Галогенная лампа

редактировать
Разнообразие ламп накаливания Галогенная лампа, работающая в своей арматуре со снятым защитным стеклом Галогенная лампа за круглым УФ-фильтр. В комплект поставки некоторых галогенных светильников входит отдельный фильтр для удаления УФ-излучения. Ксеноновая галогенная лампа (105 Вт) для замены с помощью винтовой цоколя E27 Галогенная лампа крупным планом

A галогенная лампа, также известная как вольфрамогалогенная, кварц-галогенная или кварцевая йодная лампа, представляет собой лампу накаливания, состоящую из вольфрамовой нити, запаянной в компактную прозрачную оболочку, заполненную смесью инертного газа и небольшого количества галогена, такого как йод или бром. Комбинация газообразного галогена и нити вольфрама вызывает химическую реакцию галогенового цикла, которая повторно осаждает испаренный вольфрам на нити накала, увеличивая срок ее службы и сохраняя прозрачность оболочки. Это позволяет нити накаливания работать при более высокой температуре, чем стандартная лампа накаливания с аналогичной мощностью и сроком службы; это также дает свет с более высокой светоотдачей и цветовой температурой. Небольшие размеры галогенных ламп позволяют использовать их в компактных оптических системах для проекторов и освещения. Маленькая стеклянная оболочка может быть заключена в гораздо большую внешнюю стеклянную колбу для более крупной упаковки; внешняя оболочка будет иметь гораздо более низкую и более безопасную температуру, а также защищает горячую лампу от вредного загрязнения и делает лампу механически более похожей на обычную лампу, которую она может заменить.

Стандартные и галогенные лампы накаливания намного менее эффективны, чем светодиодные и компактные люминесцентные лампы, и из-за этого были выведены из эксплуатации во многих юрисдикциях.

Содержание
  • 1 История
    • 1.1 Поэтапный отказ
  • 2 Галогенный цикл
  • 3 Влияние напряжения на производительность
  • 4 Спектр
  • 5 Безопасность
  • 6 Форм-факторы
  • 7 Области применения
    • 7.1 Отопление
    • 7.2 Общее освещение
    • 7.3 Сценическое освещение
    • 7.4 Специализированное
  • 8 Утилизация
  • 9 См. Также
  • 10 Примечания
  • 11 Ссылки
  • 12 Внешнее ссылки
История

Углеродная лампа накаливания, в которой используется хлор для предотвращения потемнения оболочки, была запатентована в 1882 году, а в 1892 году были выпущены на рынок лампы «Новак» с хлором. йод был предложен в патенте 1933 года, в котором также описано циклическое повторное осаждение вольфрама обратно на нить накала. В 1959 году General Electric запатентовала практичную лампу, использующую йод.

Постепенный отказ

В 2009 году ЕС и другие европейские страны начали отказ от неэффективных ламп. Производство и импорт галогенных ламп с направленным питанием от сети было запрещено 1 сентября 2016 года, а с 1 сентября 2018 года - с ненаправленными галогенными лампами. Австралия запретит галогенные лампы с сентября 2020 года.

Галогенный цикл

В обычных лампах накаливания испаренный вольфрам в основном осаждается на внутренней поверхности колбы, в результате чего колба чернеет, а нить накаливания становится все слабее, пока в конце концов не сломается. Однако присутствие галогена устанавливает обратимый цикл химической реакции с этим испаренным вольфрамом. Галогенный цикл сохраняет лампу чистой и обеспечивает почти постоянную светоотдачу на протяжении всего срока службы лампы. При умеренных температурах галоген реагирует с испаряющимся вольфрамом, при этом образовавшийся галогенид перемещается в наполнителе инертного газа. Однако в какой-то момент он достигнет более высоких температур внутри колбы, где затем диссоциирует, высвободив вольфрам обратно на нить и высвободив галоген для повторения процесса. Однако для успешной реакции общая температура колбы лампы должна быть значительно выше, чем у обычных ламп накаливания: пары галогена могут объединяться только при температурах выше 250 ° C (482 ° F) на внутренней стороне стеклянной оболочки. с вольфрамом и верните его в нить накала, а не вольфрам, оседающий на стекле. Трубчатая галогенная лампа мощностью 300 Вт, работающая на полной мощности, быстро достигает температуры около 540 ° C (1004 ° F), в то время как обычная лампа накаливания на 500 Вт работает только при 180 ° C (356 ° F), а обычная лампа накаливания на 75 Вт при только 130 ° C (266 ° F).

