Галогенные лампы накаливания: Галогеновые лампочки накаливания | Галогенные лампы

Содержание

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.

Чем галогенные лампы отличаются от ламп накаливания?

Галогенная лампа — это лампа накаливания, выполненная в виде кварцевой колбы, наполненной инертным газом с добавкой галогенов или их соединений, обеспечивающих замедленное испарение тела накаливания. Первые галогенные лампы появились в 1959 году в США и почти одновременно — в СССР.

Строение галогенных ламп идентично со строением обычных ламп накаливания. Однако, для уменьшения испарения вольфрама и осветления стенок колбы в галогенных лампах используется вольфрамово-галогенный цикл. В состав наполняющего галогенную лампу газа вводится небольшое количество галогенов (фтор, хлор, бром и йод).

Галогенные лампы, как и лампы накаливания, излучают тепло. Спираль, изготовленная из жаропрочного вольфрама, находится в колбе, заполненной инертным газом. При прохождении через спираль электрического тока она накаляется, вырабатывая тепловую и световую энергию. Накаливание приводит к испарению частичек вольфрама, которые оседают в виде черного осадка внутри колбы. При повышении давления газа этот процесс замедляется.

Размеры и низкая прочность колбы традиционной лампы накаливания не позволяют повышать давление газа далее. Чем выше температура спирали, тем больше излучается света. В тоже время ускоряется процесс испарения вольфрама, что снижает срок службы лампы накаливания. В галогенных лампах большая часть этих отрицательных явлений устранена.

Кроме этого, колба галогенной лампы выполняется из тугоплавкого кварцевого стекла, которое более устойчиво к высокой температуре и химическим воздействиям. Кварцевое стекло — жаропрочный материал, а маленькие габариты гарантируют прочность, достаточную для того, чтобы создавать более высокое давление газа. Поэтому размер колбы в галогенных лампах накаливания может быть сильно уменьшен, вследствие чего с одной стороны можно повысить давление в газе-наполнителе, и с другой стороны становится возможным применение дорогих инертных газов криптон и ксенон в качестве газов-наполнителей. Все это позволяет повысить температуру спирали, в результате чего увеличивается в 2 раза световая отдача (13-25 лм/Вт) и срок службы галогенной лампы (в 2–4 раза выше, чем у ламп накаливания). Преимущество галогенных лампочек — повышенная светоотдача.

Галогенные лампы с покрытием, отражающим инфракрасную составляющую

Галогенные лампы нового поколения с отражающим инфракрасное излучение покрытием ламповой колбы характеризуются значительным повышением световой отдачи. Это обусловлено следующим физическим процессом: часть энергии, которая в обычных галогенных лампах накаливания преобразовывается в невидимое излучение инфракрасное излучение (более 60 % производительности излучения), в лампах с покрытием частично преобразовывается снова в свете. Это становится возможным благодаря структуре покрытия, которое пропускает только видимый свет, а инфракрасное излучение по возможности полностью возвращает на спираль, где оно частично поглощается. Это вызывает повышение температуры спирали, вследствие чего подачу электроэнергии можно сократить. Световая отдача возрастает.

Преимущества и недостатки галогенных светильников

Преимущество галогенных лампочек — в повышенной светоотдаче при том же расходе электроэнергии. Недостаток — в смещении спектра в синюю область. У них свет «белее», чем у ламп накаливания, причем с некоторым количеством ультрафиолета. Если он падает на вещь, окрашенную нестойкой к свету краской, то выгорает она значительно быстрее, чем от обычных ламп, — это надо учитывать. В спектре этих источников света действительно присутствуют УФ-лучи. Галогенные лампы даже рекомендуют для восполнения недостатка естественного освещения при выращивании растительных культур. Известен случай, когда в бутике платье на манекене освещали галогенной лампой, и через два месяца образовалось «выгоревшее» пятно.

