9Ноя

Срок службы галогеновых ламп: Какие лампы дольше служат

9 Ноя 2018 alexxlab Комментировать

Содержание

Какие лампы дольше служат

Если сравнить срок службы лампы накаливания со светодиодным источником света, то преимущество окажется на стороне последнего. Однако есть лампы, которые также считаются долговечными. Разберемся, какие еще источники света имеют долгий срок службы, и почему LED-лампы выбирают чаще других.

Сравнение срока службы светодиодных ламп и других источников света

Чтобы наш обзор получился объективным, предлагаем сравнить срок эксплуатации наиболее распространенных типов ламп.

  1. Лампа накаливания при расчетном напряжении будет гореть 1000 часов, но уже после 750 часов яркость ее светового потока снизится примерно на 15%;
  2. Срок службы светодиодных ламп составляет минимум 10 000 часов, но это относится к светодиодам белого спектра. Что касается зеленых, красных, синих и желтых светодиодов, то они могут эксплуатироваться в течение 25 000 часов;
  3. Люминесцентные лампы по долговечности конкурируют с LED-лампочками – они работают около 10 000 часов, но к концу этого срока яркость из излучения снижается на 60%;
  4. Галогенные лампы представляют собой разновидность лампы накаливания, но служат в несколько раз дольше – благодаря добавленному в конструкцию буферному газу. Он повышает время их эксплуатации в 2-4 раза. Таким образом, срок службы галогенных ламп составляет 2000-4000 часов.

Все приведенные данные касаются только качественных источников света, предназначенных для бытового использования.

Почему светодиодные лампы выбирают чаще?

В числе наиболее долговечных источников света оказались светодиодные и люминесцентные, способные на непрерывное излучение в течение 10 000 часов. При этом, LED-лампы выбираются потребителями чаще. Это связано с несколькими факторами:

  • Светодиодные лампы безопасны при разбитии – они не содержат паров ртути, как люминесцентные;
  • Они не чувствительны к перепадам напряжения в сети – несмотря на долгий срок службы люминесцентных ламп, они могут быстро выйти из строя при скачках напряжения или частом включении и выключении;
  • Они потребляют меньше электроэнергии, не мерцают, и формируют стабильный поток света.

На практике получается, что даже при одинаковом сроке эксплуатации светодиодные источники света оказываются более долговечными – за счет устойчивости к перепадам напряжения и множеству циклов включения и выключения. Кроме того, качественные LED-лампы еще и безопасны для зрения. Это и является причиной их растущей популярности.

Как экономить электроэнергию? Галогенные лампы | Техника и Интернет

Теоретический предел к.п.д. ламп накаливания примерно 15%, реальные значения — не более 2−5%. Технически его можно увеличить, повысив напряжение накала и, как следствие, температуру нити. Но в этом случае значительно сокращается срок службы электроприбора. Рост напряжения питания примерно на 20% увеличивает яркость свечения в два раза, но и уменьшает срок службы дампы примерно в те же два раза.

Высокое давление внутри колбы и наличие в ней паров галогенов брома и йода позволяет повысить температуру накала без уменьшения срока службы лампы. Такие лампы называют галогенными.

Колбы галогенных ламп значительно меньше по размеру, чем у обычных ламп накаливания. Уменьшение размеров стало возможно ввиду отсутствия эффекта осаждения паров вольфрама на стекле колбы. Колбы галогенных IRC ламп дополнительно покрыты веществом, отражающим инфракрасное излучение и пропускающим видимое, что позволяет экономить около 45% энергии, необходимой для разогрева нити.

К эксплуатационным особенностям галогенных ламп относится следующее.

1. За счет высокой степени разогрева нити накала световое излучение галогенных ламп по своим параметрам ближе к солнечному свету. Свет ламп практически не искажает восприятие цвета. Значение коэффициента цветопередачи галогенных ламп 99−100 единиц по стобальной шкале, где солнечному излучению соответствует максимальный коэффициент.

2. Эффективность галогенных ламп на 20 — 50% выше обычных ламп накаливания, соответственно на эти же значения уменьшается потребление электроэнергии при одинаковой освещенности помещений.

3. Ресурс галогенных ламп (расчетное время службы в часах работы) в несколько раз (3−5) выше, чем у обычных, но ниже, чем у люминесцентных ламп. На протяжении всего срока эксплуатации «галогенки» сохраняют стабильный световой поток, у лучших моделей он снижается всего на 1−2%.

4. Уменьшенный размер колбы и использование для ее изготовления толстостенного стекла позволяет эксплуатировать лампу без использования стандартных цоколей, на которые рассчитано большинство электросветильников. По этой причине замена обычных ламп накаливания на галогенные обычно невозможна.

5. Галогенные лампы выпускаются на напряжение 220 или 12 вольт

и одинаково хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе. Низковольтные лампы эксплуатируются в специальных светильниках, оборудованных понижающим трансформатором или электронным инвертором. Возможна установка одного понижающего устройства на группу светильников. В этом случае низковольтную сеть монтируют проводом большего сечения, чем для обычной проводки 220 вольт, рассчитанной на аналогичную потребляемую мощность.

6. Некоторые модели светильников и понижающих устройств допускают возможность регулировки яркости (диммирование) изменением питающего напряжения. Пользоваться регулировкой не рекомендуется: увеличение питающего напряжения выше номинала всего на 5−6% вдвое уменьшает ресурс лампы. Уменьшение напряжения приводит к снижению рабочей температуры и вызывает оседание вольфрама на стекле колбы, утончение нити накала и, так же как и в предыдущем случае, сокращает срок службы.

7. Стекло колб галогенных ламп разогревается свыше 250 градусов Цельсия. При таких температурах малейшие загрязнения стекла, например, отпечатки пальцев, обгорают. Продукты сгорания вызывают почернение стекла и способствуют повышенному местному разогреву загрязненного участка, что может вызвать разрушение лампы.

Большинство галогенных ламп выпускается без стандартного цоколя. Заменить такими лампами обычные никак не получится, разве только сами светильники поменять. Но в новостройках, особенно в случаях, когда из соображений безопасности предпочтительно использовать низкое напряжение, галогенки вполне способны обеспечить качественный свет и существенную экономию энергии. Пробуйте и убедитесь сами.

Что лучше газонаполненные DLed Evolution или галогенные лампы Philips, Osram

Любой водитель скажет, что автомобильные фары — это глаза транспортного средства, а качество освещения – это острота зрения, благодаря которой в темное время суток, при тумане, снеге и дожде можно  легко ориентироваться на дороге и быть заметным для других участников движения. Для того, кто находится за рулем очень важно, чтобы из внимания не выпадала ни одна мелкая деталь и тем более объект, даже если он находится на приличном расстоянии от машины. Чтобы лампы, установленные для освещения на самом высоком уровне справлялись с поставленной перед ними задачей, к выбору нужно подходить со всей ответственностью. Наряду с основными характеристиками, уместно будет рассматривать качество, надежность и долговечность. А вот отдавать предпочтение товарам исключительно из-за того, что это продукция раскрученного бренда не стоит. В общем, для такого ответственного дела нужен серьезный подход, а потому сравнить самые популярные на сегодняшний день лампы и понять, какому типу освещения отдать предпочтение – это самое верное решение, которое позволит купить качественный товар.

Еще пару десятков лет назад никто и не мог предположить, что лампы накаливания, которые при работе нагревались до невероятно высоких температур, канут в лета, а на их смену придут другие, способные излучать более качественный и яркий свет, и при этом будут служить долгое время. На сегодняшний день популярными и покупаемыми являются газонаполненные лампы http://dled.ru/catalog/serija-evolution-white, а также галогеновые Osram и Philips. Есть ли между ними разница? Какими конкурентными особенностями и достоинствами они обладают? Здесь действительно есть над чем подумать! Ведь в отношении автомобиля свет – это синоним безопасности.

