Галогеновые лампы это: Галогенные лампы – это экономично и долговечно!

Галогенные лампы – это экономично и долговечно!

Содержание:

1. 1. Что такое галогенная лампа?
2. 2. Плюсы и минусы изделий
3. 3. Плюсы
4. 4. Минусы
5. 5. Подробно о видах
6. 6. Для тех, кто еще сомневается

В последнее время в жилых помещениях и на объектах коммерческого назначения все чаще на смену обычным лампам накаливания приходят современные источники света. Почему? Во-первых, из-за низкой энергоэффективности ламп накаливания. На освещение затрачивается большое количество электроэнергии. При этом одна лампа из общего числа потребляемой мощности только 5% задействует на освещение, а 95% уходит на ее нагрев. Во-вторых, со временем стеклянная колба темнеет из-за оседания на ее стенках частиц вольфрама. Это делает освещение слабее. В-третьих, служат лампы накаливания не более 1000 часов, а многие из них перегорают сразу после замены, например, из-за перенапряжения. И даже невысокая цена ламп накаливания не удерживает потребителей от их замены на лампы другого вида, например, галогенные.

Подсветка подвесного потолка, точечные светильники кухонного гарнитура, настольная лампа или уличный прожектор – везде можно устанавливать галогенные лампы. Стоит отметить, что, кроме сторонников, имеются и противники данного вида ламп, которые говорят об их небезопасности и низкой эффективности. Не верьте мифам! Давайте разберемся детально в том, как устроены галогенные лампы, какие виды изделий существуют и действительно ли их можно смело применять для интерьерного освещения. Начнем с главного.

Что такое галогенная лампа?

Данное изделие состоит из колбы, в которой, как и в лампе накаливания (ЛН), находится нагревательная спираль из вольфрама. Пространство внутри заполнено буферным газом с добавлением галогенов, в частности, паров брома, хлора, фтора и йода. Они снижают испарение вольфрама с нити накала в процессе ее нагрева. Это препятствует потемнению колбы и увеличивает ресурс работы лампы в 3 – 5 раз, по сравнению с ЛН. Испаряемые с тела накала частицы вольфрама возвращаются на спираль, что способствует увеличению температуры ее нагрева, а следовательно, и интенсивности свечения. По спектру цветовая температура ламп галогенного типа близка к абсолютно черному телу, то есть составляет 2700 – 3000 К. Это качество наделяет изделия хорошей цветопередачей и позволяет отлично подсвечивать объекты теплых тонов. Стекло колбы может быть прозрачным или матовым, в зависимости от этого свет будет ярким или приглушенным.

Для справки: абсолютно черным телом принято считать такое физическое тело, которое поглощает направленное на него электромагнитное излучение, при этом ничего не отражает.

Сегодня выпускают галогенные лампы, обладающие различной мощностью и рассчитанные на разное напряжение. Существуют низковольтные изделия, предназначенные для работы от электросети с питающим напряжением в 12 или 24 В. При их подключении к сети с напряжением 220 В требуется понижающий трансформатор. Высоковольтные лампы работают напрямую от однофазной электросети.

Плюсы и минусы изделий

Интерес к галогенным лампам, как к новому явлению в современном освещении, очень велик со стороны и тех, кто хочет установить их у себя в квартире, и владельцев объектов коммерческого назначения. Изучая информацию в интернете, на форумах, спрашивая консультантов в магазинах электротехники, они слышат множество как положительных, так и отрицательных отзывов. Окончательно запутавшись, уже начинают сомневаться, так ли целесообразно использование галогенных ламп. Объективное мнение можно сложить, только самостоятельно оценив все плюсы и минусы изделий. Вы тоже сомневаетесь? Принять окончательное решение вы сможете, взвесив все «за» и «против», которые мы приведем.

Плюсы

• Компактность – по сравнению с ЛН, корпус галогенных ламп более миниатюрный, что позволяет устанавливать их в точечных плафонах подвесных потолков и мебели. Также это отличная альтернатива энергосберегающим  лампам, которые по своим габаритам подходят далеко не под все плафоны.
• Хорошая светоотдача – данный показатель у изделий галогенного типа составляет 15 – 22 лм/Вт, тогда как у ламп накаливания он находится в пределах 7 – 17 лм/Вт. Чем выше это значение, тем эффективнее и экономичнее будет освещение.
• Долгий срок службы – ресурс галогенных ламп составляет от 2000 до 4000 часов, что в 2 – 4 раза выше, чем у ЛН. Если использовать устройство плавного включения, то можно продлить время работы до 8000 – 12 000 часов.

Минусы

• Чувствительность колбы к загрязнениям – при установке галогенных ламп не рекомендуется дотрагиваться до стекла пальцами. В результате остаются потожировые следы, которые при нагреве могут вызвать потемнение. Лучше брать лампочку через салфетку или в чистых перчатках.
• Высокий нагрев колбы – избежать получения ожогов можно, установив лампы таким образом, чтобы не было вероятности соприкосновения человека с нагретой колбой. Также не следует допускать нагрева лампой различных поверхностей.
• Возможные трудности с монтажом – не всякую галогенную лампу удастся вкрутить в  светильник и сразу же включать его. Низковольтным изделиям требуется подключение через понижающий трансформатор. Также для продления ресурса работы таких изделий бывает необходимо устройство плавного включения.

Стоит отметить, что описанные недостатки станут для вас несущественными, если знать, как использовать галогенные лампы, и соблюдать рекомендации по установке. Преимущества же сделают эти изделия универсальными. Их применяют в бытовом освещении, автомобильной оптике, декоративной подсветке, осветительной фотоаппаратуре, промышленных прожекторах и т.д. Нас же интересуют те, что предназначены для интерьерной и архитектурной подсветки и освещения. О них пойдет речь далее.

Подробно о видах

Допустим, вы планируете заменить все осветительные приборы в квартире на модели с галогенными лампами или ищете мощный источник света для освещения рабочей площадки. Вариантов установки может быть два: лампа вставляется в осветительный прибор на место обычной лампы накаливания или приобретается специальная осветительная техника с возможностью установки только галогенных ламп. Независимо от того, какой из вариантов вы предпочтете, необходимо знать, какие изделия в каких случаях используются, какие у них типы цоколей и особенности конструкции. Прочитайте информацию в таблице, и для вас не составит труда подобрать галогенную лампу для конкретных задач и условий эксплуатации.

 

Тип лампы	Описание
Линейная	Имеет длинную колбу из кварцевого стекла, с обеих сторон которой находятся выводы с цоколями типа R7S. Внутри по всей длине колбы заключена нить накала, которая крепится на специальных проволочных кронштейнах. Длина корпуса может быть от 78 до 118 мм. Главной особенностью является очень яркий свет, поэтому обычно такие лампы применяются для уличного освещения и архитектурной подсветки, например, устанавливаются в прожекторах
С внешней колбой	Галогенная лампа заключена внутрь колбы, которая по виду напоминает лампу накаливания. Это помогает защитить ее от прикосновений и, как следствие, от потемнения. Выпускаются изделия с типом цоколя Е14 и Е27, поэтому являются заменой энергосберегающим и лампам накаливания в бытовых светильниках, настольных лампах, люстрах и т.д.
С отражателем	Их еще называют лампами направленного света. Корпус представляет собой полусферу, на внутренних стенках которой находится светоотражающий материал, за счет которого формируется направленный световой поток. В центре установлена колба с заключенной внутри нитью накала. Корпус может быть с защитным стеклом или без него. Для отведения тепла от колбы в изделиях применяются алюминиевые или интерференционные отражатели. Наиболее практичны IRC-лампы, в которых за счет отражения инфракрасного излучения обратно на нить накала исключается нагрев стенок колбы. Это способствует уменьшению энергопотребления и увеличению ресурса лампы. Выпускаются лампы с отражателем для низковольтных осветительных приборов (типы цоколя GY4; GZ4; GU4; GX5,3; GU5,3; GY6,35) и высоковольтных (типы цоколя Е14; G9; G10)
Капсульная	Ее корпус – это  миниатюрная капсула, в которой заключена спираль накала. На конце капсулы расположены металлические выводы для крепления в патрон. Различаются такие изделия по типу цоколя: G4; G5,3; G9. Устанавливаются такие лампы в приборах, используемых для интерьерной подсветки, например, точечных светильниках, встроенных в мебель, и гипсокартонные конструкции. Иногда их применяют и в приборах бытового освещения

Если вы ищете галогенные лампы для установленной осветительной техники общего назначения, то следует подбирать лампы по типу цоколя. Когда стоит вопрос о монтаже подсветки с нуля или покупке галогенных осветительных приборов, исходить нужно из конкретных задач и уже в соответствии с ними подбирать конкретные модели и лампы к ним.

Для тех, кто еще сомневается

Все до сих пор не уверены, подойдут ли галогенные лампы для решения ваших задач? Тогда посчитайте, сколько раз в год вам приходится менять обычные лампы накаливания, например, в люстре. Кроме денежных затрат на покупку новых ламп, это еще и масса неудобств – приходится подниматься на высоту, выкручивать перегоревший элемент и вкручивать новый. Особенно если высота потолка более трех метров, и замена ламп заставляет в прямом смысле попотеть. С галогенными лампами такие ситуации будут возникать гораздо реже. Заменять лампочки в люстре вы будете, например, не три раза в год, а раз в три года.

Широкий диапазон мощности выпускаемых изделий галогенного типа делает их универсальными – в точечный светильник подвесного потолка можно установить лампочку на 35 Вт, в промышленный прожектор – на 150 Вт. Заменив обычные лампы на галогенные, можно сэкономить до 50% электроэнергии, затрачиваемой на освещение. Согласитесь, это не так уж мало! Несмотря на то что галогенные лампы дороже ламп накаливания, по цене они гораздо доступнее люминесцентных и светодиодных аналогов. Их можно смело назвать золотой серединой по соотношению цены и срока службы. Если вы не готовы поменять все осветительные приборы на галогенные, можете заменить для начала только лампочки и подсчитать, сколько денег на оплате счетов вы сэкономите.

Уже готовы купить галогенные лампы? Тогда выбирайте их на нашем сайте и делайте заказ. В каталоге вы найдете изделия, различающиеся по мощности, типу цоколя и напряжению, а также понижающие трансформаторы для низковольтных ламп. Оформляйте заказ через сайт или звоните по телефону 8-800-333-83-28.

Виды галогенных ламп и их особенности

Виды галогенных ламп и их особенности

Из всех современных источников света галогенные лампы обладают наиболее качественной цветопередачей. Кроме того, галогенные лампы отличаются большой яркостью и направленным излучением. Их, конечно, только условно можно назвать энергосберегающими, тем не менее, по сравнению с лампами накаливания они имеют в несколько раз большую световую отдачу и удвоенный срок службы.

Существует очень много различных галогенных ламп. В этой статье мы познакомимся с их основными видами  и особенностями.

Все галогенные лампы условно делят на две больших группы: лампы низкого напряжения (низковольтные) – до 24 В и лампы сетевого напряжение – 220 В. Кроме этого, галогенные лампы различаются по конструкции и назначению.

Основные виды галогенных ламп:

1. Линейные галогенные лампы.

Это самый старый тип галогенных ламп, которые были созданы еще в 60-х годах прошлого века. Лампы представляют собой кварцевую трубку с выводами с обеих сторон. Нить накала поддерживается в лампе с помощью специальных кронштейнов из проволоки.

Лампы при своих небольших размерах имеют очень приличную мощность – 1 – 20 кВт. В помещениях такие лампы не используются из-за очень высокой яркости и большой потребляемой мощности. Основная их область применения – прожекторное освещение. Существуют современные линейные галогенные лампы заливающего света, которые используют не только в наружном, но и во внутреннем освещении. Эти лампы отличаются повышенной ударопрочностью.

Линейная галогенная лампа

Лампы выпускаются стандартной длины. Наиболее популярны галогенные линейные лампы длиной 78 и 118 мм. Большинство линейных галогенных ламп требуют обязательного горизонтального размещения в пространстве. Современные линейные галогенные лампы выпускаются двухцокольными с цоколем R7s (размещен с двух сторон лампы).

2. Галогенные лампы с отражателем (галогенные лампы направленного света).

Такие лампы выпускаются в стандартных типоразмерах – MR8, MR11 и MR16. Самый популярный типоразмер галогенных ламп – MR16 (диаметр колбы 50 мм). Галогенные лампы с отражателями характеризуются различными углами излучения.

Лампа состоит из миниатюрной колбы со специальным отражателем (рефлектором). Отражатели перераспределяют световой поток лампы в пространстве. Сама галогенная лампа расположена по центру отражателя.

Галогенная лампа с отражателем

Галогенные лампы с отражателем лампы обычно используют при организации точечного направленного освещения. Обычно их встраивают в подвесные и натяжные потолки, причем правильно рассчитав количество ламп, их можно применять не только в целях подсветки, но и для организации общего освещения. Такие лампы обеспечивают высокую электробезопасность. Они должны подключаются через специальный электронный или электромагнитный трансформатор.  Электронные трансформаторы для галогенных ламп используются намного чаще.

3. Капсульные (пальчиковые) галогенные лампы. 

Такие лампы имеют очень миниатюрные размеры и представляют собой небольшую капсулу с выводами. Они выпускаются с поперечными и продольными телами накала. Такие лампы могут использоваться в открытых светильниках без защитных стекол. В основном они применяются для встроенных в мебель и в потолок светильников, для декоративной подсветки. Существуют модели светильников общего освещения с капсульными галогенными лампами.

Капсульные галогенновые лампы

Возможные виды цоколей для капсульных ламп: G4, G5,3, GY6,35. Капсульные галогенные лампы сетевого напряжения обычно имеют цоколь G9 (расстояние между штырьками 9 мм). Они используются для декоративной подсветки, и иногда в светильниках для общего освещения.

В этой статье описаны только основные виды галогенных ламп. Безусловно, производители источников света не стоят на месте и каждый год совершенствуют выпускаемые галогенные лампы, а также создают их новые разновидности, что и подтверждается постоянным обновлением нашего ассортимента в каталогах!

Преимущества галогенной лампы TM Econ: 

• Высокая степень световой отдачи;
• Срок службы в 2 раза превышает показатели обычной лампы;
• Высокий уровень цветопередачи;
• Значительная экономия электроэнергии;
• Производят яркий и ровный свет, без нагрузки на глаза.

Галогеновые лампочки накаливания | Галогенные лампы

Разновидности галогенных ламп накаливания.

Галогенные лампы сегодня обладают наиболее качественной цветопередачей из всех существующих источников света. Они яркие и обладают направленным излучением, имеют в несколько раз большую световую отдачу и удвоенный срок службы, чем лампы накаливания.