Галогенные лампы излучают приятный белый свет с цветовой температурой до 3200 К и отличной цветопередачей. Свет, который они излучают, ближе света всех иных ламп к солнечному. Их малые размеры, почти миниатюрность, позволяют создавать совершенно новые светильники, например, так называемого акцентирующего освещения, — специально сконструированная система отражателя позволяет настолько усилить поток света, что это дает дизайнерам дополнительные возможности в оформлении помещения. По сравнению с обычными лампами накаливания галогенные имеют световую отдачу 13-25 лм/Вт, высокий ресурс службы и лучшую стабильность светового потока.

Миниатюрные размеры галогенных ламп эстетически более привлекательны (у низковольтных галогенных ламп (12 В, 100 Вт): диаметр колбы в 5 раз меньше, чем у ламп накаливания той же мощности). Не случайно сегодня именно низковольтные галогенные светильники используют для подсветки стеллажей, полок, различных элементов интерьера. Все предметы выглядят нарядными, объемными, а их цвета становятся сочнее и ярче; подчеркивается блеск стекла и металла.

Кроме этого галогенные лампы на 12 В полностью электробезопасны. Ассортимент галогенных лампочек гораздо богаче обычных. Производимые сегодня галогенные лампы настолько разнообразны и многофункциональны (линейные, капсульные, рефлекторные и т. д.), что это позволяет дизайнерам-светотехникам оформлять интерьеры самым изысканным образом, находить такое световое решение, которое требуется конкретному помещению.

Подведем итоги. Основные преимущества галогенных ламп по сравнению с лампами накаливания: галогенные лампы бoлee эффeктивнo пpeoбpазуют энepгию, имeют в несколько pаз бoльший cpoк cлужбы, пpoизвoдят бoлee яpкий бeлый cвeт, более качественно передают цвета освещаемых предметов, выпускаются в более богатом ассортименте, пoзвoляют лучшe упpавлять cвeтoвым пучкoм и напpавлять eгo c бoльшeй тoчнocтью, бoлee кoмпактны, благoдаpя чeму coздаютcя нoвыe вoзмoжнocти дизайна.

Более современным и эффективным аналогом галогенных светильников сейчас считаются светодиодные прожекторы.

Отправьте нам заявку и получите проект освещения бесплатно

Мы на выгодных условиях сотрудничаем с архитекторами и дизайнерами, сетевыми магазинами, строительными и девелоперскими компаниями, проектными организациями и дилерами. Свяжитесь с нами, и мы обсудим детали сотрудничества на особых условиях



Спасибо, мы получили Ваше
обращение и перезвоним в
ближайшее время!

В рабочий день среднее время
ожидания не превышает 15 минут

Отправка заявки завершилась неудачей, пожалуйста, повторите попытку позднее


Понравилась статья? Поделитесь ей с друзьями!

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

Поделиться

Запинить

Теги: Освещение магазинов, Источники света, Осветительное оборудование

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.

Отличия галогенных ламп от ламп накаливания

Отличие галогенных ламп от ламп накаливания делает их более практичными и эффективными источниками света. Разберемся, чем отличаются конструкции этих двух светотехнических устройств, и какую разницу характеристик они создают.

Соответствие галогенных ламп лампам накаливания

Галогенный источник света появился позже лампы накаливания, и имел усовершенствованную конструкцию. Это обеспечило ему ряд преимуществ – большую долговечность и мощность, более качественную светоотдачу и другие плюсы.

Чтобы узнать, в чем галогенные источники лучше традиционных, выявим соответствие галогенных ламп лампам накаливания по определенным параметрам.