Яркость и нить накаливания

Относительно параметров яркости лампы DLed выгодно отличаются от оппонентов своей конструкцией, так как комбинированный состав наполняющего газа, за счет которого даже при аналогичной мощности продуктов от Osram и Philips излучается более яркий и насыщенный свет. А это означает, что видимость становится более четкой. С этим достоинством сложно поспорить, особенно когда в туманную погоду простая галогенка сдает свои позиции и перед глазами водителя предстает лишь «молоко».

Автолампы Philips и Osram выпускают с различной яркость (+50%, +100% и т.д.), которая достигается путем установки более тонкой нити накаливания. Такое решение действительно позволяет добиться более яркого излучения света, но минус в том, что сокращается срок службы, ведь во время движения фары подвергаются вибрации, от которой лампа быстро приходит в негодность. Износоустойчивость ламп DLed Evolution при любой мощности остается на высоком уровне, так как они оснащены толстой нитью накаливания, которая не подведет даже при постоянно высоких нагрузках. И хотя за счет этого требуется больше мощности,  стандартная проводка автомобиля легко с ней справляется. Еще одно ощутимое достоинство ламп DLed Evolution – это минимальное окисление нити накаливания. Это влияет не только на яркость, но и на продолжительность срока службы.

Лампы белого свечения

Автомобильные лампы головного белого света предназначены для использования в сухую погоду на трассе и по городу. Торговые  марки Philips, Osram и DLed  предлагают осветительные приборы для грузовых и легковых автомобилей с мощность 12 и 24 вольта. Производители позаботились о том, чтобы любой владелец авто мог подобрать для себя необходимый продукт и без каких либо изменений в проводке и устройстве фары установить лампы на свою машину. Огромный выбор маркировки цоколей ламп с белым свечение на 12 и 24 вольта  продукции DLed позволит подобрать необходимую модель на любое транспортное средство, будь то легковушка, грузовик или автобус. В этом оппоненты не отстают и тоже предлагают широкий ассортимент. 

Гордость продукции DLed это серия «EvolutionWhite». В ней представлены лампы, которые хорошо подойдут под ксенон 4300k. Здесь следует напомнить, что такой тип освещения разрешен только в фарах, которые под него рассчитаны, а вот за самовольную установку на другие модели могут оштрафовать или еще хуже лишить прав. Лампы Evolution White под ксенон в этом случае станут отличной альтернативой. Производители Осрам и Филипс также предлагают подобные продукты, но при выборе следует учитывать уже упомянутые характеристики, такие как яркость свечения, насыщенность света и прочность нити накаливания.

Лампы желтого свечения

Желтый свет автомобиля предназначен для использования в непогоду, когда видимость дороги ограничена. Лампы этого спектра устанавливаются в противотуманные фары и здесь очень важно качество свечения, которое зависит от силы света и цветовой температуры. Высокие показатели здесь у всех рассматриваемых производителей, но контраст и четкость видимости дорожного покрытия и температура свечения  2800K – основные достоинства продуктов серии dled.ru/catalog/serija-evolution-yellow марки  DLed.  Говоря о минусах современных противотуманок, водители все как один утверждают, что огромное количество продаваемых ламп с более высоким показателем по Кельвину мало помогают на трассе в снег и дождь, но зато изрядно досаждают встречным машинам. Галогеновые лампы фирм Осрам и Филипс как правило имеют температуру свечения от 3000К и выше, и воспроизводят более слепящий свет. Газонаполненный DLed желтого цвета – это мягкий спектр, который отлично освещает трассу и не мешает остальным участникам движения.

Зачастую в рекламе своей продукции, будь то автомобильные лампы или другие товары производители обещают, что именно с их оборудованием машина будет выделяться из общего потока, а наивысшее качество обеспечит приличный срок пользования. Но не надо забывать, что раскрученный бренд, рекомендованный производителями авто – это всегда завышенная цена плюс накрутка реализаторов. Лампы DLed не уступают, а иногда и превосходят своих оппонентов по качеству и в то же время остаются в доступной ценовой категории. 

Ссылка на сайт производителя: http://dled.ru

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Лампы вольфрамово-галогенные

Введение

Источники света накаливания, включая более старые версии с вольфрамовой и углеродной нитью, а также новые, более совершенные вольфрамово-галогенные лампы, успешно использовались в качестве высоконадежных источников света в оптической микроскопии в течение многих десятилетий и продолжают оставаться одними из них. предпочтительные механизмы освещения для различных способов визуализации. Старые лампы, оснащенные вольфрамовой нитью из проволоки и заполненные инертным газом аргоном, часто используются в студенческих микроскопах для светлопольного и фазово-контрастного изображения, и эти источники могут быть достаточно яркими для некоторых приложений, требующих поляризованного света.Вольфрамовые лампы относительно недороги (по сравнению со многими другими источниками света), их легко заменить, и они обеспечивают адекватное освещение в сочетании с диффузионным фильтром из матового стекла. Эти особенности в первую очередь ответственны за широкую популярность источников света накаливания во всех формах оптической микроскопии. Вольфрамово-галогенные лампы, наиболее совершенная конструкция в этом классе, генерируют непрерывное распределение света в видимом спектре, хотя большая часть энергии, излучаемой этими лампами, рассеивается в виде тепла в инфракрасных длинах волн (см. Рисунок 1).Из-за относительно слабого излучения в ультрафиолетовой части спектра вольфрамово-галогенные лампы не так полезны, как дуговые лампы и лазеры, для исследования образцов, которые необходимо освещать с длинами волн менее 400 нанометров.

Несколько разновидностей вольфрамово-галогенных ламп в настоящее время являются источником освещения по умолчанию (и предоставляются производителем) для большинства учебных и исследовательских микроскопов, продаваемых по всему миру. Они отлично подходят для исследования в светлом поле, микрофотографии и цифровой визуализации окрашенных клеток и срезов тканей, а также для многочисленных применений отраженного света для промышленного производства и разработки.В поляризованных световых микроскопах, используемых для идентификации частиц, анализа волокна и измерения двойного лучепреломления, а также для повседневных петрографических геологических приложений, обычно используются вольфрамово-галогенные лампы высокой мощности для обеспечения необходимой интенсивности света через скрещенные поляризаторы. Стереомикроскопы также используют преимущества этого повсеместного источника света как в моделях начального, так и в продвинутых моделях. Для визуализации живых клеток с помощью методов усиления контраста (в основном дифференциального интерференционного контраста ( DIC ) и фазового контраста) в составных микроскопах проходящего света наиболее распространенным источником света, который в настоящее время используется, является вольфрамово-галогенная лампа мощностью 100 Вт. .В долгосрочных экспериментах (обычно требующих от сотен до тысяч снимков изображений) эта лампа особенно стабильна и при нормальных условиях эксплуатации подвержена лишь незначительным уровням временных и пространственных колебаний выходной мощности.

Первые коммерческие лампы накаливания, оснащенные вольфрамовой нитью, были представлены в начале 1900-х годов. Было обнаружено, что эти усовершенствованные нити, которые можно было наматывать, скручивать и эксплуатировать при очень высоких температурах, намного более универсальны, чем их предшественники на основе углерода и осмия.Углеродные лампы страдают от быстрого испарения нити накала при температурах выше 2500 ° C и, следовательно, должны работать при более низких напряжениях, чтобы производить свет, имеющий относительно низкую цветовую температуру (желтоватый). Напротив, вольфрам имеет температуру плавления приблизительно 3380 ° C и может быть нагрет почти до этой температуры в стеклянной оболочке для получения света, имеющего более высокую цветовую температуру и срок службы, чем любой из предыдущих материалов, используемых для нити ламп. Основная проблема с вольфрамовыми лампами заключается в том, что во время нормальной работы нить накала постоянно испаряется, образуя газообразный вольфрам, который медленно уменьшает диаметр нити накала и в конечном итоге затвердевает на внутренней стороне стеклянной колбы в виде почерневшего, покрытого сажей отложений.Со временем мощность лампы уменьшается, так как остатки осажденного вольфрама на стенках внутренней оболочки становятся толще и поглощают все большее количество более коротких длин волн видимого диапазона. Точно так же потеря вольфрама из нити накала уменьшает диаметр, делая ее настолько тонкой, что в конечном итоге она выходит из строя.