Колба должна быть изготовлена ​​из плавленого кварца (кварца) или стекла с высокой температурой плавления (например, алюмосиликатного стекла ). Поскольку кварц очень прочен, давление газа может быть выше, что снижает скорость испарения нити накала, позволяя ей работать при более высокой температуре (и, следовательно, световой отдаче ) в течение того же среднего срока службы. Вольфрам, выделяющийся в более горячих регионах, обычно не осаждается там, где он появился, поэтому более горячие части нити в конечном итоге истончаются и выходят из строя.

Кварцевые йодные лампы, в которых использовался элементарный йод, были первыми коммерческими галогенными лампами, выпущенными GE в 1959 году. Вскоре было обнаружено, что бром имеет преимущества, но не использовался в элементарной форме. Некоторые соединения брома углеводородов дали хорошие результаты. Регенерация нити накала также возможна с помощью фтора, но его химическая реактивность настолько велика, что разрушаются другие части лампы. Галоген обычно смешивают с благородным газом, часто с криптоном или ксеноном. В первых лампах для опор накаливания использовался только вольфрам, но в некоторых конструкциях использовался молибден - примером является молибденовый экран в фаре с двумя нитями накала H4 для европейского асимметричного проходящего луча.

Для фиксированной мощности и срока службы световая отдача всех ламп накаливания является максимальной при определенном расчетном напряжении. Галогенные лампы, рассчитанные на работу от 12 до 24 В, имеют хорошую светоотдачу, а очень компактные нити накаливания особенно полезны для оптического контроля (см. Рисунок). Серия многогранных рефлекторных "MR" ламп мощностью 20–50 Вт первоначально была задумана для проецирования 8-миллиметровой пленки, но в настоящее время широко используется для освещения дисплеев и в домашних условиях. Совсем недавно стали доступны версии с более широким лучом, предназначенные для прямого использования при напряжении питания 120 или 230 В.

Влияние напряжения на характеристики

Вольфрамовые галогенные лампы ведут себя так же, как и другие лампы накаливания. лампы при работе от другого напряжения. Однако световой поток пропорционален V 3 {\ displaystyle V ^ {3}}V ^ {3} , а световая отдача пропорционален V 1.3 {\ displaystyle V ^ {1.3}}V ^ {{1.3}} . Нормальное соотношение времени жизни: оно пропорционально V - 14 {\ displaystyle V ^ {- 14}}V ^ {{ -14}} . Например, лампа, работающая при напряжении на 5% выше расчетного, будет давать примерно на 15% больше света, а световая отдача будет примерно на 6,5% выше, но ожидается, что она будет иметь только половину номинального срока службы..

Галогенные лампы производятся с содержанием галогена, достаточным для того, чтобы соответствовать скорости испарения вольфрама при их расчетном напряжении. Увеличение приложенного напряжения увеличивает скорость испарения, поэтому в какой-то момент может быть недостаточно галогена, и лампа погаснет. Работа при перенапряжении обычно не рекомендуется. При пониженном напряжении испарение меньше и может быть слишком много галогена, что может привести к ненормальному выходу из строя. При гораздо более низких напряжениях температура колбы может быть слишком низкой, чтобы поддерживать галогенный цикл, но к этому времени скорость испарения слишком мала, чтобы колба значительно почернела. Если лампы все-таки почернеют, рекомендуется запустить лампы при номинальном напряжении, чтобы перезапустить цикл. Есть много ситуаций, когда галогенные лампы удачно затемняются. Однако срок службы лампы не может быть увеличен настолько, как прогнозируется. Срок службы при затемнении зависит от конструкции лампы, используемой галогенной добавки и от того, обычно ли ожидается регулирование яркости для этого типа.

Спектр
Мощность галогенного света как функция длины волны. Цветная полоса указывает на спектр видимого света.

Как и все лампы накаливания, галогенная лампа излучает непрерывный спектр света, от ближнего ультрафиолета до глубокого инфракрасного. Поскольку нить накала лампы может работать при более высокой температуре, чем негалогенная лампа, спектр смещается в сторону синего цвета, производя свет с более высокой эффективной цветовой температурой и более высокой энергоэффективностью. Это делает галогенные лампы единственным вариантом для потребительских источников света со спектром излучения абсолютно черного тела, аналогичным спектру Солнца и наиболее подходящим для глаз. В качестве альтернативы можно использовать многокомпонентные очки, которые имеют естественный УФ-блок. Эти стекла принадлежат к семейству алюмосиликатных стекол.

