Галогенная лампа
Галогенная лампа — лампа накаливания, в которой вольфрамовая нить заключена в компактный прозрачный конверт, заполненный инертным газом и маленьким количеством галогена, типа иода или брома. Связь газа галогена и вольфрамовой нити производит химическую реакцию, известную как цикл галогена (см. ниже), который увеличивает целую жизнь луковицы и предотвращает ее затемнение, повторно осаждая вольфрам от внутренней части луковицы назад на нить.
Лампа галогена может управлять ее нитью в условиях с более высокой температурой, чем стандартный вариант с заполннным газом лампу подобным способом и без потери срока работы. Галогенная лампа имеет более высокую эффективность работы (10–30 lm/W). А также она дает свет более высокой цветной температуры по сравнению с лампой накаливания без галогена. Альтернативно, это может быть разработано, чтобы иметь двойное увеличения срока службы по сравнению с той же самой или немного более высокой эффективностью. Из-за их меньшего размера, галогенные лампы могут более эффективно использоваться с оптическими системами, которые становятся более эффективными в работе.[1]
История[править | править код]
Углеродистая лампа накаливания, используя хлор, чтобы предотвратить затемнение конверта была запатентована[2] в 1882, и заполненные хлором лампы "NoVak" были проданы в 1892.[3] Использование иода было предложено в 1933 патенте,[4] который также описал циклическое пересмещение вольфрама назад на нить (осаждение вольфрама). В 1959 Дженерал Электрик запатентовала[3] действующую лампу, используя йод.[5]
Цикл галогена[править | править код]
Функция галогена должна настроить обратимую химическую реакцию с вольфрамом, испаряющимся от нити. В обычных накальных лампах, этот вольфрам главным образом депонирован на луковице. Цикл галогена держит луковицу чистой, и волфрамовая нить накала остается почти постоянной в течение жизни. В условиях умеренных температур галоген реагирует с испаряющимся вольфрамом, сформированный галид перемещается вокруг в виде инертного газового заполнения. В некоторое время галид достигает более высоких температурных областей, где это отделяется, выпуская вольфрам и освобождает галоген, чтобы повторить процесс. Для протекания рабочей реакции, полная температура луковицы должна быть выше, чем в обычных лампах, например, с вольфрамовой нитью накаливания. Луковица должна быть сделана из сплавленного кварца (кварц) или или из стекла c высокой точкой плавления (типа стекла из алюмосиликата). Кварц, являющийся очень сильным, и газовое давление может выдерживать более высокое,[5] и который уменьшает норму напыления нити, разрешая это управлять более высокой температурой (и так эффективность) для того же самого срока средней жизни. Вольфрам, выпущенный с более горячих областей вообще повторно не осаждается из мест, откуда это прибыло, таким образом, более горячие части нити в конечном счете сокращаются и перегорают. Регенерация нити также возможна со фтором, но его химическая деятельность является настолько большой, что другие части лампы подвергаются нападению (напылению).[6][7]
Возможно видеть живую демонстрацию цикла вольфрамового галогена в этом ускоренном видео.[8] Лампа оборудована открытой трубой, которая разрешает газу галогена быть забранным и повторно увиеденным при просмотре. Когда включено, нить работает в вакууме. После нескольких секунд луковица, как видим, чернеет; это вызвано атомами вольфрама, которые испаряются от нити и уплотняются (осаждаются) на стене луковицы. Это после того, как чернящий газ галогена полностью повторно введен назад в луковицу. Это быстро начинает реагировать с вольфрамом, который был депонирован на относительно холодной стене луковицы, и транспортирует это назад к горячей нити. Результат состоит в том, что стена возвращена к ее оригинальной ясности. В этом эксперименте концентрация используемого газа галогена выше чем нормальная и необходима для того, чтобы достигнуть быстрой уборки. В стандартной лампе, скорость галогена регенеративный цикл намного медленнее, но это работает непрерывно, чтобы препятствовать луковице чернить и таким образом поддерживать постоянную ненагруженную продукцию для работы в течение жизни лампы.
Кварцевые лампы иода, которые использовали элементный иод, были первыми коммерческими лампами галогена, и были начаты Дженерал Электрик в 1959.[9][10] Весьма скоро, бром, как нашли, имел преимущества, но не использовался в элементной форме. Определенные составы брома углеводорода дали хорошие результаты.[6][11] Первые лампы использовали только вольфрам для поддержек нити, но в некоторых проектах было возможно использовать молибден — например, являющийся щитом молибдена в фаре нити близнеца H4 для европейского Асимметричного Мимолетного Луча.
