Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Галогенная лампа, работающая в своей арматуре со снятым защитным стеклом.
Галогенная лампа за круглым УФ-фильтром. К некоторым галогенным осветительным приборам прилагается отдельный фильтр для удаления ультрафиолетового излучения.
Ксеноновая галогенная лампа (105 Вт) для замены с цоколем под винт E27
Крупный план капсулы галогенной лампы

Галогенная лампа , также известная как вольфрам галоген , кварц-галоген или кварцевая йодной лампа , является лампой накаливания , состоящая из вольфрамовой нити запечатанной в компактную прозрачную оболочку, которая заполнена смесью с инертным газом и небольшим количеством галоген, такой как йод или бром . Комбинация газообразного галогена и вольфрамовой нити создает галогенный цикл.химическая реакция, при которой испаренный вольфрам снова осаждается на нити, 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 могла бы заменить. [1]

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

История [ править ]

Лампа с углеродной нитью, использующая хлор для предотвращения потемнения оболочки, была запатентована [2] в 1882 году, а лампы «NoVak» с хлором поступили в продажу в 1892 году. [3] Использование йода было предложено в патенте 1933 года [4]. в котором также описывается циклическое повторное осаждение вольфрама обратно на нить. В 1959 г. компания General Electric запатентовала [4] практичную лампу, использующую йод. [5]

Поэтапный отказ [ править ]

В 2009 году ЕС и другие европейские страны начали поэтапный отказ от неэффективных ламп . Производство и импорт галогенных ламп с направленным питанием от сети было запрещено 1 сентября 2016 г., а с 1 сентября 2018 г. - с галогенными ненаправленными лампами. [6] Австралия запретит галогенные лампы с сентября 2020 г. [7]

Галогенный цикл [ править ]

В обычных лампах накаливания испаренный вольфрам в основном осаждается на внутренней поверхности колбы, в результате чего колба темнеет, 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 вступает в реакцию с испаряющимся вольфрамом, образовавшийся галогенид перемещается в инертном газе. Однако в какой-то момент он достигнет более высоких температур внутри колбы, где затем диссоциирует., высвобождая вольфрам обратно на нить и высвобождая галоген, чтобы повторить процесс. Однако общая температура колбы лампы должна быть значительно выше, чем у обычных ламп накаливания, чтобы эта реакция прошла успешно: только при температурах выше 250 ° C (482 ° F) [8] на внутренней стороне стеклянной оболочки галоген Пар может соединяться с вольфрамом и возвращать его к нити, а не вольфрам, оседающий на стекле. [9] 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) и 75 Вт. обычная лампа накаливания при температуре всего 130 ° C (266 ° F). [10]

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 [11], что снижает скорость испарения нити, позволяя ей работать при более высокой температуре (и, следовательно, световой эффективности ) 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, использующие элементарный йод, были первыми коммерческими галогенными лампами, выпущенными GE в 1959 году. [12] [13] Вскоре было обнаружено, что бром имеет преимущества, но не используется в элементарной форме. Некоторые углеводородные соединения брома дали хорошие результаты. [14] [15] Регенерация нити накала также возможна с помощью фтора, но его химическая реактивность настолько велика, что другие части лампы подвергаются атаке. [14] [16] Галоген обычно смешивают с благородным газом , часто криптоном или ксеноном . [17] Первые лампы использовали только вольфрам для держателей нити, но в некоторых конструкциях используется молибден.- примером является молибденовый экран в фаре с двумя нитями накаливания H4 для европейского асимметричного луча ближнего света .

При фиксированной мощности и сроке службы световая отдача всех ламп накаливания максимальна 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). Линия многогранных рефлекторных ламп MR мощностью 20–50 Вт изначально была задумана для проецирования 8-миллиметровой пленки , но в настоящее время широко используется для освещения дисплеев и в домашних условиях. Совсем недавно, более широкие версии света стали доступны предназначены для непосредственного использования на напряжении питания 120 или 230 В .

Влияние напряжения на производительность [ править ]

См. Также: Изменение характеристик лампы.

