Đèn Halogen Wolfram

Năm 1958, E.G. Fridrich và E.H. Wiley đã phát triển Đèn Halogen Wolfram bằng cách đưa khí halogen (chủ yếu là Iốt) vào bên trong đèn sợi đốt. Cơ bản, nếu không có khí halogen, sợi đốt của đèn sợi đốt sẽ dần mất hiệu suất do bốc hơi ở nhiệt độ hoạt động cao. Wolfram bốc hơi từ sợi đốt của đèn sợi đốt thông thường dần được lắng đọng trên bề mặt bóng đèn. Do đó, lumen bị cản trở trên đường đi ra khỏi bóng đèn. Vì vậy, hiệu suất tức lumen/watt của đèn sợi đốt dần giảm. Nhưng việc đưa khí halogen vào đèn sợi đốt khắc phục khó khăn này cùng với nhiều ưu điểm khác. Khí halogen đưa vào giúp wolfram bốc hơi hình thành hợp chất halide wolfram, không bao giờ lắng đọng trên bề mặt trong của bóng đèn ở nhiệt độ giữa 500K và 1500K. Vì vậy, lumen không gặp phải sự cản trở. Do đó, lumen mỗi watt của đèn không suy giảm. Ngoài ra, do việc đưa khí halogen dưới áp lực, tốc độ bốc hơi của sợi đốt cũng giảm.

Nguyên lý hoạt động của Đèn Halogen

Nguyên lý hoạt động của đèn halogen dựa trên chu trình tái tạo của halogen.

Trong đèn sợi đốt, do nhiệt độ cao, sợi đốt wolfram bị bốc hơi trong quá trình hoạt động. Do dòng khí đối lưu bên trong bóng đèn, wolfram bốc hơi được vận chuyển ra khỏi sợi đốt. Bề mặt của bóng đèn tương đối lạnh. Do đó, wolfram bốc hơi dính vào bề mặt trong của bóng đèn. Điều này không xảy ra khi sử dụng halogen như iốt trong vỏ bóng đèn. Nhiệt độ của sợi đốt đèn halogen được duy trì khoảng 3300K. Do đó, wolfram cũng sẽ bốc hơi từ sợi đốt đèn. Do dòng khí đối lưu bên trong bóng đèn, các nguyên tử wolfram bốc hơi được vận chuyển ra vùng nhiệt độ thấp hơn, nơi chúng kết hợp với hơi iốt để tạo thành iodua wolfram. Nhiệt độ cần thiết để kết hợp wolfram và iốt là 2000K.

Sau đó, dòng khí đối lưu bên trong bóng đèn mang iodua wolfram đến tường có nhiệt độ thấp hơn. Tuy nhiên, bóng đèn được thiết kế sao cho nhiệt độ của tường thủy tinh nằm trong khoảng từ 500K đến 1500K và ở nhiệt độ đó, iodua wolfram không dính vào tường bóng đèn. Nó quay lại hướng về sợi đốt do dòng khí đối lưu bên trong bóng đèn. Lại nữa, gần sợi đốt, nơi nhiệt độ lớn hơn 2800K, iodua wolfram bị phân giải thành wolfram và hơi iốt. Vì nhiệt độ cần thiết để phân giải iodua wolfram thành wolfram và iốt là >2800K.

Sau đó, các nguyên tử wolfram tiếp tục di chuyển và tái lắng đọng trên sợi đốt để bù đắp wolfram đã bốc hơi trước đó. Sau đó, chúng lại bị bốc hơi do nhiệt độ sợi đốt cao và tự do kết hợp với iốt để tạo thành iodua. Chu trình này lặp đi lặp lại. Do đó, sợi đốt không bị bốc hơi vĩnh viễn, vì vậy nhiệt độ của sợi đốt có thể duy trì ở mức rất cao so với đèn sợi đốt thông thường, làm tăng hiệu suất tức lumen/watt. Do không có bốc hơi vĩnh viễn của sợi đốt, tuổi thọ của Đèn Halogen Wolfram được kéo dài với độ sáng rõ ràng. Phương trình hóa học là