Вольфрамово-галогенные лампы были впервые разработаны в начале 1960-х годов путем замены традиционной стеклянной колбы на кварцевую колбу с более высокими характеристиками, которая больше не была сферической, а трубчатой.Кроме того, внутри оболочки были запечатаны незначительные количества паров йода. Замена стекла с более низкой температурой плавления на кварцевое была необходима, потому что цикл регенерации галогена лампы (подробно описанный ниже) требует, чтобы оболочка поддерживалась при высокой температуре (превышающей допустимую для обычного стекла) для предотвращения образования галогеновых соединений вольфрама. от затвердевания на внутренней поверхности. Из-за новых компонентов эти усовершенствованные лампы первоначально назывались термином: кварц-йодид .Хотя лампы, содержащие галогены, представляли собой значительное улучшение по сравнению с обычными вольфрамовыми лампами, которые они заменили, новые лампы имели легкий розоватый оттенок, характерный для паров йода. Кроме того, кварц легко разрушается слабыми щелочами, образующимися во время работы, что приводит к преждевременному выходу из строя самой оболочки. В последующие годы соединения брома заменили йод, и оболочка была изготовлена ​​из более новых сплавов боросиликатного стекла для производства вольфрамово-галогенных ламп с еще более длительным сроком службы и более высокой мощностью излучения.

Как обсуждалось ранее, в традиционных лампах накаливания испаренный газообразный вольфрам из нити накала переносится через паровую фазу и непрерывно осаждается на внутренних стенках стеклянной колбы. Этот артефакт затемняет внутренние стенки лампы и постепенно снижает светоотдачу. Чтобы поддерживать потери света на минимально возможном уровне, обычные вольфрамовые лампы накаливания помещают в большие колбы с достаточной площадью поверхности, чтобы минимизировать толщину осажденного вольфрама, который накапливается в течение срока службы лампы.Напротив, трубчатая оболочка в вольфрамово-галогенных лампах заполнена инертным газом (азотом, аргоном, криптоном или ксеноном), который при сборке смешивается с небольшим количеством галогенового соединения (обычно бромистого водорода; HBr ). и следовые уровни молекулярного кислорода. Соединение галогена служит для инициирования обратимой химической реакции с вольфрамом, испаренным из нити, с образованием газообразных молекул оксигалогенида вольфрама в паровой фазе. Температурные градиенты, образующиеся в результате разницы температур между горячей нитью накала и более холодной оболочкой, способствуют перехвату и рециркуляции вольфрама в нить накала лампы посредством явления, известного как цикл регенерации галогена (проиллюстрирован на рисунке 2).Таким образом, испаренный вольфрам реагирует с бромистым водородом с образованием газообразных галогенидов, которые впоследствии повторно осаждаются на более холодные участки нити, а не накапливаются медленно на внутренних стенках оболочки.

Цикл регенерации галогена можно разделить на три критических этапа, которые показаны на рисунке 2. В начале работы оболочка лампы, заполняющий газ, парообразный галоген и нить накала изначально находятся в равновесии при комнатной температуре. Когда к лампе подается питание, температура нити накала быстро повышается до ее рабочей температуры (в районе 2500–3000 ° C), в результате чего также нагревается наполняющий газ и оболочка.В конце концов, оболочка достигает стабильной рабочей температуры, которая составляет от 400 до 1000 C, в зависимости от параметров лампы. Разница температур между нитью и оболочкой создает температурные градиенты и конвекционные токи в заполняющем газе. Когда температура оболочки достигает примерно 200–250 ° C (в зависимости от природы и количества паров галогена), начинается цикл регенерации галогена. Атомы вольфрама, испаренные из нити накала (см. Рис. 2 (а)), реагируют с парами газообразного галогена и следовыми количествами молекулярного кислорода с образованием оксигалогенидов вольфрама (рис. 2 (б)).Вместо того, чтобы конденсироваться на горячих внутренних стенках оболочки, оксигалогенидные соединения циркулируют конвекционными токами обратно в область, окружающую нить, где они разлагаются, в результате чего элементарный вольфрам повторно осаждается на более холодных областях нити (рис. 2 (c) ). После освобождения от объединенного вольфрама соединения кислорода и галогенидов диффундируют обратно в пар, чтобы повторить цикл регенерации. Непрерывная рециркуляция металлического вольфрама между паровой фазой и нитью обеспечивает более равномерную толщину проволоки, чем это было бы возможно в противном случае.

Преимущества цикла регенерации галогенов включают возможность использования меньших по размеру конвертов, которые поддерживаются в чистом состоянии без отложений в течение всего срока службы лампы. Поскольку колба меньше, чем у обычных вольфрамовых ламп, дорогой кварц и родственные стеклянные сплавы могут быть более экономичными при производстве. Более прочные кварцевые оболочки позволяют использовать более высокое внутреннее давление газа, чтобы помочь в подавлении испарения нити накала, тем самым позволяя повышать температуру нити, что приводит к большей светоотдаче, и смещать профили излучения, чтобы обеспечить большую долю более желательных длин волн видимого диапазона.В результате вольфрамово-галогенные лампы сохраняют свою первоначальную яркость на протяжении всего срока службы, а также преобразуют электрический ток в свет более эффективно, чем их предшественники. С другой стороны, вольфрам, испаренный и повторно осажденный в цикле регенерации галогена, не возвращается на свое исходное место, а скорее скатывается на самые холодные участки нити, что приводит к неравномерной толщине. В конце концов лампы выходят из строя из-за уменьшения толщины нити накала в самых жарких регионах. В противном случае вольфрамово-галогенные лампы могут иметь почти бесконечный срок службы.

Ранние исследования показали, что добавление фторидных солей к парам, запечатанным внутри вольфрамово-галогенных ламп, дает выходной сигнал с самым высоким уровнем видимых длин волн, а также осаждал вторичный вольфрам на участках нити накала с более высокими температурами. Это открытие вселило надежду на то, что вольфрамовые нити могут иметь более однородную толщину в течение значительного увеличения срока службы этих ламп. Кроме того, смещение выходного профиля излучения лампы для включения большего количества видимых длин волн было весьма желательно по сравнению с более низкими цветовыми температурами, обеспечиваемыми аналогичными лампами, имеющими альтернативные галогенные соединения (йодид, хлорид и бромид).К сожалению, было обнаружено, что фторидные соединения агрессивно воздействуют на стекло (обратите внимание, что плавиковая кислота обычно используется для травления стекла), что приводит к преждевременному разрушению оболочки. Таким образом, фторидные соединения неприменимы для коммерческих ламп. Как следствие, описанные выше бромидные соединения по-прежнему являются предпочтительным реагентом для производства вольфрамово-галогенных ламп, но производители ламп продолжают исследовать применение новых смесей заполняющего газа и галогенов для этих очень полезных источников света.

