Lampade alogenurio al tungsteno

Nel 1958, E.G. Fridrich e E.H. Wiley avevano sviluppato la Lampada al Tungsteno Ioduro introducendo un gas alcalinio (essenzialmente iodio) all'interno della lampada a incandescenza. In sostanza, senza il gas alcalinio, il filamento della lampada a incandescenza perde gradualmente le sue prestazioni a causa dell'evaporazione del filamento ad alta temperatura di funzionamento. Il tungsteno evaporato dal filamento di una normale lampada a incandescenza si deposita gradualmente sulla superficie interna della lampadina. Quindi, i lumen vengono ostacolati nel loro cammino per uscire dalla lampadina. Pertanto, l'efficacia, cioè i lumen/watt della lampada a incandescenza, diminuisce gradualmente. Ma l'inserimento del gas alcalinio nella lampada a incandescenza supera questa difficoltà in aggiunta a diversi vantaggi. Poiché questo gas alcalinio inserito aiuta il tungsteno evaporato a formare un ioduro di tungsteno che non si deposita mai sulla superficie interna della lampadina a temperature comprese tra 500K e 1500K. Quindi, i lumen non incontrano ostacoli. Quindi, i lumen per watt della lampada non peggiorano. Inoltre, a causa dell'inserimento di gas alcalinio pressurizzato, il tasso di evaporazione del filamento diminuisce.

Principio di Funzionamento della Lampada al Ioduro di Tungsteno

Il principio di funzionamento della lampada al ioduro di tungsteno è basato sul ciclo rigenerativo degli alcalinii.

Nella lampada a incandescenza, a causa delle alte temperature, il filamento di tungsteno si evapora durante il suo funzionamento. A causa del flusso convettivo del gas all'interno della lampadina, il tungsteno evaporato viene trasportato lontano dal filamento. La parete della lampadina è relativamente fredda. Pertanto, il tungsteno evaporato si aderisce alla parete interna della lampadina. Questo non accade quando si utilizza un alcalinio come l'iodio nel contenitore della lampadina. La temperatura del filamento della lampada al ioduro di tungsteno è mantenuta intorno ai 3300K. Quindi, anche qui, il tungsteno sarà evaporato dal filamento della lampada. A causa del flusso convettivo del gas all'interno della lampadina, gli atomi di tungsteno evaporati vengono trasportati lontano dal filamento verso una zona di temperatura relativamente più bassa, dove si combinano con il vapore di iodio e formano l'ioduro di tungsteno. La temperatura richiesta per la combinazione di tungsteno e iodio è di 2000K.

Quindi, lo stesso flusso convettivo del gas all'interno della lampadina trasporta l'ioduro di tungsteno verso la parete di temperatura relativamente più bassa. Ma la lampadina è progettata in modo tale che la temperatura della parete di vetro rimanga tra 500K e 1500K e, a quella temperatura, l'ioduro di tungsteno non si aderisce alla parete della lampadina. Ritorna verso il filamento a causa dello stesso flusso convettivo del gas all'interno della lampadina. Di nuovo, nelle vicinanze del filamento, dove la temperatura è superiore a 2800K, l'ioduro di tungsteno si rompe in tungsteno e vapore di iodio. Perché questa è la temperatura richiesta per rompere l'ioduro di tungsteno in tungsteno e atomi di iodio è >2800K.

Quindi, questi atomi di tungsteno procedono ulteriormente e vengono ri-depositati sul filamento per compensare il tungsteno precedentemente vaporizzato. Dopo ciò, vengono nuovamente vaporizzati a causa dell'elevata temperatura del filamento e diventano liberi per acquisire iodio per formare ioduri. Questo ciclo si ripete ancora e ancora. Pertanto, il filamento non viene vaporizzato permanentemente, quindi la temperatura del filamento può essere mantenuta a livelli molto elevati rispetto a una normale lampada a incandescenza, rendendola più efficiente, cioè con un rating lumen/watt più alto. Poiché non c'è evaporazione permanente del filamento, la durata della Lampada al Tungsteno Ioduro diventa molto più lunga con chiarezza di illuminazione. L'equazione chimica è

