyek megosztásra méltóak. Ha sérül az szerzői jog, kérjük, jelezze, hogy töröljük.