  • Лампа накаливания. Эксплуатация – до 1,2 тысяч часов, мощность в 50 Вт достигается источником света в 50 Вт, светоотдача – 10 Лм/Вт, температура цвета – около 3000K, вероятность мерцания – высокая, эксплуатация при температурном минусе – маловероятно, хрупкость – высокая, нагрев – значительный;
  • Галогенная лампа. Эксплуатация – до 6 тысяч часов, мощность в 50 Вт достигается источником света в 35 Вт, светоотдача – 20 Лм/Вт, температура цвета – около 3000K, вероятность мерцания – минимальная, эксплуатация при температурном минусе – маловероятно, хрупкость – средняя, нагрев – значительный .

Получается, галогенная лампа более мощная и прочная, а также служит дольше, чем обычная лампочка, плюс имеет более высокую светоотдачу и меньше зависит от перепадов напряжения. При этом, использовать ее при низких температурах также нельзя, и размещать рядом с текстилем или предметами, чувствительными к высоким температурам, тоже – оба этих источника света сильно нагреваются в процессе работы.

Что создает разницу между видами ламп

Если мы прочитаем историю галогенной лампы, то узнаем, что она является усовершенствованным вариантом лампы накаливания. Она также состоит из стеклянной колбы, нити накаливания и цоколя, но внутрь закачан галоген – бром или йод. Этот газ предотвращает оседание испаряемого вольфрама с нити накаливания на стенки лампы, исключая эффект нагара.

Кроме того, колба галогенного источника изготовлена из кварцевого стекла, поэтому он более прочный, чем обычная лампочка. Однако его принцип работы такой же, поэтому галогенная лампа не лишена главных недостатков традиционной – ее можно разбить при неосторожном обращении, она сильно нагревается при работе, чувствительна к скачкам напряжения и низким температурам.

Галогенные лампы. Виды и устройство. Работа и особенности

Многие считают, что галогенные лампы относятся к особенному типу, в них якобы применяется необыкновенный метод образования света. Но все гораздо проще. Это обычные лампы, они являются моделью модернизированной лампы накаливания. В них светит раскаленная вольфрамовая тонкая нить.

Однако, они имеют некоторые особенности. В колбе лампы содержится наполнитель – газ, в который добавлены так называемые галогены, состоящие из йода, хлора и брома. Эти добавки предотвращают при определенной температуре потемнение колбы, и как следствие, снижение светового потока. Поэтому размер колбы, намного меньше, чем у обычных ламп. Вследствие этого повысили давление в колбе с газом. Появилась возможность использования дорогостоящих инертных газов вместо наполнителя.

Принцип работы

Некоторые преимущества галогенных ламп:

  • Яркий свет за все время работы.
  • Компактные размеры.
  • Повышенный срок работы, в сравнении с обычными лампами.
  • Увеличенный поток света при равной мощности из-за повышенной светоотдачи.

Атомы вольфрама вылетают с поверхности нагретой спирали, но не долетают до колбы, и с помощью химического процесса возвращаются обратно. Это называется галогенным циклом.

Казалось бы, что технология с применением галогенов отработана в совершенстве, вследствие чего лампа будет служить очень длительный срок. Но не все так просто. Атомы вольфрама в результате испарения удаляются с одного места спирали, а прилетают назад на совершенно другие места. В конце концов, в галогенке возникает такая же ситуация, как в обычной лампе, то есть, одни участки спирали утончаются, температура на этом участке повышается, так же как и испарение. Это приводит к тому, что лампа перегорает.

Галогенные лампы наиболее эффективны в своей работе при малом объеме колбы. Этим можно объяснить небольшие размеры изготовления галогенных ламп.

Параметры ламп

Номинальное значение напряжения галогенок разделяется двумя группами: высокое – 110-240 вольт и низкое – 6-24 вольт. Интервал мощностей полностью соответствует интервалу простых ламп накаливания.

Температура работы и объем теплоты, выделяемой лампами, являются основным свойством излучателей тепла, и представлены повышенными значениями. Вследствие этого галогенки имеют повышенную чувствительность к влаге, являются пожароопасными.

