Вольфрамові галогенові лампи

У 1958 році Е.Г. Фрідріх і Е.Х. Вайлі розробили вольфрамову галогенову лампу шляхом введення галогенового газу (зазвичай йоду) всередину лампи накалу. Загалом, без галогенового газу, нитка лампи накалу поступово втрачає свою продуктивність через парування вольфраму при високих температурах роботи. Паруваний вольфрам з нитки звичайної лампи накалу поступово осідає на поверхні колби. Тим самим світловий потік ускладнюється, що виводиться з колби. Отже, ефективність, тобто люмен/ватт, лампи накалу поступово знижується. Але введення галогенового газу до лампи накалу подолує цю трудність, додаючи різні переваги. Цей введений галогеновий газ допомагає парованому вольфраму формувати вольфрамові галогени, які не осідають на внутрішній поверхні колби при температурі поверхні колби між 500К і 1500К. Отже, світловий потік не стикається з перешкодами. Люмен на ватт лампи не погіршується. Знову ж таки, завдяки введенням притисненого галогенового газу, швидкість парування нитки знижується.

Принцип роботи галогеної лампи

Принцип роботи галогеної лампи базується на регенеративному циклі галогену.

В лампі накалу через високу температуру вольфрамова нитка парується під час роботи. Через конвекційний потік газу всередині колби, паруваний вольфрам відноситься від нитки. Стіна колби є відносно холодною. Тому паруваний вольфрам прилипає до внутрішньої стіни колби. Це не так, коли в колбі використовується галоген, наприклад, йод. Температура нитки галогеної лампи підтримується близько 3300К. Тому тут також вольфрам буде паруватися з нитки лампи. Через конвекційний потік газу всередині колби, атоми паруваного вольфраму відносяться від нитки до відносно нижчої температурної зони, де вони об'єднуються з парою йоду і утворюють вольфрамовий йодид. Температура, необхідна для об'єднання вольфраму і йоду, становить 2000К.

Потім той же конвекційний потік газу всередині колби переносить вольфрамовий йодид на стіну відносно нижчої температури. Але колба спроектована таким чином, що температура скляної стіни залишається між 500К і 1500К, і при цій температурі вольфрамовий йодид не прилипає до стіни колби. Він повертається назад до нитки завдяки тому ж конвекційному потоку газу всередині колби. Знову ж, в близькій околиці нитки, де температура більше 2800К, вольфрамовий йодид розпадається на вольфрам і пари йоду. Оскільки це необхідна температура для розщеплення вольфрамового йодиду на атоми вольфраму і йоду становить >2800К.

Потім ці атоми вольфраму продовжують своє рух і знову осідають на нитку, компенсуючи раніше паруваний вольфрам. Після цього вони знову паруються через високу температуру нитки і стають вільними, щоб здобути йод для формування йодиду. Цей цикл повторюється знову і знову. Тому нитка не парується назавжди, і температура нитки може підтримуватися на дуже високому рівні порівняно з звичайною лампою накалу, що робить її більш ефективною, тобто з більшою кількістю люменів на ватт. Оскільки немає постійного парування нитки, тривалість життя вольфрамових галогенових ламп значно збільшується з чіткістю освітлення. Хімічне рівняння:

Конструкція галогеної лампи

Порівняно з галогеною лампою, лампа накалу може надати лише 80% своїх люменів в кінці терміну служби, оскільки чіткість скляної стіни стає блискучою через осадження вольфраму на ньому, тоді як вольфрамова галогенова лампа може надати понад 95% своїх люменів в кінці терміну служби. Раніше для виготовлення колби галогеної лампи використовувалися боросилікатне або алюмосилікатне скло. Оскільки вони мають високу температурну стійкість, а їх коефіцієнт теплового розширення дуже низький. Але зараз широко використовується кварц для виготовлення скла галогеної колби. Кварц - прозорий силикат і чистий двокись кремнію. Він дуже міцний і витримує вищу температуру порівняно з боросилікатним або алюмосилікатним склом. Кварцева колба може бути м’яким матеріалом при температурі вище 1900К. Знову ж, близько нитки повинна підтримуватися температура 2800К, щоб отримати неперервний галогенний цикл. Тому відстань між ниткою і стіною кварцевої колби повинна підтримуватися так, щоб стіна кварцевої колби мала температуру нижче 1900К. Стіна колби повинна бути міцною і меншою за об'ємом, щоб лампа могла працювати при внутрішньому тиску кількох атмосфер. Знову ж, вищий тиск всередині колби зменшує швидкість парування вольфрамової нитки. Певна кількість азоту і аргону додається до галогенового газу всередині колби, щоб підтримувати цей вищий тиск газу всередині. Таким чином, лампа може працювати при вищій температурі і з вищою світловим ефективністю протягом довгого часу. Більшість ламп сьогодні використовують бром замість йоду. Бром безбарвний, тоді як йод має фіолетовий відтінок.

Застосування вольфрамових галогенових ламп

Вольфрамові галогенові лампи можуть мати різні форми, але найчастіше вони циліндричні з ниткою, орієнтованою аксіально. Знову ж, вони доступні як двосторонні, так і односторонні типи. Два типи показані нижче.
Два типи показані нижче.

Вольфрамові галогенові лампи забезпечують корельовану температуру кольору, відмінну підтримку світлового потоку і прийнятний термін служби. Вольфрамові галогенові лампи відповідні для використання в системах зовнішнього освітлення. Зокрема, їх можна використовувати для освітлення спортивних майданчиків, театрів, студій та телевізійного освітлення тощо. Їхні нитки загалом механічно стабільні та розташовані з високою точністю. Вольфрамові галогенові лампи широко використовуються як прожектори, кінопроектори та наукові прилади. Типи вольфрамових галогенових ламп на ринку з низьким напругом вольфрамових ниток також доступні. Вони доступні на 12, 20, 42, 50 і 75 Вт, які працюють при температурі від 3000К до 3300К. Їх термін служби від 2000 до 3500 годин.

Як оптичні проекційні прилади, галогенові лампи зазвичай використовуються, а зараз вони широко використовуються також в системах освітлення виставкових просторів.
Основною частиною вольфрамової галогеної лампи є невелика капсула з вольфрамовою галогеновою ниткою. Вона запаяна в одну частину, всі скляні рефлектори є гранями для оптичного контролю пучка. Лампа MR-16 має багатогранний рефлектор з діаметром 2 дюйми. Вона має трохи вищу світлову ефективність порівняно зі стандартними вольтажем лампами накалу. Їхні розміри менші, що дозволяє компактні прилади.

Заява: Поважайте оригінал, хороші статті варто поширювати, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зверніться для видалення.