Lâmpadas Halogênio de Tungstênio

Em 1958, E.G. Fridrich e E.H. Wiley haviam desenvolvido a Lâmpada de Halogênio de Tungstênio introduzindo um gás halogênio (basicamente Iodo) dentro da lâmpada incandescente. Basicamente, sem o gás halogênio, o filamento da lâmpada incandescente gradualmente perde seu desempenho devido à evaporação do filamento em temperatura de operação mais alta. O tungstênio evaporado do filamento de uma lâmpada incandescente normal é depositado gradualmente na superfície interna do bulbo. Assim, os lumens são obstruídos em seu caminho para sair do bulbo. Portanto, a eficácia, ou seja, lúmens/watt da lâmpada incandescente diminui gradualmente. Mas a inserção do gás halogênio na lâmpada incandescente supera essa dificuldade, além de oferecer diferentes vantagens. Porque esse gás halogênio inserido ajuda o tungstênio evaporado a formar halogênio de tungstênio, que nunca se deposita na superfície interna do bulbo quando a temperatura da superfície do bulbo está entre 500K e 1500K. Portanto, os lumens nunca enfrentam obstrução. Assim, o Lúmen por watt da lâmpada não se deteriora. Além disso, devido à inserção de gás halogênio pressurizado, a taxa de evaporação do filamento diminui.

Princípio de Funcionamento da Lâmpada de Halogênio

O princípio de funcionamento da lâmpada de halogênio baseia-se no ciclo regenerativo do halogênio.

Na lâmpada incandescente, devido à alta temperatura, o filamento de tungstênio se evapora durante sua operação. Devido ao fluxo convectivo de gás dentro do bulbo, o tungstênio evaporado é transportado para longe do filamento. A parede do bulbo é relativamente fria. Portanto, o tungstênio evaporado então adere à parede interna do bulbo. Isso não ocorre quando um halogênio como o iodo é usado no recipiente do bulbo. A temperatura do filamento da lâmpada de halogênio é mantida em cerca de 3300K. Portanto, aqui também o tungstênio será evaporado do filamento da lâmpada. Devido ao fluxo convectivo de gás dentro do bulbo, os átomos de tungstênio evaporados são transportados para fora do filamento para uma zona de temperatura relativamente menor, onde se combinam com o vapor de iodo e formam o iodeto de tungstênio. A temperatura necessária para a combinação de tungstênio e iodo é de 2000K.

Então, o mesmo fluxo convectivo de gás dentro do bulbo carrega o iodeto de tungstênio para a parede de temperatura relativamente menor. Mas o bulbo é projetado de tal forma que a temperatura da parede de vidro permanece entre 500K e 1500K, e nessa temperatura, o iodeto de tungstênio não adere à parede do bulbo. Ele retorna em direção ao filamento devido ao mesmo fluxo convectivo de gás dentro do bulbo. Novamente, nas proximidades do filamento, onde a temperatura é superior a 2800K, o iodeto de tungstênio se quebra em tungstênio e vapor de iodo. Porque esta é a temperatura necessária para quebrar o iodeto de tungstênio em átomos de tungstênio e iodo é >2800K.

Então, esses átomos de tungstênio prosseguem e são re-depositados no filamento para compensar o tungstênio previamente vaporizado. Depois disso, eles novamente se evaporam devido à alta temperatura do filamento e ficam livres para adquirir iodo para formar iodetos. Este ciclo se repete novamente e novamente. Portanto, o filamento não se evapora permanentemente, então a temperatura do filamento pode ser mantida em um nível muito alto em comparação com a lâmpada incandescente normal, o que a torna mais eficiente, ou seja, com maior classificação de lúmens/watt. Como não há evaporação permanente do filamento, a vida útil das Lâmpadas de Halogênio de Tungstênio fica muito mais longa com clareza de iluminação. A equação química é

Construção da Lâmpada de Halogênio

Comparando com a lâmpada de halogênio, a lâmpada incandescente é capaz de fornecer apenas 80% de seus lumens no final da vida, pois a clareza da parede de vidro se desvanece devido ao depósito de tungstênio nela, enquanto a lâmpada de halogênio de tungstênio é capaz de fornecer acima de 95% de seus lumens no final da vida. Anteriormente, o vidro borossilicato ou aluminossilicato era usado para fazer o bulbo da lâmpada de halogênio. Porque eles têm maior capacidade de resistência a temperaturas elevadas e seu coeficiente de expansão térmica é muito baixo. Mas atualmente, o Quartzo é amplamente utilizado para fazer o vidro do bulbo de halogênio. O quartzo é sílica transparente e dióxido de silício puro. É muito mais forte e suporta temperaturas mais altas em comparação com o vidro borossilicato ou aluminossilicato. O bulbo de quartzo pode ser material macio acima de 1900K. Novamente, em torno do filamento, 2800K devem ser mantidos para obter um ciclo contínuo de halogênio. Portanto, a distância entre o filamento e a parede do bulbo de quartzo deve ser mantida de tal forma que a parede do bulbo de quartzo tenha uma temperatura abaixo de 1900K. A parede do bulbo deve ser mais forte e menor em volume, de modo que a lâmpada possa ser operada sob pressão interna de vários atmosferas. Além disso, a pressão mais alta dentro do bulbo reduz a taxa de evaporação do filamento de tungstênio. Uma certa quantidade de nitrogênio e argônio são misturados, além do gás halogênio, dentro do bulbo, para manter essa pressão de gás mais alta dentro. Assim, a lâmpada pode ser operada em temperatura mais alta e com maior eficácia luminosa por tempo prolongado. A maioria das lâmpadas nos dias atuais usa bromo em vez de iodo. O bromo é incolor, enquanto o iodo tem um tom púrpura.

Aplicação das Lâmpadas de Halogênio de Tungstênio

As lâmpadas de halogênio de tungstênio podem ter várias formas, mas são mais frequentemente tubulares com o filamento orientado axialmente. Além disso, estão disponíveis em tipos de duas extremidades e de uma extremidade. Dois tipos são mostrados abaixo.
Dois tipos são mostrados abaixo.

As lâmpadas de halogênio de tungstênio fornecem temperatura de cor correlacionada, excelente manutenção de lúmens e vida razoável. As lâmpadas de halogênio de tungstênio são apropriadas para uso em aplicações de iluminação externa. Particularmente, podem ser usadas na iluminação esportiva, teatro, estúdios e iluminação de televisão, etc. Seus filamentos são geralmente estáveis mecanicamente e posicionados com maior precisão. As lâmpadas de halogênio de tungstênio são amplamente utilizadas como holofotes, projetores de filmes e instrumentos científicos. Tipos de lâmpadas de halogênio de tungstênio no mercado de lâmpadas de filamento de tungstênio de baixa tensão também estão disponíveis. Estão disponíveis em 12, 20, 42, 50 e 75 Watts, operadas entre 3000K e 3300K. Sua vida útil varia de 2000 horas a 3500 horas.

Como equipamentos de projeção óptica, as lâmpadas de halogênio são geralmente usadas, nos dias atuais, são amplamente utilizadas também na iluminação de exibição. A parte principal da lâmpada de halogênio de tungstênio é a cápsula pequena de halogênio de tungstênio. Ela é cimentada em uma peça, todos os refletores de vidro são como facetas para controlar o feixe ópticamente. A lâmpada MR-16 tem um refletor multifacetado com 2 polegadas de diâmetro. Ela tem uma eficácia luminosa ligeiramente maior do que as lâmpadas incandescentes de tensão padrão. Seu tamanho é menor também e permite um dispositivo compacto.

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