Горячая часть лампы находится очень близко с контактами клемм напряжения питания. Поэтому материал изготовления патрона и материал светильников, оснащенных галогенными лампами, должен быть изготовлен из термостойкого и несгораемого материала. Параметры работы ламп сохраняются при любой окружающей температуре.

Схемы работы

Подключение галогенных ламп не имеет отличия от простых ламп накаливания, их вкручивают в патрон светильника, и лампы светят до окончания срока службы. Больше нет никаких дополнительных подключений.

Низковольтные галогенные лампы работают от низковольтных трансформаторов. Ток в сети низкого напряжения достаточно велик, поэтому подключают несколько отдельных групп приборов освещения с раздельными трансформаторами питания. Галогенки могут функционировать как от постоянного тока, так и от переменного.

Время работы галогенок

Принято считать, что стандартный срок работы сетевых и низковольтных ламп равен 2000 часов. Некоторые модели ламп могут иметь повышенный срок службы, до 4000 часов. Механические повреждения ламп при работе и частые действия с выключателем освещения значительно уменьшают срок службы.

Цвет температурного спектра галогенных ламп больше, чем у обычных, и составляет 3200 К. Цветопередаточный индекс галогенок наибольший, он составляет 100 Rа.

Особенности работы
Кроме вышеперечисленных особенностей, имеются еще некоторые моменты:
  • К лампам в кварцевых колбах одинарного исполнения нельзя прикасаться голыми руками. Это можно объяснить тем, что кварц имеет способность кристаллизоваться возле инородных частиц, которые заносятся во время прикосновения.
  • Некоторые модели галогенных ламп специального назначения не могут работать в любом положении, и нуждаются в определенном размещении в светильнике.
Виды галогенных ламп
Галогенные лампы для напряжения 220 вольт

Такие галогенные лампы имеют резьбовой цоколь, предназначены в качестве замены обычных ламп со спиралью в светильнике.

Линейные лампы служат для работы в прожекторах, светильниках для уличного освещения.

Галогенные лампы низкого напряжения

Лампа зеркального типа с отражателем из алюминия служит для открытых типов светильников.

Капсульная галогенка низковольтная служит для декорации освещения точечного вида.

Низковольные трансформаторы для галогенок

Обычные простые трансформаторы ничем не примечательные в конструкции. Похожи на свои аналоги в электронике. Сердечники трансформаторов бывают тороидальные и Ш-образные.

Вследствие значительных токов работы ламп на вторичной обмотке трансформатора сечение провода может достигать 4 мм2. В корпусе имеются различного типа предохранители. Маркировка на корпусе имеет обозначения предохранителей. К недостаткам трансформаторов с электромагнитным действием относится большой вес. Например, трансформатор на 300 ватт имеет массу до 12 кг. Напрашивается мысль о том, насколько опасным является установка такого тяжелого прибора под потолок, и что после этого может произойти.

Для решения таких проблем, в наше время инновационных технологий придуманы и запущены в производство трансформаторы с электронной начинкой, которые правильнее называть электронными источниками питания. Такие приборы имеют в составе частотный преобразователь, повышающий частоту напряжения питания до 30000 герц. За счет этого величина габаритов трансформатора значительно снизилась.

Вес трансформаторов с электронной начинкой небольшой. При повышении мощности размер увеличивается ненамного. Также они греются меньше, в работе более тихие.

Как выбрать трансформатор

Чтобы трансформатор проработал долго, необходимо сделать правильный выбор его параметров. Рассмотрим это на примере. Требуется подключение 3-х ламп мощностью 50 ватт. В итоге выходит 150 ватт, значит, нужен трансформатор на 150 Вт.

Если нужно подключить 4 лампы по 35 ватт, в сумме выходит 140 ватт, то выбирают также на 150 ватт. При применении таких трансформаторов можно загружать его меньше номинального значения на 15 ватт. В схеме подключения применяют светорегулятор. Специалисты не советуют устанавливать такие устройства для галогенных ламп низкого напряжения, так как он быстро сгорит. Но это не совсем так. В продаже имеются светорегуляторы, которые служат именно для таких типов ламп. Если вы применяете обычный светорегулятор, то иногда включайте свет на всю яркость. Эта процедура позволит продлить срок службы светорегулятору на долгие годы.