Вольфрамово-галогенные лампы накаливания работают как тепловые излучатели, что означает, что свет генерируется при нагревании твердого тела (нити накала) до очень высокой температуры. Таким образом, чем выше рабочая температура, тем ярче будет свет. Все лампы на основе вольфрама демонстрируют спектральные профили излучения, напоминающие профили излучения излучателя с черным телом, а спектральный выходной профиль вольфрамово-галогенных ламп качественно аналогичен профилям ламп накаливания с вольфрамовой и углеродной нитью.Большая часть излучаемой энергии (до 85 процентов) находится в инфракрасной и ближней инфракрасной областях спектра, при этом 15-20 процентов попадают в видимую область (от 400 до 700 нанометров) и менее 1 процента — в ультрафиолетовых длинах волн. (ниже 400 нм). Мягкая стеклянная оболочка обычных ламп накаливания поглощает большую часть ультрафиолетового излучения, генерируемого вольфрамовой нитью, но оболочка из плавленого кварца в вольфрамово-галогенных лампах поглощает очень мало излучаемого ультрафиолетового света выше 200 нанометров.

Значительная часть электроэнергии, потребляемой накаленными вольфрамовыми проволочными нитями, выводится в форме электромагнитного излучения, охватывающего диапазон длин волн от 200 до 3000 нанометров. Математически общее излучение увеличивается как четвертая степень температуры провода, что смещает спектральное распределение в сторону все более коротких (видимых) длин волн в колоколообразном профиле по мере увеличения температуры (см. Рисунки 1 и 3). Несмотря на то, что пиковые длины волн имеют тенденцию перераспределяться из ближнего инфракрасного диапазона ближе к видимой области с более высокими температурами нити накала, точка плавления вольфрама не позволяет большей части выходного излучения перемещаться в видимую область спектра.При самых высоких практических рабочих температурах пиковое излучение составляет примерно 850 нанометров, при этом около 20 процентов общего выходного излучения приходится на видимый свет. Инфракрасные волны, составляющие большую часть выходного сигнала, должны рассеиваться как нежелательное тепло. В результате по сравнению со спектром дневного света (5000+ K), излучаемого ртутными, ксеноновыми и металлогалогенными дуговыми лампами, в вольфрамогалогенидных лампах всегда преобладают красные участки спектра.

В случае идеального радиатора blackbody воспринимаемая цветовая температура равна истинной (измеренной) температуре материала радиатора.Однако на практике общее излучение обычных источников излучения (таких как лампы накаливания) меньше, чем можно было бы ожидать от абсолютно черного тела. Цветовая температура выражается в градусах Кельвина ( K ), в то время как фактическая измеренная температура более практично выражается в градусах Цельсия ( C ). Эти два числа различаются на 273,15 линейных единиц градусов, при этом значение Кельвина равно Цельсию плюс 273,15. Более высокие цветовые температуры соответствуют более белому свету , который больше похож на солнечный свет, тогда как более низкие цветовые температуры имеют тенденцию смещать цвета в сторону желтых и красноватых оттенков.Вольфрам не является истинным черным телом в том смысле, что полное испускаемое излучение меньше, чем могло бы наблюдаться в идеальном случае, однако вольфрам является лучшим излучателем (и более близко приближается к истинному черному телу) в более короткой видимой области длин волн, чем в более длинные волны. Для значительной части видимого диапазона длин волн цветовая температура вольфрама выше, чем эквивалентная истинная температура в градусах Цельсия. Таким образом, для измеренной температуры нити накала 3000 C цветовая температура составляет примерно 3080 K.Предел цветовой температуры вольфрама определяется температурой плавления, которая составляет чуть более 3350 ° C или приблизительно 3550 K.

Таким образом, в качестве излучателей накаливания вольфрамово-галогенные лампы генерируют непрерывный спектр света, который простирается от центрального ультрафиолета до видимого и инфракрасного диапазонов длин волн (см. Рисунки 1 и 3). По сравнению со спектром излучения солнечного света и теоретическим излучателем черного тела 5800 K (как показано на рис. 3 (а)), в вольфрамово-галогенных лампах всегда преобладают более длинноволновые области.Однако по мере увеличения температуры нити в вольфрамово-галогенной лампе профиль излучения света смещается в сторону более коротких длин волн, так что по мере приближения температуры к предельной точке плавления вольфрама доля видимых длин волн, излучаемых лампой, существенно увеличивается. Этот эффект проиллюстрирован на рисунке 3 (b) путем нормализации выходного распределения излучения лампы при цветовых температурах 2800 K и 3300 K на тот же световой поток. В дополнение к значительно меньшей доле излучения в инфракрасных длинах волн, кривая 3300 K показывает гораздо больший выход в видимых длинах волн.

Фотометрические характеристики для оценки характеристик источников света несколько необычны, поскольку две системы единиц существуют параллельно для определения важных переменных, связанных с яркостью и спектральным выходом. Физическая фотометрическая система рассматривает свет исключительно как электромагнитное излучение с точки зрения яркости (яркости), связанной с единицами длины и угла и измеряемой в ваттах. Физиологическая фотометрическая система учитывает способ, которым гипотетический человеческий глаз оценивает источник света.Поскольку каждый человеческий глаз несколько по-разному реагирует на видимый спектр света, стандартный глаз определен международным соглашением. Основной характеристикой этого стандарта является чувствительность к разным цветам света, основанная на максимальном отклике на 550-нанометровый (зелено-желтый) свет, измеряемом в единицах люменов , а не ваттах. Физиологическая система подойдет, если датчик света — это человеческий глаз, цифровая камера, фотопленка или какое-либо другое устройство, которое реагирует аналогичным образом.Однако эта система выйдет из строя, если анализируемый свет попадет в ультрафиолетовую или инфракрасную область, невидимую для человеческого глаза. В этом случае для измерений и анализа необходимо использовать физическую фотометрическую систему.

Технические характеристики вольфрамово-галогенной лампы для микроскопии

Номинальная
Мощность
(Вт) 		Номинальное
Напряжение
(В) 		Световой
Поток
(лм) 		Нить накала
Размер
Ш x В (мм) 		Средний
Срок службы
(часы)
10 6 150 1.5 х 0,7 300
20 6 480 2,3 х 0,8 100
30 6 765 1,5 х 1,5 100
30 12 750 2.6 х 1,3 50
50 12 1000 3,0 x 3,0 1100
100 12 3600 4,2 х 2,3 2000
Таблица 1

В таблице 1 представлены электрические характеристики, размеры нити накала, типичный срок службы и фотометрическая мощность некоторых из самых популярных вольфрамово-галогенных ламп, используемых в настоящее время в оптической микроскопии.Среди наиболее важных терминов, используемых для сравнения этих ламп, — световой поток , который представляет собой общий излучаемый свет, измеренный в люменов . Световой поток увеличивается пропорционально его физическому фотометрическому эквиваленту в ваттах. Другая важная величина, известная как сила света , — это часть светового потока, которая измеряется телесным углом в одном направлении. Сила света, равная кандел , используется для оценки характеристик лампы в оптической системе.Лампы также оцениваются с точки зрения световой отдачи с использованием люмен на ватт электрической мощности (относящейся к физическим и физиологическим системам) для определения эффективности, с которой электрическая мощность преобразуется в видимое излучение. Теоретический максимум световой отдачи составляет 683 люмен на ватт, но на практике вольфрамово-галогенные лампы обычно достигают предела в 37 люмен на ватт. Чтобы более четко понять электрические характеристики вольфрамово-галогенных ламп, обычно можно применять следующие обобщения: на каждые 5 процентов изменения напряжения, подаваемого на лампу, срок службы либо удваивается, либо сокращается вдвое, в зависимости от того, находится ли напряжение. уменьшилось или увеличилось.Кроме того, каждые 5 процентов изменения напряжения сопровождаются изменением светового потока на 15 процентов, изменением мощности на 8 процентов, изменением тока на 3 процента и изменением цветовой температуры на 2 процента.