При работе от другого напряжения вольфрамовые галогенные лампы ведут себя так же, как и другие лампы накаливания. Однако световой поток пропорционален , а световая отдача - пропорциональна . [18] Нормальное соотношение времени жизни таково, что оно пропорционально . 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 у нее будет только половина номинального срока службы.

Галогенные лампы производятся с достаточным количеством галогена, 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 для того, чтобы колба значительно почернела. Если лампы все-таки почернеют, рекомендуется запустить лампы при номинальном напряжении, чтобы перезапустить цикл. [19]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 [ править ]

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 почти ультрафиолетового до глубокого инфракрасного. [20] 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 потребительского источника света со спектром излучения черного тела, подобным спектру излучения Солнца, и наиболее подходящим для глаз. [ необходима цитата ] В качестве альтернативы можно использовать многокомпонентные стекла, которые имеют естественный УФ-блок. Эти очки принадлежат к семействуалюмосиликатные стекла .

Высокотемпературные нити излучают некоторую энергию в УФ- диапазоне . В кварц можно подмешать 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. [21] В качестве альтернативы галогенная лампа может быть установлена ​​внутри внешней колбы, как и обычная лампа 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-В.

Безопасность [ править ]

Перегоревшая галогенная лампа форм-фактора R7S

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 представлять опасность возгорания и ожогов. В Австралии ежегодно причиной многочисленных пожаров в домах являются потолочные галогенные светильники. [22] [23] Департамент пожарных и аварийных служб Западной Австралии рекомендует домовладельцам вместо этого рассмотреть возможность использования компактных люминесцентных ламп или светодиодных ламп . [24]Некоторые правила техники безопасности требуют, чтобы галогенные лампы были защищены сеткой или решеткой, особенно для мощных (1-2 кВт) ламп, используемых в театрах , или стеклянным и металлическим корпусом светильника, чтобы предотвратить возгорание драпировок или легковоспламеняющихся предметов. контактирует с лампой. Чтобы уменьшить непреднамеренное воздействие ультрафиолета (УФ) и удержать фрагменты горячей лампы в случае взрыва лампы, лампы общего назначения обычно имеют УФ-поглощающий стеклянный фильтр над лампой или вокруг нее. 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. [цитата необходима ]

Любое поверхностное загрязнение, особенно масло с кончиков пальцев человека, может повредить кварцевую оболочку при ее нагревании. 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 лампе, что ослабит ее и приведет к ее взрыву. [25]

Маленькая стеклянная колба может быть заключена в более крупную внешнюю стеклянную колбу, что дает несколько преимуществ, если небольшой размер не требуется: [1]

  • внешняя куртка 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, не повреждая ее
  • окружающая среда защищена от возможного разрушения внутренней капсулы
  • куртка может отфильтровывать УФ-излучение
  • когда галогенная лампа используется для замены обычной лампы накаливания в светильнике, больший кожух делает ее механически похожей на замененную лампу

Форм-факторы [ править ]

См. Также: Лампа накаливания § Формы лампочек

Галогенные лампы доступны в серии различных форм и размеров и обозначены в соответствии с системой кодирования, которая определяет диаметр колбы, а также наличие в колбе встроенного прозрачного для инфракрасного излучения дихроичного отражателя. 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 T3, затем трубчатая галогенная лампа размером 3 / 8 дюйма в диаметре. [Примечание 1] Обозначение MR означает « многогранный отражатель », при этом номер, следующий за ним, по-прежнему соответствует восьмым долям дюйма в диаметре всей колбы. [Примечание 2] Если лампа имеет "G "код,[Примечание 3] это будет означать, что лампа имеет форму двухштырька, а число после 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 штыри диаметром 1,3 мм. Если есть код «C», это означает количество витков в нити накала. [26] Длину любой двусторонней цилиндрической лампы следует 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. колба диаметром 3/8 дюйма, работающая при напряжении 120 В, мощность 150 Вт и длина 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.

Приложения [ править ]

Медицинский галогенный фонарь для наблюдения за световым рефлексом зрачка

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

Вольфрамово-галогенные лампы часто используются в качестве источника света ближнего инфракрасного диапазона в инфракрасной спектроскопии .