Достоинства галогенок
Приборы освещения с применением галогена имеют свои особенности и свойства. Преимуществами галогенных ламп можно назвать следующие особенности:
  • Дают очень приятный для глаз свет для повышенного внимания. Яркий свет излучения снижает напряжение глаз, кристаллик в глазном яблоке не испытывает перенапряжения.
  • Отлично сочетается с осветительными системами для рекламных целей, например, для рекламы товаров потенциальным покупателям. При оформлении витрин магазинов белый приятный свет считается оптимальным вариантом. При помощи галогенных видов прожекторов создают фокусировку точечного вида. Специалисты отмечают, что при освещении галогенными лампами цвет поверхностей получается насыщенным и интенсивным, краски обретают новую жизнь.
  • Прожекторы на основе галогенных ламп встраиваемого вида стали самыми удобными для освещения дворов. Такие осветительные устройства легко переносят резкие перепады температур. Так же как и светодиодные устройства, они устойчивы к факторам внешней среды, атмосферным явлениям. Чтобы они долго служили, нужно обеспечить хорошую герметичность. Галогенные лампы и прожекторы бытового назначения можно перед приобретением изучить по фотографиям. Они более экономичны на 20%, чем лампы накаливания. Главная их особенность – это яркий свет, освещающий все необходимое пространство.
Отрицательные моменты галогенок
  • Не всем людям подходит белое яркое освещение, которое бьет по глазам, и не во всех местах уместно. В спальнях или детских комнатах редко встречается галогенное освещение. В таких помещениях их могут устанавливать лишь под углом, опытными специалистами, по разработанной схеме освещения.
  • Наружная стенка колбы лампы прочная, но она может быть повреждена. Вследствие этого может выйти наружу газ, который опасен для человека. От одной лампы не будет большого вреда, но если ламп много, то это может вызвать мигрень или головокружение.
  • Галогенки для бытового применения имеют свои недостатки, как и другие разные устройства. Например, их не советуют ставить в ванной комнате, так как на них будет действовать постоянно влажный воздух, от которого лампы могут в скором времени взорваться.
  • Разбившиеся галогенные лампы требуют особой утилизации цоколей, осколков и патронов. Их нельзя выкидывать в обычные баки для мусора. Это является серьезным недостатком. Неисправную лампу нужно положить в универсальный контейнер для отходов химии, если он имеется, или сдать в специальную организацию, которая работает по оказанию подобных услуг.

Похожие темы:

Интересное о LED » Чем отличается галогенная лампа от лампы накаливания

Основное, чем отличается галогенная лампа от лампы накаливания при одинаковом принципе работы – особенностью конструкции. Это сделало ее более практичной и функциональной в применении. Расскажем о разнице в строении и характеристиках этих двух источников света подробнее.

Лампа накаливания и галогенная – разница конструкции

Чтобы понять отличие галогенных ламп от ламп накаливания, сравним их строение. Лампа накаливания состоит из стеклянной колбы, в которую помещают нить накаливания, тело накала и держатели, а также цоколя. Из колбы предварительно откачивается воздух, а иногда в нее могут закачивать аргон или криптон.

Галогенная лампа изобретена на основе традиционной лампочки. Она имеет аналогичное строение, за исключением колбы. Ее изготавливают из кварцевого стекла, и заполняют парами галогенов – брома или йода. Такое решение позволило избавиться от появления нагара на колбе от испарения вольфрама с нити накаливания. Галогены собирают осевшие частицы вольфрама, возвращая их обратно.

Также иное строение колбы сделало галогенную лампу более долговечной и улучшило характеристики ее потока света.