Основные достоинства галогенных ламп

Галогенные лампы являются источниками искусственного освещения нового поколения. Название получили от галогенов. Это смесь газа, паров фтора, йода, брома, хлора. Галогены сокращают испарение вольфрама, поэтому лампа служит дольше, примерно в два раза. В них применяют кварцевое стекло. Оно имеет фильтрующее нанесение, которое предохраняет от ультрафиолетовых лучей. Тепловое излучение выводят за пределы поверхности, которую освещают. Яркость излучения регулируют отражателями. У них различная форма и диаметр.

Типы галогенных ламп:

1. Капсульные галогенные лампы — это революционно новая концепция светильников. Их компактные размеры — до 10 мм в диаметре — при высокой светоотдаче и высокой цветопередаче позволяют использовать такие лампы во всех сферах жизни — от освещения офисов до точечной подсветки домашнего уголка для чтения. Средний срок службы таких ламп — 4000 часов. Цоколь штырьковый, цифра, следующая за буквой, означает расстояние между штырьками. Для работы с представленными в каталоге капсульными лампами может потребоваться трансформатор.

2. Линейные галогенные лампы — это прямой аналог стандартных трубчатых галогенных ламп. Нить накаливания в виде спирали и бесцветная трубка из кварцевого стекла, два цоколя. Держатели нити накаливания очень прочные, им не страшны механические воздействия. Лампочки мощностью 500 Вт, располагают по своему усмотрению, а большей – только горизонтально. Они сохраняют естественное белое свечение, отлично передают цвет. Их можно мгновенно перезапустить и отрегулировать яркость свечения. В них значительно снижено количество выбросов CO2 и теплопроизводительность. Поэтому такие лампы можно использовать для акцентирования отделки помещений, подсветки уличных дорожек, садов, офисных помещений, музеев, картинных галерей, квартир, а также для освещения автостоянок, рекламных щитов, производственных и строительных объектов и даже проезжей части — светят они очень ярко. Служат 2000 часов.

3. Лампы галогенные с отражателями подходят для направленного и общего освещения, и еще их встраивают в мебель. Ассортимент очень широк — в нашем каталоге вы можете подобрать лампу с подходящим вариантом цоколя и размерами. Цветовая температура галогеновых ламп в среднем составляет 2700K (желтый свет).

4. Галогенные лампы с параболическим стеклянным отражателем. Он покрыт алюминием. Лицевая сторона стеклянной поверхности рифленая. Она способствует созданию эффекта «искрения» света, охраняет лампу от пыли и контакта с руками людей. Подобные лампы освещают общественные и жилые здания.

Особенности галогенных ламп:

1. Используют мало электроэнергии, а дают максимальное освещение.

2. Длительный срок эксплуатации.

3. Широкий ассортимент, нестандартные формы и размеры светильников позволяют создавать интерьер любого стиля.

4. Галогенные лампы устойчивы к изменениям атмосферного давления, перепадам температур.

5. Имеют большую яркость, способны передавать различные цветовые оттенки, распространять свет на большие площади.

6. Длительный срок эксплуатации позволяет использовать их в сушильных камерах, холодильниках и другой технике.

7. Миниатюрные конструкции этих ламп помогают в ремонте техники, где есть труднодоступные места.

8. Галогенные лампы безопасны и надежны даже при пониженной влажности.

Отличаются галогенные лампы от обычных аналогов способностью сохранять яркость на протяжении всего периода эксплуатации. Свет у них яркий ровный, сравним с естественным освещением. При таком свете сохраняется натуральный цвет обоев, стен, мебели, кожи человека.

Галогенные лампы производства компании Osram представлены также в классической и форме мини свечей. У них такой же приятный свет, как и у ламп накаливания, и моментальная подача всей мощности светового потока без задержки на розжиг. Средний срок службы — 2000 часов.

Лампы Osram Halolux используются в работе бытовых холодильников и профессионального холодильного оборудования, светят чистым естественным галогенным светом (около 2 900 K).

Модель Osram Halolux с цоколем B15d — это компактные галогенные лампы для использования в миниатюрных светильниках. В нашем каталоге на сайте shop220.ru доступен широкий выбор галогенных ламп.

Галогенные лампы: принцип действия, классификация и ключевые преимущества

Галогенные лампы— это отличная альтернатива светодиодным и люминесцентным светильникам. Такие источники освещения сохраняют принцип экономного потребления электрической энергии, излучая при этом сбалансированный поток света и не требуя соблюдения правил утилизации. У ламп данного типа существует огромное количество преимуществ, делающих их эксплуатацию чрезвычайно выгодной. Однако есть и недостатки.

Конструктивно галогенные лампы представляют собой традиционные лампы накаливания, в которых используется нить из вольфрама особой марки. Главным же отличием является заполнение колбы смесью кислорода и инертного газа с галогеносодержащими компонентами (как правило, это соединения йода и брома). Работа этих источников освещения базируется на испарении вольфрама с нити накаливания, который галогены переносят обратно на спираль. Там под воздействием температуры соединения распадаются, выделяя свет. Это обеспечивает таким лампам ключевые преимущества: во-первых, стенки колбы не темнеют, поскольку вольфрам возвращается на спираль, а во-вторых, происходит регенерация нити, что увеличивает эксплуатационный ресурс.

Преимущества и недостатки галогенных ламп

Конструктивные особенности галогенных ламп и специфика применяемых материалов обеспечивают изделиям ряд ключевых достоинств и недостатков, которые следует рассмотреть с точки зрения критериев эксплуатации.

К преимуществам относятся:

1. Экономичность. Благодаря высокому давлению, хорошим рабочим характеристикам вольфрама и удержанию основной части тепла в колбе светоотдача галогенных ламп обеспечивается в пределах от 15 до 22 лм/Вт (при 12 лм/Вт у обычных ламп накаливания). При одинаковой мощности энергопотребление у таких источников снижено в два раза.
2. Срок службы. За счет частичного восстановления спирали, эксплуатационный ресурс галогенных ламп составляет от 2 до 5 тысяч часов.
3. Качество излучаемого света. Светильники, работающие на основе галогена, генерируют излучение, максимально близкое по спектральному составу к дневному. По данному параметру они обходят даже люминесцентные и светодиодные лампы. Даже при сильном нагревании у «галогенок» цветопередача сохраняется в диапазоне Ra 99–100.
4. Размеры. Возможность создания энергоэффективных, но при этом компактных источников освещения, сыграла значительную роль в высокой популярности галогенных ламп. Лаконичность размеров позволяет им соответствовать любым требованиям современного дизайна интерьеров, когда свет устанавливается при устройстве натяжных и подвесных потолков, а также других конструкций. Кроме того, за счет компактности их можно использовать даже в автомобилях.

Кроме того, галогенные лампы совместимы с диммитирующими приборами (регулирующими освещенность) и отличаются высокой безопасностью работы в различных условиях, включая избыточную влажность.

Недостатков у галогенных ламп мало, но они все же имеются. Минусы, в первую очередь, связаны с высокой температурой нагрева колбы, что создает риски возгорания или оплавления. Кроме того, малейшее загрязнение поверхности может вывести элемент из строя.

Виды галогенных ламп

Сегодня галогенные лампы представлены широким разнообразием моделей и конструкций. Так, различают линейные источники, изделия с внешней колбой и источники направленного света. Кроме того, встречаются капсульные варианты — миниатюрные светильники, специально предназначенные для низковольтных сетей. Такая вариативность конструктивных и технических исполнений обеспечивает галогенным лампам достаточно широкую сферу применения.

Их преимущества удовлетворяют запросам как при организации обычного освещения, так и для решения сложных дизайнерских задач с наличием регулирующей электроники и цепей управления. При этом сохраняется экономичность, долговечность и безопасность галогенных ламп.

Принцип работы галогенной лампы. Преимущества галогенных ламп

Как работает галогенная лампа?

Галогенная лампа является разновидностью лампы накаливания. И не просто разновидностью, а улучшенной версией.

Как и у обычной лампы накаливания, принцип работы галогенной лампы заключается в производстве видимого света за счет раскаленной вольфрамовой спирали. Но сильно нагретая спираль постепенно теряет молекулы — металл буквально испаряется.

На самом деле спираль не разогревается до температуры, обеспечивающей максимальное свечение, потому что в таком случае потеря молекул приняла бы просто катастрофический масштаб — спираль испарилась бы за считаные секунды. Другими словами, эффективность обычных ламп накаливания была специально ограничена, чтобы продлить срок их службы.

Так в чем же разница между обычной и галогенной лампой накаливания?

У галогенной лампы есть преимущество: галоген. То, чего так не хватает обычной лампе накаливания. К инертному газу, заполняющему колбу, добавляется немножко галогенов — как правило, йода или брома.

В стандартной лампе накаливания молекулы, испарившиеся со спирали, навсегда потеряны для освещения. Они, конечно, не смогут проникнуть наружу, но и вернуться на спираль у них тоже не получится. Они завершают свою жизнь на внутренней стороне стекла. Вы, наверное, замечали, каким тусклым и желтым становится свет долго проработавших ламп. А вот в галогенной лампе тот самый галоген помогает молекулам металла вернуться на спираль и снова приносить пользу. На этом и основан принцип более эффективной работы галогенной лампы.

У галогенной лампы по крайней мере три преимущества перед обычной лампой накаливания

• Во-первых, испарившиеся молекулы, возвращенные обратно на спираль, продляют ей жизнь.
• Во-вторых, тот факт, что спираль сохраняет свою первоначальную массу (ну почти), позволяет нагревать ее до оптимальной температуры для получения хорошего яркого белого света.
• В-третьих, все это приводит к более эффективному использованию электрической энергии.

Горячая штучка

Если вы когда-либо подносили руку слишком близко к работающей или недавно выключенной галогенной лампе, или даже случайно касались ее поверхности, то знаете, что эти лампы реально очень горячие. Но тем не менее они производят больше света, чем тепла, по сравнению с обычными лампами накаливания.

Причина столь высокой температуры — спираль, раскаленная до предела и к тому же расположенная очень близко к стенкам колбы. В таком большом объеме, как у обычной лампы накаливания, галоген бы просто не работал. Именно поэтому для пущей эффективности галогенные лампы часто имеют форму трубки. Колба у галогенной лампы не просто меньше, она еще и сделана из кварцевого стекла, а не обычного, которое не выдержало бы таких суровых условий.

Кто придумал все эти фишки?

Это случилось около полувека назад. Первый патент на галогенную лампу был выдан в 1959 году Элмеру Фридриху (Elmer Fridrich) и Эммету Уайли (Emmett Wiley) — это как раз была лампа, имевшая форму трубки. Годом позже Фредрик Моби (Fredrick Moby), инженер General Electric, запатентовал лампу привычной нам грушевидной формы со стандартным цоколем, как у обычной лампы накаливания.

Что-нибудь еще?

Вам стоит уяснить одну важную вещь: обращайтесь с галогенными лампами очень осторожно, причем не только когда они включены. Присутствие любых посторонних веществ на поверхности колбы может привести к ее неравномерному нагреву и разрушению. Очень громкому и с множеством разлетевшихся осколков. А это неприятно еще и с финансовой точки зрения — галогенные лампы обычно стоят недешево. Поэтому никогда не трогайте их голыми руками — используйте перчатку, салфетку, носок, в конце концов (все чистое, естественно). Соблюдайте это простое правило и свет галогенных ламп будет дарить вам радость еще очень долго.

Галогеновые или светодиодные лампы

Грамотно созданное освещение позволяет придать любому интерьеру дополнительной игры красок, увеличивает пространство и облегчает различную работу на протяжении дня и вечера. Сегодня большинство потребителей уже отошли от использования лампочек накаливания в своих светильниках. Однако вопрос, какую лампу лучше приобрести домой остаётся актуальным. Основное лидерство на рынке разделяют между собой галогеновые лампочки и светодиодные. Первые – схожи с обычными лампами по принципу нагрева, однако спираль окружается парами галогена. Вторые лампочки излучают свет благодаря группе светодиодов, связанных микросхемой.

Содержание:

Особенности светодиодов

Светодиодные лампочки успели завоевать огромную популярность на рынке. Такой аксессуар качественного производства отличается невероятной надёжностью, а значит, срок службы у одной лампы более чем достаточный. Считается, что светодиоды могут функционировать от 10 до 100 тысяч часов подряд.

Как свидетельствуют отзывы пользователей, светодиодные лампочки можно считать весьма экономичными. В сравнении с лампами накаливания затраты на энергию снижаются в несколько раз. Кроме того, лампы на светодиодах совсем не выделяют тепла, а значит, они безопасны даже при использовании потолочных люстр, которые довольно близко примыкают к полотну.

Преимуществом светодиодной лампочки является и тот факт, что сегодня модельные линейки предлагают огромный цветовой спектр. Таким образом, можно подобрать свет, который максимально близок к солнцу, или же выбрать что-то гармоничное для оригинального интерьера и дизайна светильника. Кстати, сами лампочки тоже могут иметь самые разные расцветки.

Лампы на светодиодах, в отличие от ламп «дневного света», не мерцают даже при длительном сроке эксплуатации. А это положительно сказывается на зрении потребителя. В итоге можно получить равномерное и яркое освещение, которое к тому же будет ещё и полезным. Стоит также отметить разнообразие форм светодиодных лампочек при сохранении компактных размеров. Сегодня можно встретить даже квадратные лампы, которые станут достойным украшением любой люстры.

Светодиодные лампочки также хороши бесшумной работой, мгновенным зажиганием при включении и отсутствием каких-либо вредных химических веществ в составе. Они не боятся низких или высоких температур окружающей среды, перепадов напряжения. Кроме того, им не страшны механические воздействия и вибрация. Достоинством такой лампы является также отсутствие необходимости специальной утилизации.

Главным минусом светодиодных лампочек всегда считается их высокая стоимость. Конечно, большая цена окупается за счёт качества, но даже удобные галогеновые лампы потребуют меньших финансовых затрат.

Галогеновая лампочка

Источники света галогенового типа борются за лидерство со светодиодными лампочками не случайно. Во-первых, галогеновая лампа очень яркая, поэтому её выгодно использовать в маленьких помещениях для зрительного увеличения пространства. Во-вторых, у таких лампочек высокая светопередача, что делает процесс освещения комнат действительно эффективным. Такая особенность обусловлена именно парами галогена. Время непрерывного горения у лампочек этого типа составляет 2 000 – 2 500 часов.

Как отмечают покупатели, галогеновые лампочки очень удобно устанавливать и демонтировать за счёт компактных размеров. Кроме того, они не реагируют на сетевые колебания, т.е. не ломаются от перепадов напряжения. И, конечно же, срок их работы существенно больше времени функционирования простой лампы накаливания. Безусловным преимуществом является и низкая стоимость галогеновых источников света.