В различных конструкциях вольфрамово-галогенных ламп используются встроенные отражатели, которые служат для эффективного сбора фронтов световых волн, излучаемых лампой, и их упорядоченного направления в систему освещения. Эти предварительно собранные блоки, получившие название рефлекторных ламп (см. Рис. 4), нашли широкое применение в качестве внешних осветителей для приложений стереомикроскопии.Свет от осветителя может быть направлен в любую область образца с помощью гибкого оптоволоконного световода. Рефлекторные лампы сильно различаются по конструкции в зависимости от характеристик и геометрии рефлектора, а также от расположения лампы внутри рефлектора. Тем не менее, все лампы с рефлектором включают однотактные лампы, которые устанавливаются в центре оптической оси рефлектора с цоколем, вклеенным в вершину рефлектора. Конфигурация нити накала обычно определяется характеристиками луча, необходимыми для конкретной оптической системы, для которой предназначена лампа.В рефлекторных лампах используются все конструкции нити накала, включая поперечную, осевую и плоскую.

Рефлекторные лампы обычно подключаются к патронам с молибденовыми штырями, выступающими наружу из задней части рефлектора и устанавливаемыми с керамическими крышками. В некоторых случаях используются специальные кабельные соединения, чтобы пространственно отделить электрический контакт от источника тепла (лампы). Поскольку рефлекторные лампы обычно включаются как часть точно выровненной оптической системы, электрическое соединение только изредка используется как часть крепления.Существует несколько методов установки отражателей, в том числе установка держателя на переднем крае отражателя, использование давления на заднюю часть крышки отражателя, центрирование края отражателя в конусе и регулировку края отражателя на угловом упоре. В большинстве случаев конструкция основания рефлектора и механизм крепления используются для обозначения конкретного класса рефлекторной лампы. Внешний диаметр переднего отверстия рефлектора является определяющим критерием для рефлекторных ламп, и производители установили два основных размера.Они обозначаются MR 11 и MR 16 , где буквы представляют собой аббревиатуру металлического отражателя , а цифры обозначают диаметр отражателя в восьмых долях дюйма. Таким образом, рефлекторная лампа MR 16 имеет диаметр приблизительно 50 миллиметров, тогда как лампы MR 11 имеют диаметр почти 35 миллиметров.

Вольфрамово-галогенные отражатели предназначены для фокусировки или коллимирования света, излучаемого лампой, как показано на рисунке 4.Фокусирующие отражатели концентрируют свет в небольшом пятне (фокусной точке) в центральной оптической оси на определенном расстоянии от отражателя (см. Рисунок 4 (b)). Отражатель этого типа имеет эллиптическую геометрию, которая требует, чтобы нить накала лампы располагалась в первой фокусной точке эллипсоида, чтобы проецируемое световое пятно концентрировалось во второй фокусной точке. При проектировании светильников для фокусирующих отражателей важнейшим критерием является установка лампы на надлежащем расстоянии от входной апертуры оптической системы.Коллимирующие отражатели имеют параболическую геометрию, чтобы генерировать параллельный луч света, характеристики луча которого определяются параметрами лампы и размером отражателя (см. Рисунок 4 (c)). Угол выхода луча в первую очередь определяется размером нити накала лампы и свободным отверстием рефлектора. В большинстве случаев осевая нить накала с круглым сердечником обеспечивает осесимметричный луч.

Отражатели обычно изготавливаются из стекла, но некоторые из них также изготавливаются из алюминия.Их внутренние стенки могут быть гладкими или иметь фасетки для регулирования распределения света. Внутренняя структура варьируется от мелких, едва заметных зерен до крупных, выложенных плиткой граней (см. Рис. 4 (а)). В стеклянных отражателях внутренняя поверхность куполообразного отражателя покрывается (обычно осаждением из паровой фазы) для получения требуемых отражающих свойств. Стабильность размеров стеклянных отражателей выше, чем у металлических отражателей, а возможность выбора конкретных материалов покрытия, включая те, которые могут изменять спектральный характер отраженного света, делает эти отражатели гораздо более универсальными.Металлические отражатели гораздо проще и дешевле изготавливать, но они ограничены в управлении спектральным выходом и более подвержены колебаниям геометрических допусков во время работы.

Если требуется весь спектр излучения, излучаемого лампой, или в случаях, когда полезен инфракрасный свет, оптимальным выбором будут металлические отражатели или стеклянные отражатели с тонким золотым покрытием. Однако там, где необходимо использовать определенные отражательные свойства для выбора длин волн посредством интерференции, оптимальными являются дихроичные тонкопленочные покрытия на стеклянных отражателях.Эти покрытия состоят приблизительно из 40-60 очень тонких слоев, каждый из которых составляет всего четверть длины волны света и состоит из чередующихся материалов, имеющих высокий и низкий показатель преломления. Точная настройка толщины и количества слоев позволяет разработчикам генерировать широкий спектр выходных спектральных характеристик. Среди ламп с дихроичным отражателем наиболее полезной для микроскопии является отражатель холодного света , потому что только видимый свет в диапазоне длин волн от 400 до 700 нанометров направляется в оптическую систему (рисунок 4 (d)).Инфракрасные волны излучаются через заднюю часть отражателя и отводятся от фонаря с помощью электрического вентилятора. Применение подходящих отражателей холодного света снижает общую тепловую нагрузку на систему освещения и дает свет, который можно записывать с помощью пленочных и цифровых камер.

Базовая анатомия одноцокольной вольфрамово-галогенной лампы, обычно используемой для освещения в оптической микроскопии, проиллюстрирована на рис. 5. Общая длина измеряется от конца штифта основания до точки герметичной выхлопной трубы.Важным критерием для размещения лампы по отношению к системе коллекторных линз является длина светового центра (рис. 5 (а)), при которой центр нити накала совпадает с определенной плоскостью отсчета в цоколе лампы. Другими важными параметрами являются диаметр колбы (самая толстая часть оболочки), ширина основания (обычно немного больше диаметра колбы) и размеры поля нити накала (высота и ширина). Эффективный размер источника освещения, используемого при проектировании выходной оптической системы, определяется высотой и шириной нити накала (поле нити).Допуски и положение поля накала имеют решающее значение и не должны отклоняться более чем на 1 миллиметр от оси симметрии лампы (определяемой плоскостью штифтов основания и центральной линией лампы). Допуски поля накала разработаны для конкретной архитектуры волокна и должны измеряться, когда нить накала горячая.

Чрезмерно высокие рабочие температуры вольфрамово-галогенных ламп требуют существенно более прочных и толстых прозрачных колб по сравнению с обычными вольфрамовыми и угольными лампами.Стекло из кварцевого стекла из плавленого кварца — стандартный материал, используемый при производстве вольфрамово-галогенных ламп, поскольку этот материал может выдерживать температуру оболочки до 900 C и рабочее давление до 50 атмосфер. Как правило, оптическое качество колпачков кварцевых ламп значительно ниже, чем у ламп из дутого стекла, используемых для производства обычных ламп накаливания. Этот артефакт связан с тем, что кварц труднее обрабатывать (в первую очередь из-за более высокой температуры плавления).Кварц, предназначенный для огибающих ламп, начинается с цилиндрической трубки, которую сначала обрезают до нужной длины, прежде чем присоединить меньшую выхлопную трубу. Позже в процессе производства, после того, как нить накала и свинцовые штыри вставлены и зажаты, оболочка заполняется соответствующим газом и галогеновым соединением, прежде чем выхлопная труба будет удалена и запломбирована в процессе, называемом наконечник , который оставляет видимый дефект на конверте. Вольфрамово-галогенные лампы, используемые в микроскопии, обычно имеют выступающее пятно, расположенное в верхней части оболочки в области, которая не влияет на оптическое качество света, излучаемого лампой (Рисунок 5 (а)).Предварительно изготовленные внутренние конструктивные элементы лампы (нить накала, соединитель из фольги и штыри) вставляются в трубчатый кварц до того, как свинцовые штыри герметично запечатываются в оболочке путем защемления. Форма внешней поверхности зажима обеспечивает максимальную механическую прочность.