Соответствие галогенных ламп лампам накаливания

Чтобы выявить разницу лампы накаливания и галогенной, сравним конкретные технические параметры устройств, где первым указан показатель лампы накаливания, вторым – галогенной.

  • Срок службы: 1200 часов – 6000 часов.
  • Мощность в 50 Вт обеспечена мощностью: 50 Вт – 35 Вт.
  • Светоотдача: 10 Лм/Вт – 20 Лм/Вт.
  • Диапазон температуры цвета: 2100-3000K – 2100-3000K.
  • Вероятность эффекта пульсации: есть – минимальная.
  • Использование при низких температурах: затруднительно – затруднительно.
  • Прочность: очень хрупкая – хрупкая.

Выяснив соответствие галогенных ламп лампам накаливания, делаем выводы. Галогенная менее хрупкая, более мощная, долговечная, и отличается лучшей светоотдачей, хотя и сохраняет эффект пульсации, не используется при минусовых температурах и сильно нагревается.

Поэтому самыми современными источниками света считаются светодиодные лампы. Они прочные, мощные и долговечные, отличаются высокой светоотдачей, используются при разных температурах, имеют широкий диапазон цветовой температуры и экономят электроэнергию. Еще один плюс – LED-лампы сегодня выпускают с разными видами цоколей, что позволяет поменять привычный источник света на светодиодный.

Галогенные лампы накаливания: устройство и принцип работы

Из экономических соображений многие собственники частных владений все больше отдают предпочтение галогенным лампам, а традиционные светильники с лампочками накаливания остаются невостребованными. Безусловно, они имеют и минусы.

Принцип работы галогенных ламп

Рассмотрим подробно принцип работы галогенных ламп. Они работают практически так же, как и обыкновенные модели ламп накаливания. У традиционного варианта огромная матовая стеклянная колба. Она наполнена смесью различных газов, в основном это азот, аргон или сразу оба данных элемента. В центральной части находится вольфрамовая нить, через которую нагревается лампа до 2 500 °C. Такая высокая температура способствует созданию свечения. Все белые области, среди которых вольфрам, во время накаливания могут светиться белым цветом, однако с помощью колбы освещение получается холодным или теплым.

Галогеновая лампа

Чем отличаются галогенки и лампы накаливания?

Обыкновенный осветительный прибор при потреблении энергии в сутки примерно около 6 часов может работать до 500 электрочасов. Естественно, в голове возникает следующий вопрос: «Вследствие чего он потребляет так много электричества?» Это имеет место из-за того, что потребление энергии осуществляется благодаря нагреву, на что растрачивается в два раза больше электричества, чем на выделение света. С течением времени, вследствие образующегося тепла и сильного нагрева, вольфрамовые нити могут перегореть, а бывают случаи, когда лампы взрываются. С галогенной лампой такого произойти не может – именно в этом и есть отличие ее от лампы накаливания.

Чем же еще они непохожи? Кроме того, они могут отличаться содержанием газа. В галогенках используется газ, который вырабатывался с вольфрамовым испарением, таким образом и образовался галогеновый пар в виде газа. В сочетании его с вольфрамовыми парами, не оседающими на поверхности и исчезающими без каких-либо следов, срок эксплуатации нитей намного увеличивается. Кроме того, подобная необычная смесь газов обеспечивает снижение температуры нитей. Когда применяется галоген, нить также распространяет тепло в помещении, однако уже в 1,5 раза менее, чем при применении азота или аргона.

Типы галогеновых ламп

Преимущества и недостатки

С устройством галогенных ламп связаны их плюсы и минусы. Для начала определим их достоинства:

  1. Позволяют сэкономить на электроэнергии.

Повышенная температура тела свечения определяет повышенную светоотдачу галогена. У таких светильников светоотдача в диапазоне от 15 до 22 лм/Вт. Для сравнения – самые качественные классические виды ламп накаливания вряд ли смогут обеспечить такую величину на уровне даже 11 лм/Вт. При равной величине освещенности применение галогенок позволяет значительно выиграть по мощности.