Галогенные лампы использовались на балу на Таймс-сквер с 1999 по 2006 годы. Однако с 2007 года галогенные лампы были заменены светодиодами из-за гораздо более длительного срока службы, примерно в десять раз дольше светодиодов по сравнению с лампами накаливания. [27] «Новогодние» цифры, которые загораются, когда мяч на Таймс-сквер достигает основания, в последний раз использовали галогенное освещение во время падения шара в 2009 году. [28]

Отопление [ править ]

Галогенные лампы - это нагревательные элементы 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. Банки мощных трубчатых галогенных ламп использовались для имитации тепла при входе в атмосферу космических аппаратов. [29]

Общее освещение [ править ]

Галогенный прожектор

Фиксированные лампы используются во внутреннем и внешнем прожекторном освещении, хотя усовершенствования в светодиодных системах заменяют галогенные лампы. Круглые точечные светильники со встроенными многогранными рефлекторными лампами 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.

Для низковольтных ламп используется цоколь GU5.3 и аналогичные двухштырьковые цоколи , 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, которая предотвращает 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 номинальной мощности (50–300 Вт). В качестве переносных рабочих фонарей используются более мощные лампы мощностью 250 или 500 Вт.

Сценическое освещение [ править ]

Вольфрамовые галогенные лампы используются в большинстве театральных и студийных (кино- и телевизионных) светильников, в том числе в прожекторах с эллипсоидальным отражателем , Source Four и Fresnels . Баллончики PAR также преимущественно содержат галоген вольфрама.

Специализированный [ править ]

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 необходимо размещать теплопоглощающие фильтры для предотвращения плавления. Галогенные лампы иногда используются для инспекционных ламп и осветительных приборов на предметном столике микроскопа. Галогенные лампы использовались для ранней подсветки ЖК-дисплеев с плоским экраном, но сейчас используются и другие типы ламп.

Удаление [ править ]

Галогенные лампы не содержат ртути. General Electric заявляет, что их кварцевые галогенные лампы не будут классифицироваться как опасные отходы. [30]

См. Также [ править ]

  • Двухконтактный разъем для базовых обозначений GY6.35, G8 и т. Д.
  • Лампа FEL
  • Розетка для лампочки для других цоколей
  • Список источников света

Заметки [ править ]

  1. ^ Тем не менее, Т-3, Т дефис 3, представляет собой галогенную "трубчатую" лампу диаметром 3/8 дюйма с одним двухштырьковым цоколем, а не цилиндрическую трубкуТ3диаметром 3/8 дюйма. с электродами на противоположных концах.
  2. ^ Таким образом, MR11 представляет собой многогранную лампу с отражателем диаметром 11/8 или 1 3/8 дюйма.
  3. ^ "G" означает "стекло"