После защемления выводов штыря (этот процесс проводится, когда оболочка промывается инертным газом, чтобы избежать окисления), колба заполняется через выхлопную трубу соответствующим газом, содержащим 0.От 1 до 1,0 процента галогенового соединения. Инертный наполняющий газ может представлять собой ксенон, криптон, аргон или азот, а также смесь этих газов, имеющую наивысший средний атомный вес, соответствующий желаемому сопротивлению дуге. Галоген, используемый для вольфрамово-галогенных ламп, используемых в микроскопии, обычно представляет собой HBr, CH 3 Br или CH 2 Br 2 . Высокое внутреннее давление лампы достигается за счет заполнения оболочки до желаемого давления и погружения лампы в жидкий азот для конденсации заполняющего газа.После герметизации выхлопной трубы на выходе, наполняющий газ расширяется по мере того, как он нагревается до температуры окружающей среды. В высокоэффективных вольфрамово-галогенных лампах производства Osram (Сильвания, США) используется технология Xenophot , в которой газ криптон заменяется ксеноном, который имеет более высокую атомную массу, чем криптон и другие газы-наполнители. Ксенон обеспечивает лучшее подавление испарения вольфрама, позволяет повысить температуру нити накала и увеличивает световую отдачу примерно на 10 процентов (что соответствует увеличению цветовой температуры примерно на 100 K).Лампы Xenophot продаются с использованием аббревиатуры HLX , которая образована от терминов H alogen, L ow-Voltage и X enon. Большинство вольфрамово-галогенных ламп, используемых в исследовательских микроскопах, оснащено лампами Osram / Sylvania HLX или их эквивалентами.

Вольфрам всегда используется для изготовления проволочной нити в современных лампах накаливания. Чтобы быть пригодной для вольфрамово-галогенных ламп, необработанная вольфрамовая проволока должна пройти сложный процесс легирования и термообработки, чтобы придать пластичность, необходимую для обработки, и гарантировать, что нить накала не деформируется в течение длительных периодов высокой температуры во время работы лампы.Провод также необходимо тщательно очистить, чтобы предотвратить выброс вредных газов после герметизации лампы. Длина нити накала определяется рабочим напряжением, при более высоком напряжении требуется большая длина. Диаметр определяется уровнями мощности лампы и желаемым сроком службы. Для высоких уровней мощности требуются более толстые волокна, которые к тому же механически прочнее. Геометрия нити в значительной степени определяет фотометрические свойства вольфрамово-галогенных ламп. Лампы, используемые в микроскопии, обычно имеют геометрию нити с плоским сердечником, при которой проволока сначала наматывается в форме прямоугольного стержня, а затем сжимается по длинной оси.Вместо диаметра и длины нити с плоским сердечником измеряются по длине и ширине плоской стороны нити и по толщине прямоугольной формы. Характеристики светового излучения ламп накаливания с плоским сердечником значительно отличаются от характеристик излучения других геометрических форм. Наиболее значительная часть излучаемого света излучается перпендикулярно плоской поверхности нити накала, которая совмещена с собирающей оптикой для максимальной пропускной способности. В некоторых конструкциях ламп используется специальная нить накала с плоским сердечником и квадратной светоизлучающей поверхностью.Эти лампы являются предпочтительными источниками освещения в микроскопии проходящего света.

Одним из критических факторов при производстве вольфрамово-галогенных ламп является герметизация внутренних элементов для их изоляции от внешней атмосферы. Подводящие провода (молибденовые штыри; рис. 5 (b)) выступают из цоколя лампы через уплотнение, чтобы установить и закрепить лампу в гнезде, подключенном к источнику питания. Наиболее важным аспектом создания уплотнения является разница в коэффициентах теплового расширения кварцевых и вольфрамовых нитей накала.Кварц имеет очень низкий коэффициент расширения, тогда как у вольфрама он намного выше. Без надлежащего уплотнения подводящие провода быстро расширились бы, когда лампа стала горячей, и разбили бы окружающее стекло. В современных вольфрамово-галогенных лампах очень тонкая молибденовая фольга (шириной от 2 до 4 миллиметров и толщиной от 10 до 20 микрометров; рис. 5 (b)) заделана в кварц, и каждый конец фольги приварен к коротким соединительным проводам из молибдена. в свою очередь приварены к нити накала и подводящему штифту.Молибден используется в уплотнении, потому что острые как бритва края позволяют ему надежно встраиваться в кварц во время операции зажима. Лампы, используемые для микроскопии, имеют односторонние основания, имеющие либо молибденовые штыри, выступающие из зажима, либо вольфрамовые штифты, которые изнутри связаны с молибденовой фольгой, как описано выше. Расстояние между штырями стандартизовано и составляет от 4 до 6,35 миллиметра (обозначено как G4 и G6.35; G для стекла). Диаметр штифта от 0.От 7 до 1 миллиметра.

Поскольку на данный момент технология производства вольфрамово-галогенных ламп настолько развита, срок службы обычной лампы внезапно заканчивается, обычно при включении холодной лампы накаливания. В течение среднего срока службы усовершенствованные вольфрамово-галогенные лампы не чернеют и претерпевают лишь незначительные изменения в фотометрических выходных характеристиках. Как и в случае с другими лампами накаливания, срок службы вольфрамово-галогенной лампы определяется скоростью испарения вольфрама из нити накала.Если нить накала не имеет постоянной температуры по всей длине провода, а вместо этого имеет области с гораздо более высокой температурой, вызванные неравномерной толщиной или внутренними структурными изменениями, то нить накала обычно выходит из строя из-за преждевременного разрыва в этих областях. Несмотря на то, что испаренный вольфрам возвращается в нить за счет цикла регенерации галогена (обсужденного выше), материал, к сожалению, откладывается на более холодных участках нити, а не в тех критических горячих точках, где обычно происходит утонение.В результате практически невозможно предсказать, когда какая-либо конкретная нить накала выйдет из строя в лампах, которые работают непрерывно. В тех лампах, которые часто включаются и выключаются, можно с уверенностью предположить, что они выйдут из строя в какой-то момент при включении.

Вольфрамово-галогенные лампы

могут работать от источников питания постоянного или переменного тока, но в большинстве исследовательских приложений микроскопии используются источники питания постоянного тока ( DC ). Самые современные источники питания для вольфрамово-галогенных ламп имеют специализированную схему, которая обеспечивает стабилизацию тока и подавление пульсаций.Критическая фаза для вольфрамово-галогенной лампы — это когда напряжение сначала подается на холодную нить накала, то есть период, когда сопротивление нити примерно в 20 раз ниже, чем при полной рабочей температуре. Таким образом, когда напряжение питания мгновенно прикладывается к лампе путем ее включения, течет очень высокий начальный ток (до 10 раз выше, чем в установившемся режиме; называемый пусковой ток ), который медленно падает по мере того, как температура нити накала и электрическое сопротивление увеличение. Пиковый уровень тока достигается в течение нескольких миллисекунд после запуска, но обычно заканчивается примерно за полсекунды.К сожалению, высокий пусковой ток, возникающий при холодном пуске, отрицательно сказывается на ожидаемом сроке службы лампы. Специализированная схема источника питания (часто называемая схемой плавного пуска ) используется для компенсации высоких пусковых токов в самых передовых приложениях (включая микроскопию), в которых вольфрамово-галогенные лампы используются для проведения логометрических измерений.