Выбирая, какие лампочки подходят для дома лучше, нельзя не учитывать недостатки галогеновых ламп. К сожалению, минусов здесь немного больше, чем в случае со светодиодами. Так, эти лампы весьма чувствительны к жировым загрязнениям. Пятна на стекле быстро выгорают, и на этих местах остаются некрасивые потемнения. Кроме того, от такой грязи постепенно нагревается колба, что может спровоцировать поломку. Поэтому не следует забывать монтировать галогеновые лампочки только с помощью сухих салфеток.

Также необходимо отметить, что галогеновая лампа будет очень сильно нагреваться. Это ставит ряд ограничений по использованию бумажных или тканевых абажуров. А в случае с натяжным потолком такие лампочки вообще пожароопасные, поэтому лучше их не выбирать. Если же полотно необходимо совместить с галогеновыми лампами, следует использовать термостойкую прокладку.

Галогеновые лампочки бывают по 220В и 12В. Первый тип стоит меньше денег, потому что для работы не требуется дополнительных трансформаторов. Но в таком случае без стабилизатора нет 100%-ной гарантии защиты от перепадов в сети. К сожалению, как показывают отзывы потребителей, лампы с галогеном часто выходят из строя в помещениях с повышенной влажностью, т.е. в кухнях и ванных. К резким изменениям температуры такие источники света бывают не готовы.

О конкретных моделях

Лампочки на основе галогена существуют в нескольких разновидностях. Во-первых, это очень давно известные линейные модели. Такие кварцевые трубки применяют, в основном, для наружного освещения. У этого типа ламп есть и более современный поток – лампочка заливающего света. Её можно использовать в домашних условиях, но лучше держать в горизонтальном положении. В противном случае срок службы лампы сильно уменьшится. Во-вторых, модельный ряд галогеновых лампочек представлен вариантами с внешней колбой. Они могут иметь классическую форму, напоминать свечки, быть изготовленными из матового и даже цветного материала. Именно эти лампы чаще всего потребители выбирают для домашнего освещения. Не менее популярными являются лампочки с отражателями, которые помогают создавать подсветку. Для воплощения дизайнерских идей выпускают также капсульные галогеновые лампы, чей внешний вид максимально разнообразен и оригинален. Основными производителями всех категорий лампочек на галогене являются такие крупные европейские бренды, как Osram, Philips, Delux. У такой продукции самый долгий срок службы и мощный световой поток.

Светодиодные лампочки можно разделить на модели общего назначения, обладающие рассеянным дневным светом, а также лампы направленного света. Кроме того, выделяют линейные лампочки на диодах, которые оснащены поворотным цоколем. Если рассматривать лампы по мощности, то, например, модели с питанием 12В чаще всего выступают заменой галогеновым лампочкам. Самыми надёжными светодиодными лампочками сегодня считаются также модели от Philips и Osram. Преимущество таких ламп ещё и в том, что их реальные характеристики всегда указаны на упаковке, поэтому покупателя никогда не обманывают. Если же учитывать соотношение цены и качества, то в качестве популярных моделей на диодах следует отметить лампочки под марками Navigator, Gauss, Wolta.

Сравнение ламп

Чтобы понять, какой источник света будет лучше, следует обратиться сразу к нескольким критериям. Для начала стоит сравнить принцип работы лампочек. Светодиодные модели действуют по типу полупроводников, поэтому в свет превращается максимальная часть энергии. Галогеновые лампочки работают так же, как и лампы накаливания, поэтому они в принципе являются просто их качественной заменой. Поэтому лампы на светодиодах могут иметь разное наполнение колб (ведь свет исходит из диодов), а лампы накаливания содержат инертный газ или вакуум. Отсюда и вырастает такое преимущество светодиодных лампочек, как отсутствие химических составляющих.

В процессе свечения галогеновые лампочки нагреваются до 150°С, поэтому для натяжных потолков они не подойдут. У световых диодов теплоотдача минимальная – 50°С. По этой причине лампочки можно использовать для любого вида покрытия и самых разных светильников. Кроме того, обращать внимание нужно и на распределение электроэнергии с её потреблением. В случае галогеновых лампочек больше всего энергии потребляется нитью накаливания. Однако данный показатель всё равно на 20-50% ниже, чем у обычных ламп, и это огромный плюс. Светодиодные источники всю энергию направляют на образование фотонов, но потребление электричества в этом случае минимальное – в 8-10 раз меньше, чем у лампочек накаливания. Поэтому для экономии лучше приобретать именно такие лампы с диодами.

В большинстве случаев галогеновые и светодиодные лампочки используют как альтернативу устаревшим моделям накаливания. Поэтому стоит учитывать, что для замены лампы в 100 Ватт потребуется одна лампочка на диодах с мощностью 10 Ватт или лампа мощностью в 60 Ватт с галогеном. Что касается яркости, то она в обоих случаях практически одинаковая – 700-800 Lm. Время достижения максимальной яркости у ламп тоже не различается, поскольку им достаточно 2-3 секунд. При этом у led-лампочек световой поток бывает с множеством оттенков, а галогеновые лампы обладают тёплым светом с белой тональностью.

Если рассматривать ограничения, то светодиодные лампочки не подходят для равномерного распределения света. Они дают, в основном, направленный поток, который иногда приводит к «пятнистости». Кроме того, led-лампа подразумевает применение различных выпрямителей, стабилизаторов и трансформаторов. Если их нет, а источник питания или система охлаждения не вызывают уверенности, лучше отказаться от подобных лампочек. Что касается ламп на галогенах, то их не нужно использовать в пожароопасных люстрах. К тому же они излучают небольшое количество ультрафиолета, тогда как светодиодные модели считаются самыми экологичными.

Для долгой и безопасной работы своего светильника лучше выбирать лампочки на диодах, тем более, если потолок в доме – натяжной. Но у галогеновых ламп тоже есть одно важное преимущество – цена, которая в 5 раз меньше стоимости светодиодных вариантов. Поэтому если вы только переходите с лампочек накаливания на другие модели, в целях экономии денег можно попробовать и лампы на галогене. К тому же, если учитывать стоимость обоих типов при расчёте светочасов, получается примерно одинаковый результат.

Галогенные лампы и их блоки защиты

Сегодня мы с вами поговорим о том, как защитить галогенные лампы, и о том, что это такое. Галогенные лампы подвержены перегоранию в момент запуска гораздо больше других ламп. Причина кроется в принципах работы, но о них чуть позже. Представьте, что, если этот самый блок может продлить срок службы в несколько раз. Да-да это не сказка, и не просто так вам их пытаются навязать в каждом магазине. Возможно покупка такого блока не окупиться сразу, но со временем, он себя покажет. Помимо продления срока лампы, он способен поддерживать ваше спокойствие. Представьте, вы установили шикарную новую кухню, с очень хорошей подсветкой. Но через полгода, лампы в подсветке начали перегорать, обидно, не правда ли? И самое печальное, не то, что лампа стоит дорого, а то, что её нужно менять. Все это осложняется тем, что галогенные лампы очень часто имеют разные цоколи, и из-за их разнообразия, нужную лампу может быть найти не просто. Но будь блок защиты галогенных ламп установлен вместе с кухонным гарнитуром, голова бы болела гораздо меньше. Давайте теперь переходить к сути разговора.

Галогенные лампы, по своей конструкции — это обычные лампы накаливания. В галогенных лампах, как и в накаливания есть тело накала, которое и излучает свет. Обычно его делают из вольфрама. Но колба галогенной лампы заполнена парами галогенов — йода, брома и остаточного кислорода. Срок службы галогенной лампы в несколько раз больше чем источника света «Ильича». И разница в сроке службы, как раз и заключается в наличии паров галогенов в колбе лампы. Как это происходит? В момент работы лампы она сильно нагревается, и начинает испарять с поверхности тела накала вольфрам. Частицы вольфрама, при высокой температуры вступают в обратимую реакцию с йодом и бромом. Поскольку реакция обратимая, вольфрам при остывании возвращается в исходное положение. При этой реакции, вольфрам распадается на атомы, и поскольку его держит йод и бром, он не улетает далеко от нити накаливания и не оседает на внутренних стенках колбы. После выключения лампы, атомы вольфрама постепенно возвращаются на тело накала. Таким образом тело накала гораздо медленнее изнашивается. Значит лампа может работать при большей температуре, а это больший световой поток. В лампе накаливания, нить разогревается при помощи сопротивления. Вольфрамовые проводники имеют одно из самых больших сопротивлений. Сопротивление в теле начала, прямо пропорционально температуре. Это значит, что сопротивление растёт вместе с температурой, а значит увеличивается нагрузка на тело накала. Из-за этого появляется проблема перегорания ламп при запуске. В момент включения через лампу проходит серьезный ток, который практически не встречает сопротивления. А значит, когда очередной раз кто-нибудь включит свет, тело накала не выдержит и пойдёт прахом, а вместе с ним и вся лампа. Решить эту проблему можно с помощью блоков защиты галогенных ламп. Об этом уже в следующем абзаце.

Поговорим о том, что такое блок защиты галогенных ламп. Это устройство, которое обеспечивает максимально плавный пуск лампы. Помните в первом абзаце мы говорили про резкое включение? Так вот, блок защиты постепенно увеличивает мощность, и доводит её до максимальной примерно за 1–2 секунды. Это и называется плавным пуском. Такие блоки работают как с напряжением 220 вольт, так и 12. Лампы на 12 вольт будут работать с блоком защиты, только при наличии между этими двумя звеньями цепи понижающего трансформатора. Он как раз и призван понизить напряжение с 220 до 12 вольт. Блоки защиты галогенных ламп рассчитаны на определенную мощность подключаемых к ним ламп. Есть один совет по монтажу блоков защиты ламп — старайтесь не прятать их далеко. Сами по себе, блоки защиты галогенных ламп, это небольшие устройства, которые не сложно спрятать. Это можно сделать даже в подрозетнике выключателя, или в любом другом легко доступном месте. Почему? Спросите вы. Это делается для того, чтобы в случае выхода устройства из строя его можно было легко заменить. Ведь если блок защиты выйдет из строя, то скорее всего не будет гореть ни одна лампа, подключенная к нему. Из плюсов таких устройств, можно выделить пластиковый корпус. На первый взгляд кажется сомнительным, но он имеет маленький вес, а значит не перегружает конструкцию. Так же плюсом таких блоков питания является широкий диапазон рабочих температур от-5 до +40 градусов. Хорошие производители, несущие ответственность за свою продукцию, дают гарантию около года на подобные устройства. Это плюс, так как даже если устройство сгорит не из-за брака, а из-за скачков напряжения, его заменят по гарантии.

Переходим к выбору блоков защиты. Тут всего одна характеристика, но в неё стоит вникнуть основательно. Характеристика эта — мощность. Все блоки защиты галогенных ламп рассчитаны на определенную мощность, причем как на максимальную, так и на минимальную. Это значит, что блок питания имеет мощность 500 ватт, к нему не получиться подключить лампу на 25. Потому, что он не будет работать при суммарной мощности менее 50 ватт. На это внимательно стоит обращать внимание. И так же, как и случае со светодиодной лентой, стоит оставлять запас мощности процентов в двадцать. Это позволит блоку питания работать в спокойном режиме, что продлит его срок службы. А блок защиты, в свою очередь сильно продлит срок службы галогенной лампы, так как избавит ее от пускового напряжения. Блоки питания бывают на мощность от 100 до 1000 ватт. Помните, что мощность блока питания — это сумма всех ламп, а не какой-то одной.

Вот, казалось бы, как продлить срок галогенной лампе? Это же та же лампа накаливания, но с йодом и бромом, и работать ей осталось всего 2–3 тысячи часов. Но тут появляется блок защиты галогенных ламп и продлевает срок ее службы, в среднем, в четыре раза. Разве не чудо? Главное, чтобы происходило такое чудо, не стоит покупать не качественные блоки защиты. А то чудо произойдет такое, что перегорят все лампы.

До новых встреч.

Вольфрамовые галогенные лампы и газонаполненные лампы

Применение и технические примечания

Ниже представлена ​​техническая информация и информация по применению вольфрамово-галогенных и газонаполненных ламп ILT. Многие из наших ламп можно приобрести прямо в нашем интернет-магазине. Чтобы поговорить с одним из наших экспертов по лампам, узнать о индивидуальной лампе или запросить образец, свяжитесь с нами, заполнив форму здесь.

ILT предлагает большой выбор газонаполненных ламп различных размеров, цоколей и типов газа, включая T-1 3/4, цоколи G4-G10, двухштырьковые, проволочные, рефлекторы MR3 — MR11 в сборе с газами. включая галоген, ксенон, аргон и криптон

< Назад ко всем источникам света
 

Обзор ламп
 

Настройка моей лампы

Как работают галогенные лампы с вольфрамовой нитью (краткий обзор)

Вольфрамово-галогенные лампы аналогичны по конструкции обычным газонаполненным вольфрамовым лампам накаливания, за исключением небольшого количества галогена (обычно брома) в заполняющем газе.

Газообразный галоген вступает в реакцию с вольфрамом, который испаряется, мигрирует наружу и оседает на стенке лампы. Когда температура стенки кварцевой оболочки достигает приблизительно 250°С, галоген вступает в реакцию с вольфрамом с образованием галогенида вольфрама, который отделяется от стенки лампы и мигрирует обратно к нити накала.

Галогенидное соединение вступает в реакцию на нити накала, где температура около 2500°C вызывает диссоциацию вольфрама и галогена. Вольфрам осаждается на более холодных участках нити, а галоген высвобождается для продолжения цикла.

Нить накала вольфрамово-галогенной лампы служит для двух целей. Один из них предназначен для генерации света, а второй — для производства тепла, необходимого для получения температуры стен, превышающей 250°C.

Эти лампы были разработаны для поддержания требуемой температуры стенки при работе при расчетном напряжении. Снижение напряжения более чем на 10 % от расчетного, вероятно, приведет к падению температуры стенки ниже требуемых 250°С.

Испытания показали, что в большинстве случаев такое пониженное рабочее состояние не оказывает отрицательного влияния на работу лампы.К тому времени, когда температура стенки падает до точки, при которой цикл галогенов перестает функционировать, температура нити накала снижается до точки, при которой испарение вольфрама становится незначительным. Если замечено почернение стенок, следует избегать диапазона рабочего напряжения, при котором это происходит. Сжигание лампы при расчетном напряжении в течение короткого периода времени обычно может устранить почернение лампы из-за временной работы в таком диапазоне напряжений.

Однако в редких случаях у вольфрамовых галогенных ламп номинальные характеристики снижены более чем на 10 %, что может привести к неблагоприятной реакции агрессивного галогена, воздействующего на вольфрамовую нить накала, что приведет к преждевременному выходу лампы из строя.Эксплуатация вольфрамово-галогенных ламп при напряжении, превышающем расчетное, не рекомендуется, поскольку лампы обычно рассчитаны на их максимальные пределы. Температура уплотнения лампы не должна превышать 350°C, иначе произойдет окисление молибденовой ленты, что приведет к преждевременному выходу лампы из строя.