Высоко-температурные нити испускают немного энергии в УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ области. Маленькие количества других элементов могут быть смешаны c кварцем, так, чтобы легированный кварц (или отборное оптическое покрытие) блокировал вредную УЛЬТРАФИОЛЕТОВУЮ радиацию. Твердое стекло блокирует УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ луч и использовалось экстенсивно для луковиц автомобильных фар.[12] Альтернативно, лампа галогена может быть установлена во внешней луковице, подобной обычной лампе накала, которая также уменьшает риск от высокой температуры луковицы. Нелегированные кварцевые лампы галогена используются в некоторых научных, медицинских и зубных инструментах как УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ-B источник (например, в плавательных бассейнах, в кабинетах физиотерапии для загара и др.).
Для неподвижного использования и долговечности, эффективность всех ламп накала является самой большой при специфическом напряжении проекта. Лампы галогена, сделанные для операции на 12 - 24 вт имеют хорошие световые характеристики, а очень компактные нити особенно выгодны для оптического контроля (см. картину). Диапазон Г. 16 (диаметр в 50 мм) лампы отражателя мощностью от 20 W до 50 W были первоначально задуманы для проектирования кинолент в 8 мм, но теперь широко используются для освещения и показа. Позже была разработана более ширкая версии луча и лампы были доступны для прямого использования с напряжениями поставки 120 или 230 V.
Влияние эффекта напряжения на работу ламп[править | править код]
Вольфрамовые галогенные лампы ведут себя в подобной манере как и другие лампам накала, когда исползуются с различными напряжениями. Однако о устойчивой продукции сообщают как вслучае использования при пропорциональном напряжениии 3 вольта, и эффективности, пропорционального использования 1.3.[13] Нормальные отношения относительно всего срока службы — те, когда это является использованием при пропорциональном напряжении в вольтах — 14. Например, луковица, которую используют на 5 % выше, чем ее расчётное напряжение, работала бы более эффктивнее приблизительно 15 %, и срок службы будет приблизительно на 6.5 % выше, но ожидаемый срок службы составит только половину номинального срока жизни.
Лампы галогена изготавливаются с достаточным количеством галогена, чтобы соответствовать норме вольфрамового напыления согласно напряжению проекта. Увеличение приложенного напряжения увеличивает норму напыления так, что в некоторый момент может быть недостаточно галогена, и лампа постепенно чернеет. Операция перенапряжения вообще не рекомендуется. С уменьшенным напряжения напыления ниже нормы влияет на повышенное содержание галогена, который может привести к спровоцированному отказу. В намного более низких напряжениях, температура луковицы может быть слишком низкой, чтобы поддержать цикл галогена, но в то же время норма напыления слишком низкая для луковицы, чтобы значительно чернить. Есть много ситуаций, где лампы галогена используются успешно будучи затуманенными. Однако, жизнь лампы не может быть расширена выше предсказанного срока службы. Продолжительность жизни при затемнении лампы зависит от её конструкции, и используемая добавка галогена даст ли затемнение для принимаемого типа ламп.
Спектр[править | править код]
Как все лампочки накаливания, галогенные лампочки производят непрерывный спектр света — практически включая весь диапазон УФ-ультрафиолетового до глубокого ИК-инфракрасного. Что очень важно, так как нить лампы может работать с более высокой температурой нагрева, чем лампа негалогеновая, спектр света смещён в зону синего, т.е. в оласть испускаемого света с более высокой эффективной цветной температурой!
Безопасность[править | править код]
Применение предосторожностей[править | править код]
Автомобильные галогенные лампы[править | править код]
См. также[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Halogen_lamp
- ↑ US Patent 254780
- ↑ Harold Wallace A Differnt Kind of Chemistry: A History of Tungsten Halgoen Lamps, IEEE Industry Applications Magazine Nov/Dec 2001, pg.11
- ↑ US Patent 2883571
- ↑ Raymond Kane, Heinz Sell Revolution in lamps: a chronicle of 50 years of progress (2nd ed.), The Fairmont Press, Inc. 2001 ISBN 0881733784 page 75