Costruzione della Lampada al Ioduro di Tungsteno

A differenza della lampada al ioduro di tungsteno, la lampada a incandescenza è in grado di fornire solo l'80% dei suoi lumen alla fine della vita poiché la chiarezza della parete di vetro si affievolisce a causa del deposito di tungsteno su di essa, mentre la lampada al tungsteno ioduro è in grado di fornire oltre il 95% dei suoi lumen alla fine della vita. In precedenza, veniva utilizzato vetro borosilicato o aluminosilicato per realizzare la lampadina della lampada al ioduro di tungsteno. Poiché hanno una maggiore capacità di resistenza alle temperature e il loro coefficiente di espansione termica è molto basso. Ma oggi, il quarzo viene ampiamente utilizzato per realizzare la lampadina al ioduro di tungsteno. Il quarzo è silice trasparente e biossido di silicio puro. È molto più robusto e resiste a temperature più elevate rispetto al vetro borosilicato o aluminosilicato. Il bulbo di quarzo può essere un materiale morbido sopra i 1900K. Inoltre, intorno al filamento devono essere mantenuti 2800K per ottenere un ciclo continuo di ioduro. Quindi, la distanza tra il filamento e la parete del bulbo di quarzo deve essere mantenuta in modo che la parete del bulbo di quarzo abbia una temperatura inferiore a 1900K. La parete del bulbo deve essere robusta e di volume ridotto in modo che la lampada possa essere operata a una pressione interna di diversi atmosferi. Inoltre, la pressione interna più elevata all'interno del bulbo riduce il tasso di evaporazione del filamento di tungsteno. Una certa quantità di azoto e argon vengono mescolati in aggiunta al gas alcalinio all'interno del bulbo per mantenere questa pressione gassosa più elevata all'interno. Così, la lampada può essere operata a temperature più elevate e con un'efficacia luminosa superiore per un lungo periodo. La maggior parte delle lampade oggi utilizza bromo invece di iodio. Il bromo è incolore, mentre l'iodio ha un colore violaceo.

Applicazioni delle Lampade al Tungsteno Ioduro

Le lampade al tungsteno ioduro possono avere diverse forme, ma sono spesso tubolari con il filamento orientato assialmente. Inoltre, sono disponibili sia in versione a doppia estremità che a singola estremità. Sono mostrati due tipi.
Sono mostrati due tipi.

Le lampade al tungsteno ioduro offrono temperatura di colore correlata, eccellente manutenzione dei lumen e una vita ragionevole. Le lampade al tungsteno ioduro sono adatte per applicazioni di illuminazione esterna. In particolare, possono essere utilizzate per l'illuminazione sportiva, teatrale, negli studi e nell'illuminazione televisiva, ecc. I loro filamenti sono generalmente stabili meccanicamente e posizionati con precisione elevata. Le lampade al tungsteno ioduro vengono ampiamente utilizzate come fari, proiettori cinematografici e strumenti scientifici. Sono disponibili sul mercato anche tipi di lampade al tungsteno ioduro a bassa tensione. Sono disponibili a 12, 20, 42, 50 e 75 Watt, operando tra 3000K e 3300K. La loro vita varia da 2000 ore a 3500 ore.

Poiché le attrezzature di proiezione ottica utilizzano generalmente lampade al ioduro, oggi vengono ampiamente utilizzate anche per l'illuminazione espositiva.
La parte principale della lampada al tungsteno ioduro è una piccola capsula di tungsteno ioduro. È cementata in un pezzo unico, con riflettori in vetro a facette per controllare otticamente il fascio. La lampada MR-16 ha un riflettore multifacetato con un diametro di 2 pollici. Ha un'efficacia luminosa leggermente superiore rispetto alle lampade a incandescenza standard a tensione. Le loro dimensioni sono anche più piccole e permettono un fissaggio compatto.

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