Вольфрамово-галогенные лампы являются идеальными источниками света для спектрофотометров, поскольку они обеспечивают широкополосное спектральное излучение в диапазоне от ультрафиолетового, видимого и инфракрасного до пяти микрон.Некоторый выход излучения можно получить на 320 и 340 нм. По этой причине ILT НЕ блокирует УФ-излучение наших вольфрамовых галогенных ламп.
 

Спектральное излучение для ламп накаливания с вольфрамовой нитью
 

Типы нитей

Подробная техническая информация – вакуумные, газонаполненные и вольфрамово-галогенные лампы

Вакуумные лампы (ссылка на таблицу продуктов)

Вольфрамовая нить вакуумной лампы накаливания нагревается до температуры, при которой излучается видимый свет, за счет резистивного нагрева. Нить действует как электрический резистор, который рассеивает мощность, пропорциональную приложенному напряжению, умноженному на ток через нить. Когда этого уровня мощности достаточно, чтобы поднять температуру выше 1000 градусов по Кельвину, возникает видимый свет. По мере увеличения рассеиваемой мощности количество света увеличивается, а пиковая длина волны света смещается в синюю сторону. Типичные вакуумные лампы могут иметь температуру нити накала в диапазоне от 1800 до 2700 градусов Кельвина. Свет низкотемпературных ламп кажется красновато-желтым, в то время как высокотемпературные лампы имеют более белый вид.

Вольфрамовая нить испаряется тем быстрее, чем выше температура нити. Частицы испарившегося вольфрама имеют тенденцию осаждаться на стеклянной оболочке, вызывая со временем увеличение светоотдачи. В зависимости от области применения уровень светоотдачи может быть достаточно высоким, чтобы закончить срок службы лампы. В конце концов, материал нити накаливания испарится настолько, что нить накала порвется, полностью завершив срок службы лампы. Оба этих эффекта сильно зависят от температуры нити накала, поэтому вакуумные лампы с длительным сроком службы, как правило, работают в нижней части температурного диапазона, а свет имеет желтоватый оттенок.

Электрическое сопротивление вольфрамовой нити при комнатной температуре изначально довольно низкое. Когда к лампе впервые подается электрическое питание, большой пусковой ток вызывает быстрый нагрев нити накала. Сопротивление нити возрастает до значения, в пять-десять раз превышающего сопротивление холоду, что приводит к стабилизации величины тока, потребляемого лампой, и лампе излучается стабильный световой поток. В зависимости от размера нити пусковой период может составлять от десятков миллисекунд до сотен миллисекунд.Это требование к пусковому току следует учитывать при выборе источника питания для конкретного применения лампы.

Газонаполненные лампы (ссылка на таблицу продуктов)

Газовые лампы излучают свет от нити накаливания, работающей в атмосфере инертного газа. Добавление инертного газа подавляет испарение вольфрамовой нити накаливания, что увеличивает срок службы лампы или позволяет работать при более высоких температурах при том же сроке службы.В качестве обычных газов используются азот, аргон, криптон и ксенон. Стоимость резко возрастает по мере использования более редких газов, особенно для ксенона, из-за их очень низкого природного содержания. Преимущество газов с более высоким атомным весом заключается в том, что они подавляют испарение вольфрамовой нити более эффективно, чем газы с более низким весом. Это позволяет нитям накала газонаполненных ламп работать при температурах до 3200 градусов Кельвина и достигать приемлемого срока службы. Свет от этих ламп имеет высокое содержание синего цвета, придающего свету чисто белый вид.

Газонаполненные лампы требуют большей мощности для достижения той же температуры нити накала, что и вакуумные лампы. Окружающий газ охлаждает нить накала, подавляя испарение и уменьшая миграцию испарившегося вольфрама на стенку лампы. Более высокая рабочая температура газонаполненных ламп обеспечивает большую светоотдачу на ватт подводимой мощности, что оправдывает их использование в критически важных приложениях.

Галогенные лампы накаливания (ссылка на таблицу продуктов)

Вольфрамово-галогенная лампа аналогична лампе, заполненной инертным газом, за исключением того, что она содержит небольшое количество активного газообразного галогена, такого как бром.Инертный газ подавляет испарение вольфрамовой нити накала, в то время как газообразный галоген снижает количество вольфрама, покрывающего внутреннюю стенку лампы. Газообразный галоген вступает в реакцию с вольфрамом, который испарился, мигрировал наружу и осаждался на стенке лампы. Когда температура стенки лампы достаточна, галоген вступает в реакцию с вольфрамом с образованием бромида вольфрама, который отделяется от стенки лампы и мигрирует обратно к нити накала. Соединение бромида вольфрама вступает в реакцию на нити накала лампы, где температуры, близкие к 2500°C, вызывают рассеивание вольфрама и галогена. Вольфрам осаждается на нити и может снова повторить цикл. К сожалению, вольфрам не осаждается в той же зоне, где произошло испарение, поэтому нить накаливания все равно становится тоньше и в конечном итоге выходит из строя.

Вольфрамовая нить накала галогенной лампы имеет два назначения. Один из них предназначен для генерации света, а второй — для производства тепла, необходимого для получения температуры стен, превышающей 250°C. Эти лампы были разработаны для поддержания требуемой температуры стенки при работе при расчетном напряжении.Снижение напряжения более чем на 10 % от расчетного, вероятно, приведет к падению температуры стенки ниже требуемых 250°C. Испытания показывают, что в большинстве случаев такое пониженное рабочее состояние не оказывает отрицательного влияния на работу лампы. К тому времени, когда температура стенки падает до точки, при которой цикл галогенов перестает функционировать, температура нити накала снижается до точки, при которой испарение вольфрама становится незначительным. Если замечено почернение стенок, следует избегать диапазона рабочего напряжения, при котором это происходит.Сжигание лампы при расчетном напряжении в течение короткого периода времени обычно может устранить почернение лампы из-за временной работы в таком диапазоне напряжений. Однако в редких случаях галогенные лампы с пониженным номиналом более чем на 10 % могут испытывать неблагоприятную реакцию коррозионно-активного галогена, воздействующего на вольфрамовую нить накала, что приводит к преждевременному выходу лампы из строя.

Световой поток вольфрамовой галогенной лампы более стабилен, чем у негалогенной газовой лампы, благодаря очищающему действию газообразного галогена на оболочку лампы.Эта особенность в сочетании с высокой цветовой температурой света и долгим сроком службы делает эти лампы очень востребованными во многих промышленных и научных целях. Ограничение рабочего цикла из-за необходимости поддерживать температуру оболочки лампы, достаточную для запуска галогенного цикла, является недостатком. Тем не менее, при длительном режиме работы относительно легко обеспечить надлежащую вентиляцию для обеспечения надлежащей рабочей температуры.
 

Эксплуатация вольфрамово-галогенных ламп при напряжении, превышающем расчетное, не рекомендуется, поскольку лампы обычно рассчитаны на их максимальные пределы.Температура уплотнения лампы не должна превышать 350°C, иначе произойдет окисление молибденовой ленты, что приведет к преждевременному выходу лампы из строя.

Вольфрамово-галогенные лампы являются идеальными источниками света для спектрофотометров, поскольку они обеспечивают широкополосное спектральное излучение в диапазоне от ультрафиолетового, видимого и инфракрасного до пяти микрон. Некоторый выход излучения можно получить на 320 и 340 нм.

Лампы накаливания с вольфрамовой нитью: срок службы при расчетном и рабочем напряжении

Срок службы лампы, выраженный в часах, рассчитан при расчетном напряжении и идеальных лабораторных условиях. Отклонение от расчетного напряжения приведет к уменьшению или увеличению значений срока службы лампы. Это отклонение также изменит значения потребляемого тока, яркости и цветовой температуры. Эти отклонения должны быть использованы инженером-конструктором для улучшения технических характеристик лампы для конкретного применения.

На рис. 1 представлены процентные изменения тока, цветовой температуры и яркости, когда рабочее напряжение отличается от расчетного.

Указанный здесь номинальный срок службы выражается в часах.Номинальный срок службы рассчитывается при расчетном напряжении, переменном токе и идеальных лабораторных условиях. При фактическом использовании срок службы может сократиться из-за неблагоприятных условий окружающей среды, таких как удары, вибрация и экстремальные температуры. Срок службы можно существенно увеличить, выбрав рабочее напряжение меньше расчетного. Это снижение по сравнению с расчетным напряжением также приведет к более холодной нити накала, обеспечивающей повышенную устойчивость к ударам и вибрации.

Из-за незначительных различий в производстве миниатюрных ламп и в составных частях невозможно, чтобы каждая отдельная лампа работала точно в течение срока службы, на который она рассчитана.Срок службы лампы оценивается как средний срок службы большой группы ламп.
 

Схема быстрого расчета лампы

Эта диаграмма позволяет пользователю определить зависимость тока, средней сферической канделы и срока службы от значения напряжения, подаваемого на лампу, в процентах от расчетного напряжения для этой лампы. Проведите горизонтальную линию через процент используемого расчетного напряжения и прочтите значение рассчитанных параметров в правой части диаграммы.

Дополнительные ресурсы

Галогенные лампы — как они работают и история

Галогенная лампа

Яркий
и Compact
История (с 1953 г. по настоящее время)

Введение:
Галогенная лампа также известна как кварцевая галогенная и вольфрамовая галогенная.
фонарь.Это усовершенствованная форма лампы накаливания.
фонарь. Нить состоит из пластичного вольфрама и расположена в
газовая лампа, как и стандартная вольфрамовая лампа, однако газ
в галогеновой лампочке находится под более высоким давлением (7-8 атм). Стеклянная колба
изготавливается из плавленого кварца, высококремнистого стекла или алюмосиликатного. Этот
Колба прочнее стандартного стекла, чтобы выдерживать высокое давление.
Эта лампа является отраслевым стандартом для рабочего освещения и кино/телевидения.
освещения благодаря компактным размерам и высокой светоотдаче.Галогенная лампа
медленно заменяется белыми светодиодными лампами, миниатюрными HID
и люминесцентные лампы. Галогенки повышенной эффективности с 30+ люменами
за ватт может изменить снижение продаж в будущем.

Все
кредиты и источники расположены внизу каждой страницы освещения

Преимущества/Недостатки:

Преимущества:
— Галоген
Лампы небольшие и легкие
— Низкая себестоимость
— В них не используется ртуть, как в КЛЛ (флуоресцентных) или ртутных лампах
— Лучшая цветовая температура, чем у стандартных ламп накаливания (2800-3400 Кельвинов),
он ближе к солнечному свету, чем более «оранжевый» стандартный вольфрам.
— Более длительный срок службы, чем у обычных ламп накаливания
— Мгновенное включение на полную яркость, отсутствие времени на прогрев и диммирование

Недостатки:
— Чрезвычайно горячий (легко может вызвать сильные ожоги)
если к лампе прикоснуться).
— Лампа чувствительна к маслам, оставшимся на коже человека, если прикоснуться к ней.
лампочка голыми руками оставшееся масло нагреется один раз
лампа активирована, это масло может вызвать дисбаланс и привести к
разрыв луковицы.
— Взрыв, лампочка способна взорваться и отправить осколки горячего стекла
наружу. Экран или слой стекла снаружи лампы может защитить
пользователи.
— Не так эффективны, как газоразрядные лампы (металлогалогенные и натриевые)

Видео .
6 минут. (YouTube не должен быть заблокирован на вашем сервере
и флэш-плагины)

1.Как это работает

Галогенная лампа имеет вольфрамовую
нить накаливания аналогична стандартной лампе накаливания, однако лампа
намного меньше для той же мощности и содержит газообразный галоген в
лампочка. Галоген важен тем, что останавливает почернение и
замедляет истончение вольфрамовой нити. Это продлевает жизнь
колбы и позволяет вольфраму безопасно достигать более высоких температур
(поэтому делает больше света).Лампочка должна стоять выше
температуры, поэтому плавленый кварц часто используется вместо обычного кремнезема
стекло.

А
галоген является одновалентным элементом
легко образует отрицательные ионы. Всего 5 галогенов: фтор, хлор,
бром, йод и астат.
В галогенных вольфрамовых лампах используются только йод и бром.

А.) Лампа включается и нить накала начинает светиться красным по мере увеличения
через него проходит ток.Температура быстро повышается. галогены
кипятить до газа при относительно низких температурах: йод (184 C) или бром
(59 С).

Б.) обычно
атомы вольфрама испаряются с нити накала и осаждаются внутри
лампочки, это чернит обычные лампы накаливания. Когда атомы уходят
нить нить становится тоньше. В конце концов нить рвется
(обычно на концах нити).В галогеновой вольфрамовой лампе
атомы вольфрама химически соединяются с молекулами газообразного галогена и когда
галоген охлаждается, вольфрам снова осаждается на нить.
Этот процесс называется галогенным циклом.

2.
Вариации и использование

Двойной Галогенная лампа с цоколем (400 Вт)

Галогенная лампа поставляется в двух основных конфигурациях: односторонняя и двусторонняя.Наиболее распространены галогенные лампы с двойным цоколем. являются лампами большей мощности и используются для рабочего освещения, дворовых светильники и лампы для кинопроизводства. Галогенная лампа имеет мгновенный способность «включить», в отличие от паров ртути или натрия высокого давления, поэтому они хорошо работают для ламп безопасности, которые активируются движением датчики. Срок службы галогенной лампы сокращается из-за частых циклы включения и выключения. Нити в сдвоенном концевой галоген может быть прямым или двойным спиральным. Все нити скручены для увеличения яркости, это была разработка Ирвинг Ленгмюр у стандартной лампы накаливания.

А Экран используется для защиты актеров от насильственных неудач на окончание срока службы лампы (лампа может лопнуть от высокого давления)

Галоген
лампы, используемые для телевидения и кинопроизводства, варьируются от 125 до 750+ Вт.Высокое потребление ограничивает количество ламп, которые можно подключить к
стандартная схема на 15 ампер. Каждый год светодиоды, HMI и флуоресцентные лампы дневного света
заменить галогенную лампу из-за меньшей пожароопасности (меньше тепла) и
потребляемая мощность.

Другой использование галогенных ламп, которое росло с середины 1990-х годов, было домашнее и коммерческое освещение.Галогенный трековый светильник есть популярный способ обеспечить качественное освещение определенных областей для приготовление пищи, картины/гобелены и общее настроение освещение. Галогенная лампа полностью диммируется, в отличие от компактной. флюоресцентные лампы. Галоген потребляет очень мало энергии и имеет более длительный срок службы при затемнении. Фредерик Мосби рано разработал галогенные светильники со стандартными винтовыми основаниями Эдисона для использования дома еще в середине 1960-х гг. Лампа MR16 (слева) используется во многих современных светильниках .