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "Галоген вольфрама - Двойная оболочка" . Lamptech.co.uk . 14 сентября 2014 . Проверено 23 января 2019 . Источник имеет иллюстрации различных галогенных ламп с двойным конвертом.
  2. ^ США 254780 
  3. ↑ Гарольд Уоллес «Другой вид химии: история вольфрамовых галогенных ламп» , журнал IEEE Industry Applications, ноябрь / декабрь 2001 г., стр. 11
  4. ^ a b США 2883571 
  5. ^ Раймонд Кейн, Хайнц Селл Революция в лампах: хроника 50-летнего прогресса (2-е изд.) , The Fairmont Press, Inc. 2001 ISBN 0-88173-378-4 стр. 75 
  6. ^ "График прекращения использования лампочки / Совет по освещению - Lyco" . www.lyco.co.uk . Архивировано из оригинального 27 -го октября 2017 года . Проверено 30 апреля 2018 года .
  7. ^ "Галогенные лампы будут запрещены на рынке ЕС с сентября - LEDinside" . www.ledinside.com . Проверено 26 августа 2018 .
  8. ↑ Секстон, Дж. Эндрю (1 февраля 1991 г.). «Сервер технических отчетов НАСА (NTRS) - Результаты квалификационных испытаний на вибрацию и термовакуум для низковольтной вольфрамово-галогенной лампы» . HTTPS . Проверено 19 января 2019 .
  9. ↑ Роберт Уолк (29 июля 2009 г.). Что Эйнштейн сказал своему парикмахеру: научные ответы на повседневные вопросы . Случайный дом. п. 52. ISBN 978-0-307-56847-2.
  10. ^ Группа пожарной безопасности и безопасности жизни. «Галогенные лампы и пластиковые плафоны Torchiere - правила и процедуры» . Университет Колорадо в Боулдере.[ постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ Некоторые лампы в холодном состоянии имеют атмосферное давление в 15 раз больше, а некоторые лампы повышают давление в пять раз при рабочей температуре . Кейн и Селл 2001, стр. 76–77
  12. ^ Zubler и Мосбейте Светотехнический 1959 54.734
  13. ^ Ковингтон, Эдвард Дж. «Вольфрамово-галогенная лампа» . Архивировано из оригинала 5 марта 2016 года . Проверено 4 марта 2016 года .
  14. ^ а б Бургин и Эдвардс Исследования и технологии освещения 1970 2.2. 95–108
  15. ^ T'Jampens и van der Weijer Технический обзор Philips 1966 г. 27,173
  16. ^ Технический обзор Schroder Philips 1965 26,116
  17. ^ Häussinger, Питер; Глаттаар, Рейнхард; Род, Вильгельм; Кик, Гельмут; Бенкманн, Кристиан; Вебер, Йозеф; Вуншель, Ханс-Йорг; Стенке Виктор; Лейхт, Эдит; Стенгер, Герман (2002). "Благородные газы". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайли. DOI : 10.1002 / 14356007.a17_485 . ISBN 3527306730.
  18. ^ Neumann Lichtechnik 1969 21 6 63A
  19. ^ "Руководство Lutron по затемнению низковольтного освещения | Lighting Services Inc" . Освещение Services Inc .(Также доступно в формате PDF на lutron.com)
  20. ↑ Информация о вольфрамово-галогенных лампах. Архивировано 3 марта 2011 г. на сайте Wayback Machine на сайте Karl Zeiss Online Campus (доступ 2 ноября 2010 г.).
  21. ^ Burgin освещение исследований и технологии 1984 16.-71
  22. ^ Тысячи подвергаются риску попадания в смертельные ловушки с галогеновыми лампами. Архивировано 18декабря 2012 г.в Wayback Machine на сайте Sunday Age (по состоянию на 22 декабря 2012 г.)
  23. ^ Галогенный светильник пожарной безопасности. Архивировано 9 апреля 2013 г. на Wayback Machine на объекте пожарно-спасательной службы штата Новый Южный Уэльс (по состоянию на 22 декабря 2012 г.).
  24. ^ Downlights архивации 2013-02-08 в Wayback Machine в Западной Австралии Департамент пожарной и аварийноспасательных служб сайта (доступ22 декабря 2012)
  25. ↑ Кремер, Джонатан З. «Типы лампочек и их использование». Архивировано 29 июня 2011 г.в Wayback Machine Megavolt, раздел «Галоген», доступ 26 мая 2011 г.
  26. ↑ Владимир Протопопов (17 марта 2014 г.). Практическая оптоэлектроника: иллюстрированное руководство для лаборатории . Springer. п. 37. ISBN 978-3-319-04513-9.
  27. ^ "Освещение в канун Нового года" . www.usa.philips.com . Philips. Архивировано 16 мая 2016 года . Проверено 21 сентября 2017 года .
  28. ^ "Times Square Alliance - канун Нового года - виджеты 2010" . Архивировано из оригинального 30 декабря 2009 года.
  29. ^ Raymond Kane, Heinz Sell, революция в лампах: Хроника 50 лет прогресса, второе издание , 2001 Фермонта Press, ISBN 0-88173-351-2 . С. 72-74 
  30. ^ «MSDS - Информационный лист материала лампы - Кварцевые галогенные лампы с двухсторонним или штыревым стержнем» (PDF) . Текущий от GE . 2017 г.