На рисунке 6 показана типичная вольфрамово-галогенная лампа мощностью 100 Вт, используемая в микроскопии проходящего света.Лампа оборудована вентиляционными отверстиями, которые позволяют конвекционным потокам омывать лампу более прохладным воздухом во время работы. Металлический отражатель, покрывающий внутреннюю часть светильника, помогает сферическому отражателю направлять максимально возможный уровень светового потока в систему коллекторных линз для подачи на оптическую цепь микроскопа. Этот усовершенствованный фонарик содержит запасной патрон и пластмассовый сменный инструмент, который оператор может использовать для захвата корпуса лампы во время переключения лампы.Регулировка положения лампы по отношению к оптической оси сферического отражателя и коллектора может быть выполнена с помощью винтов с внутренним шестигранником, которые перемещают основание. Лампа крепится к осветителю микроскопа с помощью запатентованного монтажного фланца, который соединяет лампу с вертикальным или инвертированным микроскопом (хотя большинство ламп не взаимозаменяемы с микроскопа одной марки на другой). Инфракрасный (тепловой) фильтр перед системой коллекторных линз поглощает значительное количество нежелательного излучения, и дополнительные фильтры обычно могут быть вставлены в световой тракт (используя прорези держателя фильтра в осветителе микроскопа) для поглощения выбранных диапазонов видимых длин волн, регулировки цветовой температуры или добавить нейтральную плотность (уменьшение амплитуды света).Большинство ламп для микроскопии не оснащены диффузионными фильтрами, но они часто требуются для достижения равномерного освещения по всему полю обзора и обычно помещаются производителем в осветитель микроскопа.

История галогенных ламп — Кто изобрел галогенную лампу?

С самого начала эволюции лампы накаливания инженеры пытались создать лампу, которая прослужила бы дольше и давала более яркий свет. потребляя меньше энергии.Срок службы лампы определяется сроком службы нити, и если испарение нити уменьшается, срок службы лампы сокращается. дольше. Если можно поднять температуру, лампа накаливания будет светить ярче. Для всех этих проблем — галогенная лампа — решение. Не без изъянов, конечно.

Галогенная лампа — это своего рода лампа накаливания с небольшим количеством газообразного галогена, чаще всего йода или брома, в атмосфере кварца или кварца. колба из алюмосиликатного стекла.В обычных лампах накаливания вольфрам испаряется под действием тепла и откладывается на внутренней поверхности лампы. стеклянная колба, затемняющая ее поверхность. Основная характеристика галогенной лампы — это соотношение между вольфрамом и газообразным галогеном в стеклянной колбе (т.н. галогенный цикл). Когда вольфрам испаряется, он вступает в реакцию с галогеном, образуя галогенид, который не осаждается на стекле. Когда галогенид приближается к вольфрам, который имеет высокую температуру, растворяется в вольфрам, который возвращается в нить накала, и в галоген, который возвращается в атмосферу в колбе, чтобы снова реагировать.Таким образом стекло остается прозрачным, а вольфрамовая нить служит дольше. Из-за высокой температуры и необходимости в том, чтобы колба была маленькой, чтобы галоген мог реагировать с вольфрамом, колба должна быть прочной и стойкой. Поэтому его изготавливают из кварцевого или алюмосиликатного стекла. Поскольку лампочка сильная, возможно для повышения давления и концентрации галогена в колбе, что опять же улучшает реакцию между галогеном и вольфрамом. Первая лампа, использующая галогенный газ (хлор) был запатентован в 1882 году, но первая коммерческая галогенная лампа, в которой в качестве газообразного галогена использовался йод, была запатентована в 1959 году компанией General Electric.это было Разработана Элмером Фридрихом и Эмметом Вили, которые работали в General Electric в 1955 году. С 1980 года галогенные лампы были усовершенствованы и сделаны более легкими.

Галогенные лампы бывают двух вариантов: односторонние и двухсторонние. Двусторонние имеют более сильный свет и потребляют больше энергии, поэтому используются в качестве прожекторов, рабочих фар и освещение для кинопроизводства. Галогенные односторонние лампы используются в автомобильных фарах, кинопроекторах из-за сильного света и небольших размеров (с добавление теплопоглощающих фильтров из-за высокой температуры, которую они создают) и в домах в качестве общего освещения, настольных ламп или непрямых молния.Они также использовались для подсветки в более ранних ЖК-мониторах, но были заменены другими типами ламп.

Галогенные лампы нагреваются намного сильнее, потому что у них меньшая поверхность, которая меньше охлаждается и находится ближе к нити накала. Вот так они представляют опасность и там Известны случаи ожогов второй и третьей степени от прикосновения к галогенным лампам. Не трогайте луковицы, даже если они холодные, потому что остатки пальцы нагреваются с другой скоростью, чем части без него, и растягиваются, что может привести к взрыву лампы.Есть даже законы, согласно которым галоген лампа должна быть за защитным стеклом или проволочной пюре.

определение слова halogen_lamp и синонимов слова halogen_lamp (английский)

Галогенная лампа, работающая в светильнике со снятым защитным стеклом

Галогенная лампа за круглым УФ-фильтром. К некоторым галогенным светильникам прилагается отдельный фильтр для удаления УФ-излучения.

Ксенон-галогенная лампа (105 Вт) для замены с цоколем под винт E27.

Галогенная лампа

крупным планом

Крупный план вольфрамовой нити накала галогенной автомобильной лампы после нескольких сотен часов использования

Галогенная лампа , также известная как вольфрамовая галогенная лампа или кварцевая йодная лампа , представляет собой лампу накаливания, в которую добавлено небольшое количество галогена, например йода или брома. Комбинация газообразного галогена и вольфрамовой нити вызывает химическую реакцию галогенного цикла , которая повторно осаждает испаренный вольфрам обратно на нить накала, увеличивая срок ее службы и сохраняя прозрачность оболочки.Благодаря этому галогенная лампа может работать при более высокой температуре, чем стандартная газонаполненная лампа такой же мощности и срока службы, обеспечивая свет с более высокой светоотдачей и цветовой температурой. Небольшие размеры галогенных ламп позволяют использовать их в компактных оптических системах для проекторов и освещения.

История

Углеродная лампа накаливания, в которой для предотвращения потемнения оболочки используется хлор, была запатентована [1] в 1882 году, а лампы «Новак» с хлором поступили в продажу в 1892 году. [2] Использование йода было предложено в патенте 1933 года, [3] , в котором также описано циклическое повторное осаждение вольфрама обратно на нить накала. В 1959 г. компания General Electric запатентовала [3] практичную лампу, использующую йод. [4]

Галогенный цикл

В обычных лампах накаливания испаренный вольфрам в основном осаждается на колбе. Галоген устанавливает обратимый цикл химической реакции с вольфрамом, испаряемым из нити. Галогенный цикл сохраняет лампу чистой, а световой поток остается практически постоянным на протяжении всего срока службы.При умеренных температурах галоген реагирует с испаряющимся вольфрамом, образовавшийся галогенид перемещается в инертном газе. В какой-то момент он достигнет областей с более высокими температурами, где он диссоциирует, высвободив вольфрам и высвободив галоген для повторения процесса. Общая температура колбы лампы должна быть выше, чем у обычных ламп накаливания, чтобы реакция работала.

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, [5] , что снижает скорость испарения нити накала, 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. Восстановление нити накала также возможно с помощью фтора, но его химическая активность настолько велика, что разрушаются другие части лампы. [6] [7]

В этом ускоренном видео можно увидеть живую демонстрацию цикла вольфрам-галоген. [8] Лампа оснащена открытой трубкой, которая позволяет отводить и повторно вводить галоген по желанию. При включении нить работает в вакууме. Через несколько секунд наблюдается почернение луковицы; это вызвано атомами вольфрама, которые испаряются с нити накала и конденсируются на стенке колбы. После полного почернения газообразный галоген снова вводится в колбу.Он быстро начинает реагировать с вольфрамом, отложившимся на относительно холодной стенке колбы, и переносит его обратно к горячей нити. В результате стена возвращается к своей первоначальной чистоте. В этом эксперименте концентрация используемого газообразного галогена выше, чем обычно, чтобы добиться быстрой очистки. В стандартной лампе скорость цикла регенерации галогена намного ниже, но он работает непрерывно, чтобы предотвратить почернение колбы и, таким образом, поддерживать постоянный световой поток в течение срока службы лампы.