. Высокотемпературные волокна излучают некоторую энергию в области УФ. В кварц можно подмешивать небольшие количества других элементов, так что легированный кварц (или селективное оптическое покрытие) блокирует вредное УФ-излучение. Жесткое стекло блокирует УФ-излучение и широко используется в лампах автомобильных фар. В качестве альтернативы галогенная лампа может быть установлена ​​внутри внешней колбы, аналогичной обычной лампе накаливания, что также снижает риски, связанные с высокой температурой колбы. Нелегированные кварцевые галогенные лампы используются в некоторых научных, медицинских и стоматологических инструментах в качестве источника УФ-B.

Безопасность
Перегоревшая галогенная лампа

Для правильной работы галогенные лампы должны работать при гораздо более высоких температурах, чем обычные лампы накаливания. Их небольшой размер помогает сосредоточить тепло на меньшей поверхности оболочки, ближе к нити накаливания, чем у негалогенных ламп накаливания. Из-за очень высоких температур галогенные лампы могут стать причиной пожара и ожогов. В Австралии каждый год причиной многочисленных пожаров в домах являются потолочные галогенные светильники. Департамент пожарных и аварийных служб Западной Австралии рекомендует домовладельцам вместо этого рассмотреть возможность использования охлаждаемых компактных люминесцентных ламп или светодиодных ламп. Некоторые правила техники безопасности требуют, чтобы галогенные лампы были защищены сеткой или решеткой, особенно для ламп большой мощности (1-2 кВт), используемых в театре, или стеклянным и металлическим корпусом светильника, чтобы предотвратить возгорание драпировки или легковоспламеняющихся предметов при контакте с лампой. Чтобы уменьшить непреднамеренное ультрафиолетовое (УФ) облучение и удержать фрагменты горячей лампы в случае взрыва лампы, лампы общего назначения обычно имеют над лампой или вокруг нее стеклянный фильтр, поглощающий УФ-лучи. В качестве альтернативы лампы могут быть легированы или иметь покрытие для фильтрации УФ-излучения. При соответствующей фильтрации галогенная лампа подвергает пользователей меньшему воздействию ультрафиолета, чем стандартная лампа накаливания, обеспечивая такой же эффективный уровень освещения без фильтрации.

Любое поверхностное загрязнение, особенно жир с кончиков пальцев рук человека, может повредить кварцевую оболочку, когда он нагревается. Загрязняющие вещества, поскольку они поглощают больше света и тепла, чем стекло, создают горячие точки на поверхности колбы при включении лампы. Это экстремальное, локализованное тепло заставляет кварц переходить из своей стекловидной формы в более слабую, кристаллическую форму, которая пропускает газ. Это ослабление может также привести к образованию пузыря в колбе, ослаблению ее и взрыву.

Маленькая стеклянная колба может быть заключена в гораздо большую внешнюю стеклянную колбу, что дает несколько преимуществ, если малый размер не требуется:

  • внешняя оболочка будет иметь гораздо более низкую, более безопасную температуру, защищая предметы или людей, которые могут ее коснуться
  • горячая внутренняя оболочка защищена от загрязнения, и с лампой можно обращаться без повреждения
  • окружающая среда защищена от возможного разрушения внутренней капсулы
  • кожух может отфильтровывать УФ-излучение
  • , когда галогенная лампа используется вместо обычной лампы накаливания в фитинг, больший кожух делает его механически похожим на замененную лампу
Форм-факторы

Галогенные лампы доступны в серии различных форм и размеров и обозначаются в соответствии с системой кодирования, которая определяет диаметр лампочки, а также есть ли в лампе дихроичный рефлектор t-in. Многие такие лампы имеют обозначения, которые начинаются с буквы «Т», чтобы указать, что они «трубчатые», за которыми следует число, обозначающее диаметр трубки в восьмых долях дюйма: лампа Т3, затем трубчатая галогенная лампа размером 3 дюйма. / 8-ые дюйма в диаметре Обозначение MR означает «многогранный отражатель», при этом число, следующее за ним, по-прежнему соответствует восьмым дюйма в диаметре всей колбы. Если лампа имеет код "G", это будет означать, что лампа имеет форму двухштырька, а число, следующее за G, будет указывать расстояние в миллиметрах между штырями, обычно 4,6,35 или 10; если за G следует буква «Y», то штыри лампы толще, чем обычно - таким образом, у G6.35 штыри диаметром 1 мм, а у GY6.35 штифты диаметром 1,3 мм. Если есть код «C», это означает количество витков в нити накала. Длину любой двусторонней цилиндрической колбы необходимо указывать отдельно от ее кода форм-фактора, обычно в миллиметрах, как и напряжение и мощность лампы. Следовательно, T3 120 В 150 Вт 118 мм означает двустороннюю лампу в форме трубки с диаметром 3/8 дюйма, который работает при напряжении 120 В, имеет мощность 150 Вт и длину 118 мм.