Cấu tạo của Đèn Halogen

So với đèn halogen, đèn sợi đốt chỉ có thể cung cấp 80% lumen vào cuối đời do độ trong suốt của tường thủy tinh mờ dần do wolfram lắng đọng lên nó, trong khi đèn halogen wolfram có thể cung cấp trên 95% lumen vào cuối đời. Trước đây, thủy tinh borosilicate hoặc aluminosilicate được sử dụng để làm bóng đèn halogen. Bởi vì chúng có khả năng chịu nhiệt cao và hệ số giãn nở nhiệt rất thấp. Nhưng ngày nay, thạch anh được sử dụng rộng rãi để làm bóng đèn halogen. Thạch anh là silicat trong suốt và dioxide silic thuần túy. Nó rất chắc chắn và chịu được nhiệt độ cao hơn so với thủy tinh borosilicate hoặc aluminosilicate. Bóng đèn thạch anh có thể mềm ở trên 1900K. Lại nữa, xung quanh sợi đốt, 2800K phải được duy trì để có chu trình halogen liên tục. Do đó, khoảng cách giữa sợi đốt và tường bóng đèn thạch anh phải được duy trì sao cho tường bóng đèn thạch anh có nhiệt độ dưới 1900K. Tường bóng đèn phải chắc chắn và nhỏ về thể tích để đèn có thể hoạt động ở áp suất nội bộ vài atm. Áp suất cao bên trong bóng đèn giảm tốc độ bốc hơi của sợi đốt wolfram. Một lượng nhất định nitơ và argon được pha trộn thêm vào khí halogen bên trong bóng đèn để duy trì áp suất khí cao bên trong. Do đó, đèn có thể hoạt động ở nhiệt độ cao và với hiệu suất chiếu sáng cao trong thời gian dài. Hầu hết các đèn hiện nay sử dụng brom thay vì iốt. Brom không màu trong khi iốt có màu tím nhạt.

Ứng dụng của Đèn Halogen Wolfram

Đèn halogen wolfram có thể có nhiều hình dạng nhưng thường là hình trụ với sợi đốt đặt theo trục. Chúng có sẵn cả hai loại đầu kép và đầu đơn. Hai loại được hiển thị dưới đây.
Hai loại được hiển thị dưới đây.

Đèn halogen wolfram cung cấp nhiệt độ màu tương quan, bảo dưỡng lumen xuất sắc và tuổi thọ hợp lý. Đèn halogen wolfram phù hợp để sử dụng trong ứng dụng chiếu sáng ngoài trời. Đặc biệt, chúng có thể được sử dụng trong chiếu sáng thể thao, sân khấu, phòng thu và chiếu sáng truyền hình, v.v. Sợi đốt của chúng thường ổn định cơ học và được định vị chính xác. Đèn halogen wolfram được sử dụng rộng rãi như đèn pha, máy chiếu phim và các thiết bị khoa học. Các loại đèn halogen wolfram trên thị trường của đèn sợi đốt điện áp thấp cũng có sẵn. Chúng có sẵn ở công suất 12, 20, 42, 50 và 75 Watt, hoạt động trong khoảng 3000K đến 3300K. Tuổi thọ của chúng dao động từ 2000 giờ đến 3500 giờ.

Là thiết bị chiếu sáng quang học, đèn halogen thường được sử dụng, ngày nay, chúng được sử dụng rộng rãi trong chiếu sáng trưng bày.
Phần chính của đèn halogen wolfram là viên halogen wolfram nhỏ. Nó được gắn vào một miếng phản xạ thủy tinh toàn bộ, các mặt phản xạ được sử dụng để kiểm soát chùm sáng. Đèn MR-16 có phản xạ đa mặt với đường kính 2 inch. Nó có hiệu suất lumen cao hơn một chút so với đèn sợi đốt điện áp chuẩn điện áp. Kích thước của chúng nhỏ hơn và cho phép thiết bị chiếu sáng gọn gàng.

Bản tuyên bố: tôn trọng bản gốc, bài viết tốt đáng chia sẻ, nếu có vi phạm quyền tác giả xin hãy liên hệ để xóa.