Кварцевые йодные лампы, в которых использовался элементарный йод, были первыми коммерческими галогенными лампами, выпущенными GE в 1959 году. [9] [10] Вскоре было обнаружено, что бром имеет преимущества, но не использовался в элементарной форме. Некоторые углеводородные соединения брома дали хорошие результаты. [6] [11] В первых лампах для опор нити накаливания использовался только вольфрам, но в некоторых конструкциях используется молибден — примером является молибденовый экран в фаре с двумя нитями накала h5 для европейского асимметричного проходящего луча.

Высокотемпературные волокна излучают некоторую энергию в УФ-диапазоне. В кварц можно подмешать небольшие количества других элементов, так что кварц , легированный примесью (или селективное оптическое покрытие), блокирует вредное УФ-излучение. Жесткое стекло блокирует УФ-излучение и широко используется в лампах автомобильных фар. [12] 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.

Для фиксированной мощности и срока 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). Линейка рефлекторных ламп MR-16 (диаметр 50 мм) мощностью от 20 до 50 Вт была первоначально задумана для проецирования 8-миллиметровой пленки, но теперь они широко используются для освещения дисплеев и в домашних условиях.В последнее время доступны версии с более широким лучом, предназначенные для непосредственного использования при напряжении питания 120 или 230 В.

Влияние напряжения на производительность

Вольфрамовые галогенные лампы ведут себя так же, как и другие лампы накаливания, при работе от другого напряжения. Однако световой поток выражается пропорционально, а световая отдача — пропорциональна. [13] Нормальное соотношение срока службы: оно пропорционально. Например, лампа, работающая при напряжении на 5% выше расчетного, будет производить примерно на 15% больше света, а световая отдача будет около 6.На 5% выше, но ожидается, что срок службы будет только половиной номинального.

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 отказу.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. 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

Как и все лампы накаливания, галогенная лампа излучает непрерывный спектр света, от ближнего ультрафиолета до глубокого инфракрасного. [14] 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.

Безопасность

Галогенные лампы нагреваются сильнее, чем обычные лампы накаливания, потому что тепло концентрируется на меньшей поверхности оболочки и потому, что поверхность расположена ближе к нити накала. Эта высокая температура необходима для их работы. Поскольку галогенная лампа работает при очень высоких температурах, она может представлять опасность пожара и ожогов.Некоторые правила техники безопасности требуют, чтобы галогенные лампы были защищены сеткой или решеткой, особенно для ламп большой мощности (1-2 кВт), используемых в театрах, или стеклянным и металлическим корпусом светильника, чтобы предотвратить возгорание драпировки или легковоспламеняющихся предметов в помещении. контакт с лампой.

Для уменьшения непреднамеренного воздействия ультрафиолета (УФ) и для защиты от осколков горячей лампы в случае ее выхода из строя лампы общего назначения обычно имеют УФ-поглощающий стеклянный фильтр над или вокруг лампы. В качестве альтернативы лампы могут быть легированы или иметь покрытие для фильтрации ультрафиолетового излучения.При соответствующей фильтрации галогенная лампа подвергает пользователей меньшему воздействию ультрафиолета, чем стандартная лампа накаливания, обеспечивая такой же эффективный уровень освещения без фильтрации.

Меры предосторожности при обращении

Перегоревшая галогенная лампочка.

Любое поверхностное загрязнение, особенно масло с кончиков пальцев человека, может повредить кварцевую оболочку при ее нагревании. Загрязнения образуют горячее пятно на поверхности колбы при включении лампы. Это экстремальное локализованное тепло заставляет кварц превращаться из стекловидной формы в более слабую кристаллическую форму, которая пропускает газ.Это ослабление также может привести к образованию пузыря в лампе, что ослабит ее и приведет к ее взрыву. [15] Следовательно, производители рекомендуют обращаться с кварцевыми лампами, не касаясь прозрачного кварца, либо используя чистую бумагу.

Галогенные лампы и инфракрасные (ИК) лампы Продукция

Наш запатентованный процесс обеспечивает минимальное провисание нити, тем самым обеспечивая долгий срок службы.

Кварцевые галогенные лампы

Rhenium Alloys преобразуют примерно 90% входной энергии в инфракрасное излучение.В сочетании с отражателями энергия инфракрасного излучения может распределяться равномерно и достигается оптимальная температура. Инфракрасные обогревательные лампы создают чрезвычайно чистый, безопасный и эффективный источник тепловой энергии.

Лампы

из рениевых сплавов обеспечивают быстрое тепловое реагирование на полную излучаемую мощность в течение 100 миллисекунд.

В дополнение к лампам для полупроводниковой промышленности, Rhenium Alloys поставляет многие другие специальные галогенные инфракрасные (ИК) лампы для коммерческого и промышленного применения.У нас есть возможности и опыт для производства по спецификациям клиентов нового оборудования и / или любых специальных ламп.

У нас есть много продуктов с галогенными лампами, которых нет в списке в Интернете. Мы можем поставить лампы практически для любого применения. Свяжитесь с нами по адресу [email protected] с вашими конкретными потребностями или если вам требуется дополнительная информация по галогенной лампе.

Характеристики и преимущества рениевых кварцевых инфракрасных галогенных ламп

  • Обеспечивает быстрое тепловое реагирование
  • Преобразует 90% потребляемой электроэнергии в инфракрасное излучение
  • Высокие стандарты качества обеспечивают превосходные долговечные лампы
  • Кварцевые лампы — это высокотемпературные источники тепла с потенциально высокой концентрацией лучистой энергии — когда лампы установлены близко друг к другу — обеспечивают максимальную удельную мощность оборудования и время обработки.Высокая температура вафли за очень короткое время и короткий технологический цикл.

Приложения для оборудования

  • CVD Химическое осаждение из паров
  • Осаждение поликремния
  • Эпитаксия / эпитаксиальная обработка
  • RTP Быстрый термический процесс
  • Окисление
  • Отжиг ионных имплантатов

Инструкции по обращению с кварцевыми галогенными лампами

Ожоги при таких температурах могут быть серьезными.

  • Не прикасайтесь к кварцевой галогенной лампе голыми руками. Соли и масла на руках могут вызвать расстекловывание, которое может разрушить кварцевый корпус и снизить производительность лампы.
  • Если кварцевый корпус загрязнен, протрите безворсовой тканью и спиртом.
  • Поскольку температура лампы превышает 600 градусов, не трогайте лампы до тех пор, пока они не остынут.

Правильный выбор нитей для металлизации вольфрама для ваших потребностей в тонкопленочных покрытиях

Rhenium Alloys — основной поставщик металлизирующих нитей для вакуумной металлизации и выпаривания.Они разработаны для нанесения надежных тонкопленочных покрытий на отражатели автомобильных ламп и для различных декоративных применений в бытовой технике, специализированном оборудовании, косметике и многом другом.

Мы предлагаем катушки самых разнообразных конструкций: однониточные … трехпрядные … с алюминиевым сердечником или без него … и открытого или закрытого типа. В дополнение к популярной катушке на ножках «Z», мы предлагаем множество других стилей, включая конфигурации спиралей и конструкции с коническими и цилиндрическими корзинами.

Стандартный размер проволоки — 3/030, но доступно множество других размеров.

Исключительно высокое качество наших вольфрамовых нитей обеспечивает отличную равномерную теплопроводность, обеспечивая надежную работу и долгий срок службы.