R7S - это линейная галогенная лампа с двумя цоколями, утопленными одиночными контактами (RSC) и размером 118 мм или 78 мм. Некоторые менее распространенные длины - 189 мм, 254 мм и 331 мм. Эти лампы имеют форму Т3 на цоколе RSC / R7S. Они также могут быть известны как лампы типа J и T.

Применения
Галогенные фонари медицинского назначения для наблюдения рефлекса зрачкового света

Галогенные фары используются во многих автомобилях. Галогенные прожекторы для систем наружного освещения, а также для плавсредств также производятся для коммерческого и развлекательного использования. Теперь они также используются в настольных лампах.

Вольфрамово-галогенные лампы часто используются в качестве источника света в ближнем инфракрасном диапазоне в Инфракрасной спектроскопии.

Галогенные лампы использовались на Times Square Ball с 1999 по 2006 год. Однако С 2007 года галогенные лампы были заменены на светодиоды из-за гораздо более длительного срока службы, примерно в десять раз дольше светодиодов, чем ламп накаливания. Цифры «Новый год», которые загораются, когда мяч на Таймс-сквер достигает основания, в последний раз использовали галогенное освещение во время падения шара в 2009 году.

Нагреватель

Галогенные лампы являются нагревательными элементами в галогенных духовках и керамических варочных панелях. Массивы галогенных ламп малой мощности широко используются хранителями варанов. Две или три небольшие галогенные лампы могут производить все тепло, необходимое в вольере, и распознаются животными как источники тепла, не позволяющие любопытным людям прикоснуться к ним. Толстые стеклянные линзы галогенных ламп безопасны для использования внутри вольеров для рептилий с высокой влажностью. Блоки мощных трубчатых галогенных ламп использовались для имитации тепла входа в атмосферу космических аппаратов.

Общее освещение

Фиксированные лампы используются в помещениях и на открытом воздухе. прожекторное освещение, хотя улучшения в светодиодных системах заменяют галогенные лампы. Круглые лампы со встроенными многогранными отражателями широко используются в жилом и коммерческом освещении. Трубчатые галогенные лампы излучают большое количество света от небольшого источника и поэтому могут использоваться для создания мощных прожекторов для архитектурных световых эффектов или для освещения больших площадей на открытом воздухе.

В лампах низкого напряжения используются цоколи GU5.3 и подобные двухштырьковые, тогда как в лампах с сетевым напряжением используются те же цоколи, что и в обычных сетевых вольфрамовых лампах накаливания, или со специальным цоколем GU10 / GZ10. Основания GU10 / GZ10 имеют такую ​​форму, чтобы предотвратить использование дихроичных рефлекторных ламп в светильниках, предназначенных для алюминизированных рефлекторных ламп, что может вызвать перегрев светильника. Теперь доступны более эффективные светодиодные версии всех этих ламп.

Трубчатые лампы с электрическими контактами на каждом конце теперь используются в автономных лампах и бытовых светильниках. Они бывают разной длины и различной мощности (50–300 Вт). В качестве переносных рабочих фонарей используются более мощные лампы мощностью 250 или 500 Вт.

Сценическое освещение

Вольфрамовые галогенные лампы используются в большинстве театральных и студийных (кино- и телевизионных) светильников, включая точечные светильники с эллипсоидальным отражателем, Source Four и Френельс. Банки PAR также преимущественно содержат галоген вольфрама.

Специализированные

Проекционные лампы используются в кино- и слайд-проекторах для дома, небольшого офиса или школы. Компактный размер галогенной лампы позволяет использовать ее в портативных проекторах, хотя между лампой и пленкой должны быть размещены поглощающие тепло фильтры для предотвращения плавления. Галогенные лампы иногда используются для инспекционных ламп и осветителей предметных столиков микроскопа. Галогенные лампы использовались для ранней подсветки ЖК-дисплеев с плоским экраном, но теперь используются и другие типы ламп.

Утилизация

Галогенные лампы не содержат ртути. General Electric заявляет, что их кварцевые галогенные лампы не будут классифицироваться как опасные отходы.

См. Также
Примечания
Ссылки
Внешние ссылки
На Wikimedia Commons есть медиа относится к галогеновым лампам.

Последняя правка сделана 2021-05-22 11:33:19
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте