Lampy halogenowe z wolframem

W 1958 roku E.G. Fridrich i E.H. Wiley opracowali Lampę Wodotlenkową wprowadzając gaz wodotlenkowy (prawie zawsze jod) do wnętrza lampy żarowej. Bez gazu wodotlenkowego, żarówka stopniowo traci wydajność ze względu na parowanie cienkiej nitki w wysokiej temperaturze pracy. Parowany wolfram z nitki zwykłej lampy żarowej stopniowo osadza się na powierzchni bańki, co przeszkadza w emisji świateł. Zatem skuteczność, czyli lumen/wat, lampy żarowej stopniowo maleje. Jednak wprowadzenie gazu wodotlenkowego do lampy żarowej eliminuje ten problem oraz daje dodatkowe korzyści. Ten wprowadzony gaz wodotlenkowy pomaga, aby parowany wolfram utworzył wodotlenek wolframu, który nigdy nie osadza się na wewnętrznej powierzchni bańki przy temperaturze między 500K a 1500K. Dlatego luminy nie napotykają przeszkód. Skuteczność lampy, wyrażona w lumenach na wat, nie ulega degradacji. Ponadto, dzięki wprowadzeniu sprężonego gazu wodotlenkowego, tempo parowania nitki spada.

Zasada działania lampy wodotlenkowej

Zasada działania lampy wodotlenkowej opiera się na cyklu regeneracyjnym wodotlenków.

W lampie żarowej, z powodu wysokiej temperatury, cienka nitka wolframowa paruje podczas pracy. Dzięki konwekcyjnemu przepływowi gazu wewnątrz bańki, parowany wolfram jest transportowany z dala od nitki. Ściana bańki jest względnie chłodna, dlatego parowany wolfram przylega do wewnętrznej ściany bańki. To nie jest jednak przypadek, gdy w bańce używany jest gaz wodotlenkowy, tak jak jod. Temperatura nitki lampy wodotlenkowej utrzymywana jest na poziomie około 3300K. Dlatego też tutaj również wolfram będzie parować z nitki lampy. Dzięki konwekcyjnemu przepływowi gazu wewnątrz bańki, atomy parowanego wolframu są transportowane z dala od nitki do strefy o niższej temperaturze, gdzie łączą się z parą jodu, tworząc jodowodotlenek wolframu. Temperatura wymagana do połączenia wolframu z jodem wynosi 2000K.

Następnie ten sam konwekcyjny przepływ gazu wewnątrz bańki przenosi jodowodotlenek wolframu do ściany o niższej temperaturze. Ale bańka jest zaprojektowana tak, że temperatura ściany szklanej utrzymuje się między 500K a 1500K, a przy tej temperaturze jodowodotlenek wolframu nie przylega do ściany bańki. Wraca on w kierunku nitki dzięki temu samemu konwekcyjnemu przepływowi gazu wewnątrz bańki. Ponownie, w pobliżu nitki, gdzie temperatura jest większa niż 2800K, jodowodotlenek wolframu rozpadający się na wolfram i parę jodu. Ponieważ to jest wymagana temperatura do rozpadu jodowodotlenku wolframu na atomy wolframu i jodu >2800K.

Następnie te atomy wolframu kontynuują swój ruch i ponownie osadzają się na nitce, kompensując wcześniej parowany wolfram. Następnie ponownie parują z powodu wysokiej temperatury nitki i stają się wolne, aby połączyć się z jodem, tworząc jodowodotlenek. Ten cykl powtarza się wielokrotnie. Dlatego nitka nie ulega permanentnemu parowaniu, a temperatura nitki może być utrzymana na bardzo wysokim poziomie w porównaniu do zwykłej lampy żarowej, co sprawia, że jest bardziej wydajna, czyli ma wyższą wartość lumenów na wat. Ponieważ nie ma permanentnego parowania nitki, czas życia Lamp Wodotlenkowych jest znacznie dłuższy, a oświetlenie jest jaśniejsze. Równanie chemiczne to

Konstrukcja lampy wodotlenkowej

W porównaniu do lampy wodotlenkowej, żarówka jest w stanie dostarczyć tylko 80% swoich lumenów na końcu życia, ponieważ przejrzystość ściany szklanej zanika z powodu osadzania się wolframu. Natomiast lampa wodotlenkowa jest w stanie dostarczyć ponad 95% swoich lumenów na końcu życia. Dawniej do produkcji bańki lamp wodotlenkowych używano szkła borosilikatowego lub aluminosilikatowego, ponieważ mają one wyższą odporność na temperaturę, a ich współczynnik termicznej rozszerzalności jest niski. Obecnie szeroko stosuje się kwarc do produkcji szkła dla lamp wodotlenkowych. Kwarc to przezroczysty krzemian i czysty dioksyd krzemu. Jest on znacznie silniejszy i wytrzymuje wyższe temperatury w porównaniu do szkła borosilikatowego lub aluminosilikatowego. Bańka z kwarcu może stać się miękka powyżej 1900K. W okolicy nitki musi być utrzymana temperatura około 2800K, aby uzyskać ciągły cykl wodotlenkowy. Dlatego dystans między nitką a ścianą bańki z kwarcu musi być taki, aby temperatura ściany bańki była poniżej 1900K. Ściana bańki powinna być silna i mieć mniejszą objętość, aby lampę można było obsługiwać pod ciśnieniem kilku atmosfer. Wyższe ciśnienie wewnątrz bańki redukuje tempo parowania nitki z wolframu. Do utrzymania tego wyższego ciśnienia gazu wewnątrz bańki dodaje się pewną ilość azotu i argonu obok gazu wodotlenkowego. Dzięki temu lampę można obsługiwać przy wyższych temperaturach i z wyższą skutecznością świetlną przez długi czas. Większość lamp obecnie używa bromu zamiast jodu. Brom jest bezbarwny, podczas gdy jod ma fioletowy odcień.

Zastosowanie lamp wodotlenkowych

Lampy wodotlenkowe mogą mieć wiele kształtów, ale najczęściej są tubularne, z nitką ułożoną osiowo. Są dostępne zarówno w wersji dwukoncowej, jak i jednokoncowej. Pokazane są dwa typy.
Pokazane są dwa typy.

Lampy wodotlenkowe zapewniają korelowaną temperaturę barwy, doskonałą utrzymaną jasność i rozsądny czas użytkowania. Lampy wodotlenkowe są odpowiednie do zastosowań w oświetleniu zewnętrznym. Szczególnie mogą być używane w oświetleniu sportowym, teatralnym, w studiach i telewizji itp. Ich nitki są ogólnie mechanicznie stabilne i umieszczane z wyższą precyzją. Lampy wodotlenkowe są szeroko stosowane jako reflektory, projekcje filmów i instrumenty naukowe. Typy lamp wodotlenkowych na rynku lamp żarowych napięciowych są również dostępne. Są dostępne w mocach 12, 20, 42, 50 i 75 Watów, działające w zakresie temperatur 3000K do 3300K. Ich czas użytkowania wynosi od 2000 do 3500 godzin.

Jako urządzenia do optycznych projekcji, lampy wodotlenkowe są obecnie szeroko stosowane w oświetleniu wystawowym. Główną częścią lampy wodotlenkowej jest mała kapsułka wodotlenkowa. Jest cementowana w jednym kawałku, wszystkie szklane reflektory są facetami do kontrolowania wiązki optycznie. Lampy MR-16 mają wielofasetowy reflektor o średnicy 2 cali. Mają nieco wyższą skuteczność świetlną niż standardowe lampy żarowe. Ich rozmiary są mniejsze, co umożliwia kompaktowe zamontowanie.

Oświadczenie: Szanujemy oryginał, dobre artykuły są warte udostępniania, jeśli narusza prawa autorskie prosimy o kontakt w celu usunięcia.