Лампа выше — это новый галоген, используемый в автомобильных фарах. У Сильвании есть
продукт под названием «Голубая звезда», в котором используется галогенный свет и
фильтрует его, чтобы создать синий цвет. Это ухудшает цветопередачу
чем стандартный вольфрам.Дерегулировка фар в автомобилях привела
к большему разнообразию доступных ламп.

3. Изобретатели и разработки

Элмер
Фридрих и Эммет Вили разработал галогенную лампу в General
Электричество в Нела-Парке, штат Огайо, 1955 год. Другие пытались создать галогенные лампы.
лампы, однако не могли придумать, как остановить почернение
лампы. Фридрих понял, что нужно использовать небольшое количество
йода, окружающего вольфрамовую нить, что позволило бы ей
горят при повышенных температурах.Первые лампы использовались и проектировались
«запекать» краску на металле, используя высокую тепловую мощность
галоген.

двухцокольная галогенная лампа была запатентована в 1959 году в Нела Парк (Кливленд,
ОН)

Патенты
были выпущены в 1959 году, а к 1960 году галоген был улучшен другими
инженеров, чтобы было дешевле производить и продавать. С 1980-х годов
лампы стали легче.

Ранний
работа, проделанная до 1950-х годов, включает Уильяма
Работа Д. Кулиджа по разработке пластичного вольфрама в 1911 г. Этот материал
используется во многих типах ламп, включая галогенные лампы. Ирвинг
Ленгмюр исследовал заполнение газом и легирование вольфрама для удлинения
срок службы лампы с 1905 по 1940-е гг.

Лампы
представлены в порядке хронологического развития

Электрический свет

КОММЕНТАРИИ?

Помогите нам отредактировать и дополнить эту страницу, став волонтером ETC!
Оставьте отзыв
на этой и других страницах с помощью нашего Facebook
Страница

Назад
на дом

Письменный
М. Уилана с дополнительным исследованием Рика ДеЛэра
Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вы историк и хотите исправить или улучшить
этот документ.

Источники:
«В 88 лет изобретатель галогенных ламп Элмер Фридрих все еще придумывает
яркие идеи» Роджера Мезгара, Cleveland.com
How Halogen Works. www.sylvania.com
The Subdivision of the Light by Unknown
«A
История электрического света и энергии» Б. Бауэрса

Фотографии:
Технический центр Эдисона
Whelan Communications
Музей Скенектади

Фото/Видео
use:
Коммерческие организации должны платить за использование фото/графики/видео в своих
веб-страницы/видео/публикации
Коммерческим или общественным организациям не разрешается изменять фотографии/графику/видео Edison Tech Center.
Использование в образовательных целях: учащиеся и учителя могут использовать фотографии и видео для учебы.
Графика и фотографии должны содержать водяной знак или подписи Edison Tech Center.
и остаются без изменений, за исключением размера.

Разрешения
— Видео: Мы никому не отправляем по электронной почте, FTP или видео/графику.
кроме как в формате DVD. Эта услуга требует оплаты. Смотрите наше пожертвование
страницу с ценами и наш каталог
список видео на DVD.
Профессиональные компании по производству видео могут получать видео в форме данных с
подписанные лицензионные соглашения и оплата по коммерческим ставкам.

Авторское право
2013 Технический центр Эдисона

Галогенная лампа | Encyclopedia.com

Справочная информация

Галогенная лампа — это тип лампы накаливания. Обычная лампа накаливания содержит вольфрамовую нить накала, запаянную в стеклянную оболочку, которая либо вакуумирована, либо заполнена инертным газом или смесью этих газов (обычно азотом, аргоном и криптоном). Когда к нити накала подается электричество, она нагревается до достаточной температуры (обычно более 3600 ° F [2000 ° C]), чтобы раскалить; другими словами, нить светится и излучает свет. Во время работы вольфрам, испаряющийся с горячей нити накала, конденсируется на более холодной внутренней стенке колбы, в результате чего колба чернеет. Этот процесс чернения постоянно снижает светоотдачу в течение всего срока службы лампы.

Галогенная лампа поставляется с несколькими модификациями, позволяющими устранить проблему почернения.Колба, изготовленная из плавленого кварца вместо известково-натриевого стекла, заполнена теми же инертными газами, что и лампы накаливания, с небольшим количеством галогенного газа (обычно менее 1% брома). Галоген химически реагирует с вольфрамовым отложением с образованием галогенидов вольфрама. Когда галогенид вольфрама достигает нити накала, сильный нагрев нити вызывает разрушение галогенида, высвобождая вольфрам обратно на нить. Этот процесс, известный как вольфрамово-галогенный цикл, поддерживает постоянный световой поток в течение всего срока службы лампы.

Для работы галогенного цикла поверхность колбы должна быть очень горячей, как правило, выше 482°F (250°C). Галоген может не испаряться должным образом или не реагировать должным образом с конденсированным вольфрамом, если колба слишком холодная. Это означает, что колба должна быть меньше и сделана либо из кварца, либо из высокопрочного термостойкого стекла, известного как алюмосиликат. Поскольку колба небольшая и обычно довольно прочная из-за более толстых стенок, ее можно наполнить газом до более высокого давления, чем обычно.Это замедляет испарение вольфрама с нити накала, увеличивая срок службы лампы.

Кроме того, небольшой размер колбы иногда делает более экономичным использование более тяжелых газов премиум-класса, таких как криптон или ксенон, которые помогают замедлить скорость испарения вольфрама, вместо более дешевого аргона. Более высокое давление и лучшие заполняющие газы могут продлить срок службы колбы и/или обеспечить более высокую температуру нити накала, что приводит к повышению эффективности. Любое использование заполняющих газов премиум-класса также приводит к тому, что заполняющий газ отводит меньше тепла от нити накала.Это приводит к тому, что больше энергии покидает нить накала в виде излучения, что немного повышает эффективность.

Таким образом, галогенные лампы дают более белый и яркий свет, потребляют меньше энергии и служат дольше, чем стандартные лампы накаливания той же мощности. Они могут работать от 2000 до 4000 часов (примерно от двух до четырех лет) по сравнению с обычными лампами накаливания, которые работают всего 750-1500 часов или три часа в день в течение примерно года. Однако галогеновые лампы стоят дороже.

Большинство галогенных ламп имеют мощность от 20 до 2000 Вт.Типы низкого напряжения варьируются от 4 до 150 Вт. Некоторые галогенные лампы также имеют специальное покрытие, отражающее инфракрасное излучение, на внешней стороне колбы, чтобы гарантировать, что излучаемое тепло, которое в противном случае теряется, отражается обратно на нить накала лампы. Нить накала горит горячее, поэтому требуется меньшая мощность. Эти лампы могут работать до 4000 часов.

Хотя вольфрамовые галогенные лампы более эффективны, чем другие большие лампы накаливания, они менее эффективны по сравнению с люминесцентными и газоразрядными лампами высокой интенсивности (HID).Галогенные лампы также могут представлять угрозу безопасности, поскольку выделяемое ими тепло может варьироваться от 250 до 900°F (121-482°C).

История

Масляные лампы со стеклянными трубками были предшественниками электрических ламп. Газовые лампы также были распространены, но имели очевидные недостатки. В начале девятнадцатого века была разработана лампа с использованием электрически нагретой проволоки (платины). Более эффективные лампы стали возможными благодаря использованию других материалов накаливания. В 1860 году английский изобретатель по имени Свон продемонстрировал лампу с угольной нитью накаливания.И он, и Томас Эдисон, наконец, усовершенствовали эту лампу для практического использования примерно в 1878 году. Эдисон установил первую успешную систему электрического освещения в 1880 году.

Позже эти углеродные нити были заменены танталовыми, а затем вольфрамовыми нитями, которые испаряются медленнее, чем углерод. После усовершенствования процесса волочения вольфрамовой проволоки в 1911 г. появились первые лампы накаливания с вольфрамовой нитью. Это были вакуумные лампы. В 1913 году General Electric Corporation представила лампы накаливания с вольфрамовой нитью, использующие инертный газ и спиральные нити.Шесть лет спустя годовой объем производства лампочек в США превысил 200 миллионов штук. Сегодня почти все электрические лампы накаливания изготавливаются с вольфрамовыми нитями накаливания.

Цикл вольфрам-галоген, используемый в галогенных лампах, был впервые разработан и испытан 40 лет назад. Некоторые из первых коммерческих галогенных ламп были представлены в 1959 году. С тех пор они применяются в студийном освещении, проекционных лампах и автомобильных фарах. Последнее привело к появлению другого типа стекла, называемого алюмосиликатным, которое впервые было использовано в лампах в начале 1970-х годов. Более низкая температура размягчения или рабочая температура этих стекол позволила с высокой скоростью производить автоматизированное производство галогенных ламп.

Производство лампочек возникло в начале двадцатого века, когда электроэнергия стала доступной для широкой публики. К началу 1980-х годов около 70 американских компаний ежегодно продавали лампы и трубки на сумму более 2 миллиардов долларов. В течение следующего десятилетия из-за спада в начале 1990-х годов общий рынок лампочек вырос примерно до 2,9 миллиарда долларов. Рынок достиг почти 4 миллиардов долларов в 1994 году, но оставался относительно стабильным в течение следующих нескольких лет.

В 1992 году Соединенные Штаты приняли Закон о национальной энергетической безопасности, предписывающий использование передовых ламп, которые были более эффективными. Закон был направлен на предотвращение продажи неэффективных люминесцентных ламп, начиная с 1994 года, и других энергосберегающих ламп к 1995 году. Он также запрещал несколько типов люминесцентных ламп, некоторые рефлекторные лампы накаливания и различные прожекторы. Принятие этого закона также увеличило цены на луковицы на 4-6%.

Этот закон, а также снижение прибыли вдохновили производителей ламп в середине 1990-х годов на создание ламп, которые могли бы снизить потребление энергии, улучшить освещение, увеличить срок службы и свести к минимуму воздействие на окружающую среду.Компактные люминесцентные и галогенные лампы были двумя типами, которые предлагали рост. Так, в период 1993-1998 гг. отгрузки галогенов увеличивались почти на 15% в год. В 1998 году общий объем рынка осветительного оборудования в Соединенных Штатах превысил 10 миллиардов долларов. луковицы. Цель этого отзыва состояла в том, чтобы модернизировать существующие лампы Torchiere с защитным кожухом колбы (лампы, изготовленные после отзыва, уже включали эти кожухи).

Другие типы лампочек, в том числе галогенные, с годами совершенствовались и разрабатываются для специальных применений. Последним достижением в технологии галогенных ламп является галогенная лампа, отражающая инфракрасное излучение (ИК). Эти лампы могут обеспечить такой же световой поток (люмен) при гораздо меньшей мощности (ваттах) или, наоборот, значительно увеличить световой поток при тех же ваттах, что и стандартные галогенные лампы. Только 10-15% мощности, используемой в лампах накаливания и галогенных лампах, дают видимый свет.Большая часть мощности излучается в виде тепла (инфракрасная энергия).

Эти новые лампы имеют покрытие, отражающее инфракрасное излучение, нанесенное на внешнюю поверхность капсулы лампы, которое отражает большую часть потерянной инфракрасной энергии обратно в капсулу и на вольфрамовую нить. Это перенаправлено
энергия увеличивает температуру нити накала, таким образом производя больше света без какой-либо дополнительной мощности. Сегодня эти лампы в основном используются в крупных торговых точках для общего освещения, а также для акцентного освещения или освещения витрин.Недавно 180 новых галогенных ламп были использованы на балу на Таймс-сквер в канун Нового года в 1999 году. Конструкция с двойной оболочкой делает распределение тепла этих ламп таким же, как у ламп накаливания.

Сырье

В зависимости от типа галогенной лампы колба изготавливается либо из кварца (плавленого кварца), либо из алюмосиликатного стекла. Кварцевое стекло имеет соответствующую термостойкость для вольфрамово-галогенного цикла, при котором температура колбы достигает 1652°F (900°C).Для ламп малой мощности примерно до 120 Вт можно использовать алюмосиликатное стекло. Либо стекло поставляется в форме цилиндрических трубок, которые предварительно обрезаются до нужной длины или обрезаются по длине производителем лампы.

Вольфрам используется для нити накаливания. Вольфрам получают в виде проволоки, которая изготавливается с использованием легирования (добавление небольшого количества других материалов) и процесса термообработки. Легирующие примеси обеспечивают пластичность, необходимую для обработки вольфрама в катушках, и помогают предотвратить деформацию во время работы.Молибден, используемый для герметизации, поступает в виде фольги и проволоки на катушках. Основания из керамики, стекла или металла изготавливаются заранее.

Газы, используемые при производстве, включают аргон, азот, криптон, ксенон, бром, водород, кислород и природный или пропановый газ. Большинство этих газов поставляется в цистернах или баллонах, некоторые в жидком виде. Природный газ поступает от газовой компании.

Дизайн

Электрические свойства лампы определяются размерами и формой или геометрией нити накала.Чем выше рабочее напряжение, тем длиннее должен быть провод. Для большей мощности требуется более толстый провод. Нить накаливается в виде катушки различной конфигурации в зависимости от области применения лампы.

Наиболее распространенные конфигурации известны как круглая сердцевина, плоская сердцевина и двойная нить накала. В особых случаях используются другие конфигурации, либо модулированные (для максимальной эффективности генерации света), либо сегментированные (для равномерного распределения света). Филаменты также ориентированы двумя способами: осевым или поперечным.Ориентация всегда осевая в двусторонних цилиндрических лампах. В одноцокольных лампах ориентация определяется применением.

Производственный процесс

Некоторые компоненты ламп изготавливаются в разных местах и ​​отправляются на завод, где происходит окончательная сборка. Степень автоматизации производства зависит от области применения лампы, объема продаж и цены реализации. Будет обсуждаться процесс для одноцокольных кварцевых галогенных ламп.

Изготовление катушки

• 1 Поскольку тонкая прямая проволока имеет плохие характеристики излучения и ее трудно поместить в колбу лампы, проволоку наматывают в форме катушки с помощью автоматических машин, которые напоминают высокоскоростные бобины.Чтобы сделать нить с круглым сердечником, каждый виток укладывается рядом со следующим по спирали на цилиндрическом стержне. Прямоугольный стержень используется для нити накала с плоским сердечником. Для двойной нити проволока сначала наматывается на очень тонкую первичную катушку, а затем она снова наматывается на второй, более толстый сердечник. Таким образом, большое количество проводов может поместиться в очень маленьком пространстве.

Формование колбы

• 2 После того, как стеклянная трубка обрезана по длине, к ее верхней части необходимо прикрепить выхлопную трубу.Сначала верхняя часть трубы нагревается с помощью газового/кислородного пламени. Колесо из карбида вольфрама сгибает размягченное стекло, образуя форму купола с небольшим отверстием.
• 3 Меньшая стеклянная трубка, называемая вытяжной трубкой, помещается в отверстие и приваривается к большей трубке. Эта трубка небольшого диаметра используется в качестве средства для вытеснения воздуха из лампы во время операции герметизации, а также для откачки воздуха и введения наполняющего газа во время процесса выпуска. Этот процесс выполняется на специальных ротационных машинах.

Изготовление крепления

• 4 Далее изготавливается основание. Во-первых, мост изготавливается путем встраивания предварительно отформованных вольфрамовых проволок в небольшой цилиндрический кварцевый стержень. Нить накала приваривается к этим опорным проволокам и приваривается к узлу внешнего вывода, состоящему из молибденовой герметизирующей фольги и внешнего вывода.
• 5 Готовое крепление отправляется в водородную печь при температуре 1 925 °F (1 050 °C) для очистки. Этот процесс удаляет любые оксиды, которые могут повредить вольфрамовую нить накала во время работы лампы.

Герметизация

• 6 Устройство, называемое пресс-пломбой, используется для герметизации крепления внутри колбы. Крепление вставляется в колбу и обе части надежно удерживаются. Затем нижняя часть колбы нагревается примерно до 3272 ° F (1800 ° C) с использованием газовых / кислородных горелок для размягчения кварца. Прижимные пластины из нержавеющей стали, работающие при давлении 20-60 фунтов на квадратный дюйм, прижимают кварц к молибденовой фольге, образуя герметичное уплотнение. Во время этой операции колба продувается инертным газом (азот или аргон) для удаления воздуха и предотвращения окисления монтировки. Внешние выводы выступают из конца пресса и обеспечивают средство для электрического соединения лампы с цоколем.

Вакуумирование и наполнение запрессованной груши

• 7 Запрессованная груша наполняется галогенным газом на вытяжной машине. В этой машине используются вакуумные насосы для откачки воздуха из колбы и система наполнения для подачи газовой смеси галогена в колбу через выхлопную трубу. Высокое внутреннее давление лампы достигается за счет того, что сначала наполняют лампу давлением выше атмосферного, а затем распыляют или погружают колбу в жидкий азот, который охлаждает и конденсирует заполняющий газ при давлении ниже атмосферного.Горение газа/кислорода затем расплавляет выхлопную трубу в верхней части колбы, образуя наконечник и задерживая газ в колбе. Газ расширяется по мере того, как нагревается до температуры окружающей среды, что приводит к созданию лампы под давлением.

Крепление основания

• 8 Основание лампы обеспечивает электрическое подключение и монтаж. Геометрия определяется национальными и международными стандартами. Существует несколько различных типов оснований. Для одноцокольных ламп используют стеклянные, керамические или металлические цоколи.Обычно они приклеиваются к стеклянной колбе с помощью специального клея, обладающего хорошей устойчивостью к высоким температурам.
  влаги и термических нагрузок или прикреплены механически. Бесцементное соединение используется для специальных применений.

Упаковка

• 9 После окончательного тестирования лампы вручную или автоматически упаковываются в коробки в зависимости от применения. Лампы, продаваемые в розничные магазины, упакованы в индивидуальную упаковку.

Контроль качества

Испытание под давлением (40-100 атмосфер в зависимости от давления наполнения) проводится после процесса прессования/запечатывания, чтобы гарантировать, что лампа не лопнет во время работы.Обычно берется случайная выборка, хотя некоторые лампы проходят 100% тестирование. После заполнения лампы проверяют на герметичность, помещая их на ротационную машину и зажигая на несколько минут. Если есть большая утечка, лампа станет бело-желтого цвета. Если есть какие-либо серьезные механические дефекты, лампа обычно выходит из строя. Случайный образец из каждой партии также тестируется, чтобы убедиться, что все характеристики (мощность, температура, светоотдача и срок службы) соблюдены.

Побочные продукты/отходы

Неисправный кварц утилизируется или перерабатывается.Иногда выхлопные трубы используются повторно. Отходы вольфрама утилизируются и продаются как лом. Готовые лампы, не прошедшие испытания, выбрасываются. Тем не менее, производители ламп продолжают использовать более экологически чистые материалы, чтобы сократить количество неперерабатываемых отходов.

Некоторые галогенные лампы изготавливаются со свинцовым припоем в основании лампы. Поскольку свинец является высокотоксичным материалом, продукты, содержащие свинец, должны пройти TCLP Агентства по охране окружающей среды (процедура выщелачивания характеристик токсичности). В противном случае они должны быть классифицированы как опасные отходы и соответствовать специальным правилам утилизации в некоторых штатах.Некоторые производители ламп избегают этой проблемы, используя бессвинцовый припой.

Будущее

Ожидается, что поставки вольфрамовых галогенных ламп будут увеличиваться на 7,7% в год до 58 миллионов единиц в 2003 г., опережая поставки ламп накаливания. Это отражает растущее признание галогенов в жилых и коммерческих помещениях, таких как трековое и встроенное освещение, настольные и торшеры, а также другое общее и рабочее освещение.

Несмотря на все более широкое использование галогенных ламп в ряде областей применения, объем поставок значительно снизился по сравнению с серединой 1990-х годов из-за увеличения импорта из таких стран, как Китай, Южная Корея, Тайвань, Япония, Филиппины, Мексика, Германии и Венгрии.В дополнение к конкуренции со стороны импорта, другие факторы будут способствовать падению цен за единицу продукции, что ограничит прирост стоимости поставок до 5,3% в год до 180 миллионов долларов США в 2003 году. Стремясь захватить долю рынка, некоторые производители ограничат рост цен. Кроме того, улучшенная экономия за счет масштаба и производственных технологий поможет снизить цены за единицу продукции.

Производители галогенных ламп также продолжат разработку ламп с превосходными характеристиками освещения, большей эффективностью и увеличенным сроком службы при меньшей стоимости.Новые и улучшенные конструкции будут предлагаться для удовлетворения потребностей специальных приложений. Лампы будут по-прежнему производиться более экологически безопасными, а производственные процессы станут более эффективными для сокращения отходов.

Ожидается, что мировой рынок светотехнической продукции к началу века достигнет примерно 28 миллиардов долларов. Ожидается, что Соединенные Штаты увеличат свою долю на этом рынке выше нынешних 30%. Американские производители ламп и ламп также расширяют свою деятельность за рубежом, создавая совместные предприятия или приобретая предприятия.Ожидается, что к 2005 году рынок североамериканского осветительного оборудования превысит 15 миллиардов долларов. на крупных рынках жилого и транспортного оборудования. Из-за зрелости рынка ламп накаливания, конкуренции со стороны других типов ламп и замедления роста жилищного и автомобильного секторов рост спроса на лампы накаливания будет отставать от средних показателей по отрасли.

Где узнать больше

Книги

«Электроосветительное и электроустановочное оборудование». В отраслевых профилях США. The Gale Group, 1998.

Клипштейн, Дональд. Великая книга-лампочка Интернета. 1996.

Уэймут, Джон и Роберт Левин. Справочник дизайнера: Применение источников света Дэнверс, Массачусетс: GTE Products Corporation, 1980.

Периодические издания

Cable, Michael. «Механизация стекольного производства». Журнал Американского керамического общества 82, вып.5 (май 1999 г.): 1107-1108.

Другое

The Freedonia Group, Inc. 767 Beta Drive, Cleveland, OH 44143-2326. (440) 684-9600. http://www.freedoniagroup.com.

Фрост и Салливан. http://www.frost.com.

Osram Sylvania Products Inc. 100 Endicott Street, Danvers, MA 01923. (800) 544-4828. http://www.sylvania.com.

— Laurel M. Sheppard

ZEISS Microscopy Online Campus | Вольфрамово-галогенные лампы

Введение

Источники света накаливания, в том числе более старые версии с вольфрамовыми и угольными нитями, а также более новые, более совершенные вольфрамово-галогенные лампы, успешно применялись в качестве высоконадежного источника света в оптической микроскопии на протяжении многих десятилетий и продолжают оставаться одним из самых предпочтительные механизмы освещения для различных модальностей визуализации.Старые лампы, оснащенные нитью накаливания из вольфрамовой проволоки и заполненные инертным газом аргоном, часто используются в студенческих микроскопах для получения светлопольных и фазово-контрастных изображений, 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 достаточное освещение при соединении с диффузионным фильтром из матового стекла. Эти особенности в первую очередь ответственны за широкую популярность источников света накаливания во всех видах оптической микроскопии.Вольфрамово-галогенные лампы, самая передовая конструкция в этом классе, генерируют непрерывное распределение света в видимом спектре, хотя большая часть энергии, излучаемой этими лампами, рассеивается в виде тепла в инфракрасном диапазоне (см. рис. 1). Из-за их 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 ниже 400 нанометров.

Несколько разновидностей вольфрамово-галогенных ламп теперь являются источниками света накаливания по умолчанию (и предоставляются производителем) для большинства учебных и исследовательских микроскопов, продаваемых по всему миру. Они отлично подходят для исследований в светлом поле, микрофотографии и цифровых изображений окрашенных клеток и срезов тканей, а также для многочисленных применений в отраженном свете для промышленного производства и разработки. Микроскопы с поляризованным светом, используемые для идентификации частиц, анализа волокон и измерения двойного лучепреломления, а также для обычных петрографических геологических исследований, обычно используют мощные вольфрамово-галогенные лампы для обеспечения необходимой интенсивности света через скрещенные поляризаторы.Стереомикроскопы также используют этот вездесущий источник света как в начальных, 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, используемым в настоящее время, является 12-вольтовая 100-ваттная вольфрамово-галогенная лампа. . В долгосрочных экспериментах (как правило, требующих от сотен до тысяч снимков) эта лампа особенно стабильна и подвержена лишь незначительным уровням временных и пространственных флуктуаций выходного сигнала при нормальных условиях эксплуатации.

Первые коммерческие лампы накаливания с вольфрамовыми нитями накаливания были представлены в начале 1900-х годов. Эти передовые нити, которые можно было скручивать, скручивать и использовать при очень высоких температурах, оказались гораздо более универсальными, чем их предшественники на основе углерода и осмия. Углеродные лампы страдают от быстрого испарения нити накала при температурах выше 2500°С и, таким образом, должны работать при более низких напряжениях для получения света с относительно низкой цветовой температурой (желтоватый).Напротив, вольфрам имеет температуру плавления приблизительно 3380°C и может быть нагрет почти до этой температуры в стеклянной оболочке для генерации света с более высокой цветовой температурой и сроком службы, чем любой из ранее использовавшихся материалов для нитей накала ламп. Основная проблема с вольфрамовыми лампами заключается в том, что при нормальной работе нить накала постоянно испаряется с образованием газообразного вольфрама, который медленно уменьшает диаметр нити и в конечном итоге затвердевает на внутренней стороне стеклянной оболочки в виде почерневшего сажистого осадка.Со временем выходная мощность лампы уменьшается, так как остатки вольфрама, осажденного на стенках внутренней оболочки, становятся толще и поглощают все большее количество более коротких волн видимого света. 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 оболочку с более высокими характеристиками, которая была уже не сферической, а трубчатой ​​формы.Кроме того, внутри конверта было запечатано небольшое количество паров йода. Замена легкоплавкого стекла на кварц была необходима, поскольку цикл регенерации галогена лампы (подробно обсуждаемый ниже) требует поддержания оболочки при высокой температуре (выше допустимой для обычного стекла) для предотвращения образования соединений галогенов вольфрама. от затвердевания на внутренней поверхности. Из-за новых компонентов эти усовершенствованные лампы первоначально обозначались термином: кварцево-йодидный .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 подвергается воздействию мягких щелочей, образующихся в процессе эксплуатации, что приводит к преждевременному выходу из строя самой оболочки. В последующие годы соединения брома заменили йод, а корпус был изготовлен 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 испаряющийся газообразный вольфрам из нити накаливания переносится через паровую фазу и непрерывно осаждается на внутренних стенках стеклянной колбы. Этот артефакт служит для чернения внутренних стенок колбы и постепенно снижает светоотдачу. Чтобы поддерживать потери света на минимально возможном уровне, нити накала обычных вольфрамовых ламп помещают в большие колбы, имеющие достаточную площадь поверхности, чтобы свести к минимуму толщину осажденного вольфрама, который накапливается в течение срока службы лампы.Напротив, трубчатая оболочка вольфрамово-галогенных ламп заполнена инертным газом (азот, аргон, криптон или ксенон), который при сборке смешивается с небольшим количеством соединения галогена (обычно бромистого водорода; HBr ). и следовые уровни молекулярного кислорода. Соединение галогена служит для инициирования обратимой химической реакции с вольфрамом, испаряющимся из нити накала, с образованием газообразных молекул оксигалогенида вольфрама в паровой фазе. Термические градиенты, образующиеся в результате перепада температур между горячей нитью накала и более холодной оболочкой, способствуют перехвату и повторному использованию вольфрама в нити накала лампы посредством явления, известного как регенеративный цикл галогена (показан на рисунке 2). Таким образом, испаряющийся вольфрам реагирует с бромистым водородом с образованием газообразных галогенидов, которые впоследствии повторно осаждаются на более холодных участках нити, а не медленно накапливаются на внутренних стенках оболочки.

Цикл регенерации галогена можно разделить на три критических этапа, которые показаны на рис. 2. В начале работы оболочка лампы, газ-наполнитель, газообразный галоген и нить накала изначально находятся в равновесии при комнатной температуре. Когда на лампу подается питание, температура нити накала быстро повышается до ее рабочей температуры (около 2500–3000°C), что приводит к нагреву заполняющего газа и оболочки.В итоге оболочка достигает стабильной рабочей температуры, которая колеблется от 400 до 1000°С в зависимости от параметров лампы. Разница температур между нитью накала и оболочкой создает температурные градиенты и конвекционные потоки в заполняющем газе. Как только оболочка достигает температуры примерно от 200 до 250°С (в зависимости от природы и количества паров галогена), начинается цикл регенерации галогена. Атомы вольфрама, испарившиеся с нити накала (см. рис. 2(а)) реагируют с парами газообразного галогена и следовыми уровнями молекулярного кислорода с образованием оксигалогенидов вольфрама (рис. 2(б)).Вместо того, чтобы конденсироваться на горячих внутренних стенках оболочки, оксигалогенидные соединения циркулируют конвекционными потоками обратно в область, окружающую нить накала, где они разлагаются, оставляя элементарный вольфрам повторно отлагающимся на более холодных участках нити (рис. 2(c). ). После освобождения от связанного вольфрама кислород и галогенидные соединения диффундируют обратно в пар, чтобы повторить регенеративный цикл. Непрерывная рециркуляция металлического вольфрама между паровой фазой и нитью накала поддерживает более однородную толщину проволоки, чем это было бы возможно в противном случае.

Преимущество галогенного регенеративного цикла заключается в возможности использовать меньшие оболочки, которые поддерживаются в чистом состоянии без отложений в течение всего срока службы лампы. Поскольку оболочка меньше, чем у обычных вольфрамовых ламп, дорогой кварц и родственные стеклянные сплавы могут быть более экономично использованы при изготовлении. Более прочные кварцевые оболочки позволяют использовать более высокое внутреннее давление газа для подавления испарения нити накала, что позволяет повысить температуру нити накала, что приводит к большей световой отдаче и сдвигу профилей излучения, чтобы иметь большую долю более желательных видимых длин волн.В результате вольфрамово-галогенные лампы сохраняют свою первоначальную яркость на протяжении всего срока службы, а также более эффективно преобразовывают электрический ток в свет, чем их предшественники. С другой стороны, вольфрам, испаренный и повторно осажденный в ходе регенеративного цикла галогена, не возвращается в исходное положение, а скорее наматывается на самые холодные участки нити накала, что приводит к неравномерной толщине. В конце концов лампы выходят из строя из-за уменьшения толщины нити накала в самых горячих областях. В противном случае вольфрамово-галогенные лампы могут иметь почти бесконечный срок службы.

Ранние исследования показали, что добавление солей фтора к парам, герметизированным внутри вольфрамово-галогенных ламп, дает выходной сигнал с самым высоким уровнем видимых длин волн, а также осаждает переработанный вольфрам на участках нити накала с более высокими температурами. Это открытие вселило надежду на то, что вольфрамовые нити накаливания можно будет поддерживать более одинаковой толщины на протяжении всего значительного увеличения срока службы этих ламп. Кроме того, крайне желательным было смещение выходного профиля излучения лампы для включения большего количества видимых длин волн по сравнению с более низкими цветовыми температурами, обеспечиваемыми аналогичными лампами, имеющими альтернативные соединения галогенов (йодид, хлорид и бромид).К сожалению, было обнаружено, что соединения фтора агрессивно воздействуют на стекло (обратите внимание, что плавиковая кислота обычно используется для травления стекла), что приводит к преждевременному разрушению оболочки. Таким образом, соединения фтора непригодны для промышленных ламп. Как следствие, рассмотренные выше бромидные соединения по-прежнему являются предпочтительным реагентом для производства вольфрамово-галогенных ламп, но производители ламп продолжают исследовать применение новых газовых наполнителей и смесей галогенов для этих очень полезных источников света.

Вольфрамово-галогенные лампы накаливания работают как тепловые излучатели, что означает, что свет генерируется путем нагревания твердого тела (нити накала) до очень высокой температуры. Таким образом, чем выше рабочая температура, тем ярче будет свет. Все лампы на основе вольфрама имеют спектральные профили излучения, напоминающие профили излучения черного тела, а спектральный выходной профиль вольфрамово-галогенных ламп качественно подобен профилю ламп накаливания с вольфрамовой и угольной нитью.Большая часть излучаемой энергии (до 85 процентов) приходится на инфракрасную и ближнюю инфракрасную области спектра, при этом 15-20 процентов приходится на видимую (от 400 до 700 нанометров) и меньше и 1 процент приходится на ультрафиолетовые длины волн. (ниже 400 нм). Мягкая стеклянная оболочка обычных ламп накаливания поглощает большую часть ультрафиолетового излучения, создаваемого вольфрамовой нитью накаливания, но оболочка из плавленого кварца в вольфрамово-галогенных лампах поглощает очень мало излучаемого ультрафиолетового света с длиной волны выше 200 нанометров.

Значительная часть электроэнергии, потребляемой раскаленными вольфрамовыми нитями накаливания, выводится в виде электромагнитного излучения, охватывающего диапазон длин волн от 200 до 3000 нанометров. Математически общее излучение увеличивается как четвертая степень температуры проволоки, что сдвигает спектральное распределение в сторону все более коротких (видимых) длин волн в колоколообразном профиле по мере повышения температуры (см. рис. 1 и 3). Несмотря на то, что пиковые длины волн имеют тенденцию к перераспределению от ближней инфракрасной области ближе к видимой области с более высокими температурами нити накала, температура плавления вольфрама не позволяет большей части выходного излучения смещаться в видимую область спектра. При самых высоких практических рабочих температурах пиковое излучение приходится примерно на 850 нанометров, при этом около 20 процентов от общего выхода приходится на видимый свет. Инфракрасные волны, которые составляют большую часть выходного сигнала, должны рассеиваться в виде нежелательного тепла. В результате по сравнению со спектром дневного света (5000+ К), излучаемого ртутными, ксеноновыми и металлогалогенными дуговыми лампами, в вольфрамово-галогенных лампах всегда преобладают красные участки спектра.

В случае идеального излучателя черного тела воспринимаемая цветовая температура равна истинной (измеренной) температуре материала излучателя.На практике, однако, 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 ), тогда как фактическая измеренная температура более практично выражается в градусах Цельсия ( C ). Эти два числа отличаются на 273,15 линейных единиц градусов, при этом значение Кельвина равно градусам Цельсия плюс 273,15. Более высокие цветовые температуры соответствуют более белому свету , который больше напоминает 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 общее излучаемое излучение меньше, чем наблюдалось бы в идеальном случае, однако вольфрам является лучшим излучателем (и больше приближается к настоящему 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, при измеренной температуре нити накала 3000 C цветовая температура составляет приблизительно 3080 K.Предел цветовой температуры вольфрама определяется температурой плавления, которая составляет чуть более 3350 С или примерно 3550 К.

Таким образом, вольфрамово-галогенные лампы в качестве излучателей накаливания генерируют непрерывный спектр света, который простирается от центрального ультрафиолетового до видимого и до инфракрасного диапазонов длин волн (см. рис. 1 и 3). По сравнению со спектром излучения солнечного света и теоретическим излучателем черного тела с температурой 5800 К (как показано на рис. 3(а)), в вольфрамово-галогенных лампах всегда преобладают области с большей длиной волны.Однако по мере увеличения температуры нити накала в вольфрамово-галогенной лампе профиль излучения света смещается в сторону более коротких длин волн, так что по мере приближения температуры к предельной температуре плавления вольфрама доля видимых длин волн, излучаемых лампой, существенно увеличивается. Этот эффект проиллюстрирован на рис. 3(b) нормированием выходного распределения излучения лампы при цветовых температурах 2800 K и 3300 K к одному и тому же световому потоку. В дополнение к тому, что доля излучения в инфракрасном диапазоне значительно меньше, кривая 3300 K демонстрирует гораздо больший выход в видимом диапазоне длин волн.

Фотометрические характеристики для оценки эффективности источников света несколько необычны, поскольку существуют две системы единиц измерения, которые используются параллельно для определения важных переменных, связанных с яркостью и спектральным выходом. Физическая фотометрическая система рассматривает свет исключительно как электромагнитное излучение с точки зрения яркости (излучения), 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 спектр видимого света, стандартные глаза были определены международной конвенцией. Основной характеристикой этого стандарта является чувствительность к различным цветам света, основанная на максимальном отклике на свет с длиной волны 550 нанометров (зелено-желтый), измеряемый в единицах люмен , а не в ваттах. Физиологическая система адекватна, если датчиком света является человеческий глаз, цифровая камера, фотопленка или какой-либо другой тип устройства, реагирующий аналогичным образом. Однако эта система выйдет из строя, если анализируемый свет попадет в ультрафиолетовую или инфракрасную области, невидимые человеческому глазу. 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) Светящийся Поток (лм) Нить накаливания 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 x 2,3 2000
gif»>

Стол 1

В таблице 1 представлены электрические характеристики, размеры нити накала, типичный срок службы и фотометрический выход для нескольких наиболее популярных вольфрамово-галогенных ламп, используемых в настоящее время в оптической микроскопии.Одним из наиболее важных терминов, используемых для сравнения этих ламп, является световой поток , который представляет собой общий излучаемый свет, измеренный в люменах . Световой поток увеличивается пропорционально его физическому фотометрическому эквиваленту в ваттах. Другой важной величиной, известной как сила света , является та часть светового потока, которая измеряется телесным углом в одном направлении. Сила света, имеющая единицы измерения кандел , используется для оценки работы лампы в оптической системе.Лампы также оцениваются с точки зрения светоотдачи с использованием люменов на ватт электроэнергии (относительно физических и физиологических систем) для определения эффективности преобразования электроэнергии 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 применить следующие обобщения: на каждые 5 процентов изменения напряжения, подаваемого на лампу, срок службы либо удваивается, либо уменьшается вдвое, в зависимости от того, является ли напряжение уменьшилось или увеличилось.Кроме того, каждое 5-процентное изменение напряжения сопровождается 15-процентным изменением светового потока, 8-процентным изменением мощности, 3-процентным изменением тока и 2-процентным изменением цветовой температуры.

Большое разнообразие конструкций вольфрамово-галогенных ламп включает в себя встроенные отражатели, которые служат для эффективного сбора волновых фронтов света, излучаемых лампой, и организованного направления их в систему освещения. Эти предварительно собранные блоки, получившие название рефлекторных ламп (см. рис. 4), нашли широкое применение в качестве внешних осветительных приборов для стереомикроскопии.Свет от осветителя можно направить на любую область образца с помощью гибкого оптоволоконного световода. Лампы с отражателем сильно различаются по конструкции в отношении характеристик и геометрии отражателя, а также расположения лампы внутри отражателя. Однако все рефлекторные лампы содержат одноцокольные лампы, которые устанавливаются в центре оптической оси рефлектора с основанием, вклеенным в вершину рефлектора. Конфигурация нити обычно определяется характеристиками луча, требуемыми конкретной оптической системой, для которой предназначена лампа.В рефлекторных лампах используются все конструкции нитей накала, в том числе поперечные, осевые и с плоским сердечником.

Лампы-рефлекторы

обычно подсоединяются к патронам с молибденовыми штифтами, выступающими наружу из задней части отражателя, и устанавливаются с керамическими крышками. В некоторых случаях используются специальные кабельные соединения для пространственного отделения электрического контакта от источника тепла (лампы). Поскольку лампы-рефлекторы обычно включаются как часть точно выровненной оптической системы, электрическое соединение лишь иногда используется как часть крепления.Существует несколько способов крепления отражателей, включая установку держателя на переднем крае отражателя, давление 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 обозначены как MR 11 и MR 16 , где буквы обозначают металлический отражатель , а цифры обозначают диаметр отражателя в восьмых долях дюйма. Таким образом, рефлекторная лампа MR 16 имеет диаметр приблизительно 50 миллиметров, тогда как диаметр ламп MR 11 составляет почти 35 миллиметров.

Вольфрамово-галогенные отражатели

предназначены либо для фокусировки, либо для коллимации света, излучаемого лампой, как показано на рисунке 4.Фокусирующие отражатели концентрируют свет в небольшом пятне (точке фокуса) на центральной оптической оси на определенном расстоянии от отражателя (см. рис. 4(b)). Этот тип рефлектора разработан с эллиптической геометрией, которая требует, чтобы нить накала лампы была помещена в первую фокальную точку эллипсоида, чтобы проецируемое световое пятно было сосредоточено во второй фокальной точке. При проектировании фонарей для фокусировки отражателей важнейшим критерием является установка лампы на нужном расстоянии от входного отверстия оптической системы.Коллимирующие отражатели имеют параболическую геометрию, чтобы генерировать параллельный пучок света с характеристиками луча, которые определяются параметрами лампы и размером отражателя (см. рисунок 4(c)). Угол выходящего луча определяется в первую очередь размером нити накала лампы и свободной апертурой рефлектора. Осевая нить с круглым сердечником в большинстве случаев обеспечивает вращательно-симметричный пучок.

Рефлекторы

обычно изготавливаются из стекла, но некоторые также изготавливаются из алюминия.Их внутренние стенки могут быть как гладкими, так и структурированными с гранями для управления распределением света. Внутренняя структура варьируется от мелких, едва заметных зерен до крупных черепичных граней (см. рис. 4(а)). В стеклянных отражателях внутренняя поверхность куполообразного отражателя покрыта (обычно методом осаждения из паровой фазы) для получения требуемых отражающих свойств. Стабильность размеров стеклянных отражателей выше, чем у металлических отражателей, а возможность выбора конкретных материалов покрытия, в том числе тех, которые могут изменять спектральный характер отраженного света, делает эти отражатели гораздо более универсальными.Металлические отражатели намного проще и дешевле в изготовлении, но они ограничены в управлении спектральным выходом и более подвержены колебаниям геометрических допусков во время работы.

Если требуется полный спектр излучения лампы или в случаях, когда полезно инфракрасное излучение, оптимальным выбором являются металлические отражатели или стеклянные отражатели с тонким золотым покрытием. Однако там, где для выбора длин волн посредством интерференции необходимо использовать определенные свойства отражения, оптимальными являются дихроичные тонкопленочные покрытия на стеклянных отражателях.Эти покрытия состоят примерно из 40-60 очень тонких слоев, каждый толщиной всего в четверть длины волны света, и состоят из чередующихся материалов с высоким и низким показателем преломления. Точная настройка толщины и количества слоев позволяет разработчикам создавать широкий спектр спектральных выходных характеристик. Среди ламп с дихроичным отражателем наиболее полезным для микроскопии является рефлектор холодного света , поскольку в оптическую систему направляется только видимый свет в диапазоне длин волн от 400 до 700 нанометров (рис. 4(d)).Инфракрасные волны излучаются через заднюю часть отражателя и откачиваются от фонаря электрическим вентилятором. Применение подходящих отражателей холодного света снижает общую тепловую нагрузку на систему освещения и дает свет, который можно записывать пленочными и цифровыми камерами.

Основная конструкция одноцокольной вольфрамово-галогенной лампы, обычно используемой для освещения в оптической микроскопии, показана на рисунке 5. Общая длина измеряется от конца штифта основания до точки герметичной выхлопной трубы.Важным критерием для позиционирования лампы по отношению к системе линз коллектора является длина светового центра (рис. 5(а)), которая определяет расположение центра нити накала в определенной опорной плоскости в цоколе лампы. Другими важными параметрами являются диаметр колбы (самая толстая часть оболочки), ширина защемления 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 (полем нити). Допуски и положение поля накала являются критическими и не должны отклоняться более чем на 1 миллиметр от оси симметрии лампы (определяемой плоскостью штифтов основания и осевой линией лампы). Допуски поля нити предназначены для конкретной архитектуры нити и должны быть измерены, когда нить накала горячая.

Чрезмерно высокие рабочие температуры вольфрамово-галогенных ламп требуют значительно более прочных и толстых прозрачных оболочек, чем обычные вольфрамовые и угольные лампы.Кварцевое стекло из плавленого кварца является стандартным материалом, используемым при изготовлении вольфрамово-галогенных ламп, поскольку этот материал может выдерживать температуру оболочки до 900°C и рабочее давление до 50 атмосфер. В целом оптическое качество оболочек кварцевых ламп значительно ниже, чем у колб из выдувного стекла, используемых для изготовления обычных ламп накаливания. Этот артефакт связан с тем, что кварц сложнее обрабатывать (в первую очередь из-за более высокой температуры плавления). Кварц, предназначенный для оболочек ламп, представляет собой цилиндрическую трубку, которую сначала обрезают до нужной длины, а затем прикрепляют выхлопную трубу меньшего размера. Позже в производственном процессе, после того, как нить накала и свинцовые штифты вставлены и зажаты, оболочка заполняется соответствующим газом и галогенным соединением, прежде чем выхлопная труба будет удалена и герметизирована в процессе, называемом наконечником , который оставляет видимое пятно на конверте. Вольфрамово-галогенные лампы, используемые в микроскопии, обычно имеют пятно на кончике, расположенное в верхней части колбы в области, которая не влияет на оптическое качество света, излучаемого лампой (рис. 5(а)).Предварительно изготовленные элементы внутренней конструкции лампы (нить накала, фольговый разъем и штыри) вставляются в трубчатый кварц до того, как свинцовые штыри герметично запаиваются в оболочку путем защемления. Внешняя поверхность зажима имеет форму, обеспечивающую максимальную механическую прочность.

После пережатия штыревых выводов (этот процесс проводится при продувке оболочки инертным газом во избежание окисления) колба через выхлопную трубу наполняется соответствующим газом, содержащим 0.от 1 до 1,0 процента соединения галогена. Инертным газом-наполнителем может быть ксенон, криптон, аргон или азот, а также смесь этих газов, имеющая самый высокий средний атомный вес, соответствующий желаемому сопротивлению дуги. 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 заполняющий газ расширяется по мере нагревания до температуры окружающей среды. В высокоэффективных вольфрамово-галогенных лампах производства Osram (Sylvania, 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, обеспечивает более высокие температуры нити накала и увеличивает световую отдачу примерно на 10 процентов (что соответствует увеличению цветовой температуры примерно на 100 К).Лампы Xenophot продаются под аббревиатурой HLX , которая происходит от терминов H alogen, L low-voltage и X enon. Большинство вольфрамово-галогенных ламп, используемых в исследовательских микроскопах, оснащены лампами Osram/Sylvania HLX или их аналогами.

Вольфрам всегда используется для изготовления нитей накала в современных лампах накаливания. Чтобы быть подходящей 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 должен быть тщательно очищен, чтобы предотвратить выделение вредных газов после герметизации лампы. Длина провода накала определяется рабочим напряжением, при более высоких напряжениях требуется большая длина. Диаметр определяется уровнем мощности лампы и желаемым сроком службы. Для высоких уровней мощности требуются более толстые нити накала, которые также механически прочнее. Геометрия нити накала во многом определяет фотометрические свойства вольфрамово-галогенных ламп. Лампы, используемые в микроскопии, обычно имеют геометрию нити накала с плоским сердечником, в которой проволока сначала наматывается в форме прямоугольного стержня, а затем защемляется по длинной оси.Вместо диаметра и длины нити с плоским сердечником измеряются по длине и ширине плоской стороны нити и толщине прямоугольной формы. Характеристики светового излучения ламп накаливания с плоским сердечником значительно отличаются от характеристик других геометрий. Наиболее существенная 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, в которой светоизлучающая поверхность имеет квадратную форму.Эти лампы являются предпочтительными источниками освещения в микроскопии в проходящем свете.

Одним из важнейших факторов при изготовлении вольфрамово-галогенных ламп является герметизация внутренних элементов для их изоляции от внешней атмосферы. Вводные провода (молибденовые штифты; 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 между кварцевыми и вольфрамовыми нитями.Кварц имеет очень низкий коэффициент расширения, тогда как у вольфрама он намного выше. Без надлежащего уплотнения вводные провода быстро расширились бы, когда лампа нагрелась, 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 молибденовым соединительным проводам, которые в свою очередь приварены к нити накала и подводящим штыревым проводам.Молибден используется в уплотнении, потому что острые как бритва края позволяют безопасно внедрять его в кварц во время операции защемления. Лампы, используемые для микроскопии, имеют одноцокольное основание, имеющее либо молибденовые штифты, выступающие из зажима, либо вольфрамовые штыри, которые внутри соединены с молибденовой фольгой, как описано выше. Расстояние между штифтами стандартизировано, типичные значения составляют 4 и 6,35 миллиметра (обозначаются как G4 и G6,35; G для стекла). Диаметры штифтов варьируются от 0.от 7 до 1 миллиметра.

Поскольку технология изготовления вольфрамово-галогенных ламп на данный момент так хорошо развита, срок службы типичной лампы заканчивается внезапно, обычно при включении холодной нити накала лампы. В течение среднего срока службы усовершенствованные вольфрамово-галогенные лампы не чернеют и претерпевают лишь незначительные изменения выходных фотометрических характеристик. Как и у других ламп накаливания, срок службы вольфрамово-галогенных ламп определяется скоростью испарения вольфрама из нити накала.Если нить накала не имеет постоянной температуры по всей длине провода, а вместо этого имеет области гораздо более высокой температуры, вызванные неравномерной толщиной или внутренними структурными изменениями, то нить обычно выходит из строя из-за преждевременного разрыва в этих областях. Несмотря на то, что испаренный вольфрам возвращается в нить накала в ходе регенеративного цикла галогена (обсуждавшегося выше), материал, к сожалению, осаждается на более холодных участках нити накала, а не в тех критических горячих точках, где обычно происходит истончение.В результате практически невозможно предсказать, когда какая-либо конкретная нить накала выйдет из строя в непрерывно работающих лампах. 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 как постоянного, так и переменного тока, но в большинстве приложений микроскопии исследовательского уровня используются источники питания постоянного тока ( DC ). В самых современных источниках питания для вольфрамово-галогенных ламп используется специализированная схема, обеспечивающая стабилизацию тока и подавление пульсаций.Критической фазой для вольфрамово-галогенной лампы является момент, когда напряжение впервые подается на холодную нить накала, период, когда сопротивление нити накала примерно в 20 раз ниже, чем при полной рабочей температуре. Таким образом, когда напряжение питания мгновенно подается на лампу путем ее включения, протекает очень высокий начальный ток (до 10 раз превышающий установившийся; называемый пусковым током ), который медленно падает по мере изменения температуры нити накала и электрического сопротивления. увеличивать. Пиковый уровень тока достигается в течение нескольких миллисекунд после запуска, но обычно заканчивается примерно через полсекунды.К сожалению, высокий пусковой ток, возникающий при холодном пуске, отрицательно сказывается на 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 для проведения логометрических измерений используются вольфрамово-галогенные лампы.

На рис. 6 показана типичная 100-ваттная вольфрамово-галогенная лампа, используемая в микроскопии проходящего света.Лампа оборудована охлаждающими вентиляционными отверстиями, которые позволяют конвекционным потокам омывать лампу более холодным воздухом во время работы. Металлический отражатель, выстилающий внутреннюю часть корпуса лампы, помогает сферическому отражателю направлять максимально возможный уровень светового потока в систему линз коллектора для подачи на оптическую систему микроскопа. Этот усовершенствованный фонарь содержит запасной держатель лампы и пластиковый сменный инструмент, который оператор может использовать для захвата корпуса лампы во время переключения лампы.Регулировку положения лампы относительно оптической оси сферического рефлектора и коллектора можно выполнить с помощью винтов с внутренним шестигранником, которые перемещают опорное крепление. Корпус лампы крепится к осветителю микроскопа с помощью запатентованного монтажного фланца, который соединяет корпус лампы с прямым или инвертированным микроскопом (хотя большинство ламповых корпусов не взаимозаменяемы для микроскопов одной марки на другую). Инфракрасный (тепловой) фильтр перед системой собирающих линз поглощает значительное количество нежелательного излучения, и дополнительные фильтры обычно могут быть вставлены в световой путь (используя прорези для держателей фильтров в осветителе микроскопа) для поглощения выбранных диапазонов видимых длин волн, регулировки цветовую температуру или добавить нейтральную плотность (уменьшив амплитуду света).Большинство ламп для микроскопии не оснащены диффузионным фильтром, но он часто требуется для достижения равномерного освещения по всему полю зрения и обычно помещается производителем в осветитель микроскопа.

Анализ жизненного цикла галогенной лампы OSRAM — Веб-сайт группы OSRAM

Название продукта   HALOGEN CLASSIC A ECO
Средний срок службы   2 000 ч
Люмен   630
Вт   42

Галогенные лампы

работают аналогично лампам накаливания и имеют аналогичную конструкцию. Как и лампы накаливания, они обеспечивают индекс цветопередачи 100 процентов. Однако наполнительный газ галогенных ламп содержит небольшое количество галогенов, таких как бром, хлор и йод. Они почти полностью предотвращают почернение колбы из-за износа нити накала и продлевают срок службы. Таким образом, нет связанных потерь светового потока в течение срока службы лампы. Кроме того, используя кварц вместо стекла, колбы галогенных ламп можно сделать намного меньше, а давление газа-наполнителя можно увеличить, что позволяет продлить срок службы лампы.

Воздействие производства на окружающую среду

В следующей таблице показано воздействие галогенной лампы на окружающую среду во время ее производства, включая совокупное энергопотребление (CED) на этом этапе жизненного цикла.

Суммарная потребность в энергии фазы использования

Накопленная (первичная) потребность в энергии на этапе использования рассчитывается на основе мощности лампы, ее среднего срока службы и энергетического баланса.

CED и потенциал глобального потепления на этапе использования и производства

На приведенных ниже графиках показана совокупная потребность в энергии и потенциал глобального потепления на этапе использования по сравнению с этапом производства.Для расчета выбросов CO ₂ в результате фазы использования за основу была взята смесь электроэнергии 0,55 кг CO ₂ на кВтч _El . Конечно, выработка электроэнергии во время использования также отвечает за другие категории воздействия на окружающую среду, но это во многом зависит от того, где используется лампа. По этой причине мы изобразили только воздействие CO ₂ , которое также может варьироваться в зависимости от места использования.

В равной степени, в зависимости от состава электроэнергии, использование галогенных ламп может быть причиной выбросов ртути, хотя и в меньшей степени, чем лампы накаливания.Это связано со сравнительно высокой долей угольных электростанций в некоторых смесях электроэнергии, которые выбрасывают ртуть при сжигании лигнита или каменного угля для производства электроэнергии.

Применимость данного анализа жизненного цикла

Основной целью данного анализа жизненного цикла является предоставление основы для сравнения различных типов бытовых ламп. Поскольку галогенные лампы по-прежнему очень популярны среди клиентов, обеспокоенных очевидными недостатками более эффективных источников света, они являются важной частью нашего ассортимента, ориентированного на выбор клиентов.LCA этой лампы можно рассматривать как представление всех галогенных ламп. Из-за очень похожего состава материалов совокупная потребность в энергии для производства примерно одинакова для всех типов. На этапе использования просто необходимо пересчитать совокупную потребность в энергии на основе мощности ламп в соответствии с тремя шагами, показанными в таблице выше.

Галогенные лампы

Галогенные лампы

в основном используются для промышленной обработки изображений, где необходимо освещать большие площади падающим светом с помощью точечных светильников или там, где требуется много света. Типичным примером является освещение больших заводских зданий, заправочных станций, открытых площадок и приложений для роботов. В источниках холодного света для камер линейного сканирования также в качестве источника света используются галогенные лампы. Это может быть реализовано при достаточно низких инвестиционных затратах. Основным конкурентом для освещения больших площадей являются люминесцентные лампы, которые, однако, в основном доступны в форме трубки. Однако галогенная лампа обычно представляет собой точечный источник света в сочетании с отражателем. Трубки большой длины также технически осуществимы, но нить накала должна быть механически закреплена.

Типичные свойства, используемые в промышленном машинном зрении

• сильное выделение тепла
• Высокое энергопотребление
• высокое инфракрасное излучение
• Длительное время переключения
• Высокая чувствительность к вибрации
• довольно крупная конструкция, в основном доступна в виде точечных светильников

Принцип действия галогенной лампы

Электромагнитный свет можно довольно легко генерировать, нагревая тело. Это происходит в галогенной лампе накаливания посредством проводника под напряжением в атмосфере защитного газа, чтобы она не сгорела сразу. Яркость лампы зависит от температуры плавления металла, из которого делается свечение.

Обычно используется вольфрамовая нить с приблизительной температурой плавления 3420 градусов Цельсия. Типичные температуры составляют примерно 2800 кельвинов, вдали от дневного света около 6000 кельвинов. Галогенные добавки гарантируют, что материал, испаряемый с нити накала, транспортируется обратно на нить.Таким образом, галогенная лампа даже «ярче», чем обычная лампа накаливания, и обычно имеет более длительный срок службы.

Такие источники света в общем приближении всегда показывают спектр, подобный излучателю абсолютно черного тела. Этот колоколообразный спектр простирается далеко в инфракрасный диапазон и всегда неизбежно сливается с тепловым излучением. Поэтому для этого типа освещения характерна высокая теплоотдача.

Важно для промышленного машинного зрения

• Галогенные лампы не могут генерировать цветной свет из-за типичного спектра излучения. Это возможно только путем устранения определенных длин волн с помощью цветного фильтра.
• Срок службы сильно зависит от циклов включения/выключения питания и пиков напряжения, что может резко сократить срок службы. Холодная нить накала имеет меньшее электрическое сопротивление, поэтому возникают гораздо более высокие пусковые токи при неизменном напряжении, что может вывести из строя подсветку, особенно при включении. Типичный срок службы составляет от 1000 до нескольких тысяч часов.
• Вибрации промышленного предприятия также могут вызвать разрыв нити накала и резко сократить срок службы.
• Яркость лампы постоянно уменьшается во время работы. Время горения от 1000 до нескольких тысяч часов не обеспечивает надежного производственного контроля в течение всего срока службы освещения.

Сложный выбор: как выбрать светодиодные или галогенные лампы

Трудный выбор: как выбрать светодиодные или галогенные лампы

Вы нашли идеальную лампу. Что бы вы поставили в нее: светодиодную или галогенную?

Вот что вам нужно знать.

• Галогенные лампы служат до 2000 часов, что в два раза больше, чем у ламп накаливания, но меньше, чем у светодиодных ламп.
• Галогенные лампы излучают инфракрасный свет, который может повредить произведения искусства и ткани
• Галогенные лампы чувствительны к кожному жиру, поэтому вам нужно надевать перчатки, когда вставляете их в лампы
• Галогенные лампы сильно нагреваются при использовании и к ним нельзя прикасаться, пока они не остынут (еще один побочный эффект их тепла: им требуется оборудование для кондиционирования воздуха, чтобы работать усерднее).
• Галогенные лампы хрупкие, особенно когда они находятся рядом с вращающимся оборудованием, таким как вентиляторы или компрессоры. Из-за их тонкой нити вибрация может сократить срок их службы.

• Светодиодные лампы могут работать до 25 000 часов, в то время как светодиодные трубки обычно рассчитаны на 50 000 часов.