  1. Длительный срок эксплуатации.

Из-за неполной регенерации осветительных материалов и повышенного давления газа буферного типа в емкости существенным образом снижается изнашиваемость спирали при эксплуатации таких накаливаемых ламп. Для новых экземпляров срок эксплуатации достигает 2 000–5 000 часов, что в пару раз больше по длительности эксплуатации ламп накаливания.

Отличие ламп накаливания от светодиодной лампы
  1. Цветопередача.

Технология, применяющая свечение подогретого до высоких температур источника, становится причиной повышенного излучения света, что не так уж далеко по своим особенностям от естественного. Из-за повышенной температуры нити спектр лампы смещается в голубой цвет сферы. Однако их цветопередача составляет примерно Ra 99–100.

  1. Компактные размеры.

Сегодня производители могут себе позволить выпуск колб минимальных размеров. Это же преимущество делает возможным их применение в качестве источников света в автомобилях.

Кроме указанных выше, отметим среди их достоинств легкость изменения интенсивности освещенности помещения и совершенную безопасность применения в любых условиях, даже при высокой влажности. При постоянных осмотрах с помощью мультиметра вы гарантированно обеспечите своему прибору качественную и эффективную работу. Автоматические выключатели предотвращают появление перегрузки в электрической цепи.

Устройство галогенки

А теперь рассмотрим их недостатки. Колба может нагреваться до довольно высоких температур, вследствие этого высока вероятность воспламенения окружающих предметов. Из-за этого нужно предпринимать необходимые меры безопасности. Лампы так сильно нагреваются к тому же вследствие накопления грязи на их внешней области, что может стать причиной локального перегрева колбы и преждевременного выхода из строя прибора. Поэтому такими приборами необходимо пользоваться с большой осторожностью.

Кроме того, галогенная лампочка отличается высокой ценой, это связано с использованием при ее производстве особых материалов. Но их цена намного ниже востребованных, к примеру, люминесцентных источников. Галогеновые лампы, если они испортятся, нельзя выбрасывать в мусор. Испорченная техника отправляется или в особый контейнер для дальнейшей утилизации, если таковая доступна, или передается фирме, которая специализируется на подобных услугах.

Разновидности

На сегодняшний день многие как отечественные, так и зарубежные компании производят точечные галогенные лампы для применения в разных типах сети – и стандартной, и низковольтной.

  • Линейная галогенная лампа.

Эта разновидность похожа на кварцевую трубку, у которой два выхода из двух областей. Производятся обычно с длиной примерно 98 мм. Они отличаются высокой прочностью к любого типа механическим повреждениям. Во многих случаях нуждаются в установке прибора в горизонтальном состоянии. Лампы отличаются высокой мощностью. Они незаменимы для освещения внутреннего интерьера с большой площадью.

Как выглядит линейная галогенная лампа
  • Лампы с внешней колбой

Такие точные галогеновые лампы пришли на смену традиционным лампам накаливания. По внешнему виду колба такого прибора схожа с колбой ламп накаливания. Внешние колбы предназначены для предохранения внутренних деталей из кварца от грязи. У них меньшие габариты, если сравнивать их с лампами накаливания идентичной мощности. У этого вида ламп имеется цоколь. Производятся они в различных декоративных вариантах – в виде свечи, шестигранника и так далее.

  • Галогенки направленного света с отражателями.

Это небольших размеров колба с отражателями, которые отвечают за угол наклона и свойства рассеивания света. В основном применяются отражатели из алюминия, они создают световой поток в определенном направлении; и интерференционные, которые равномерным образом рассеивают лучи света в конусе некоего объема. Также можно использовать защитное стекло – оно может быть матовым, прозрачным или цветным. Лампочки направленного света производятся для применения и в стандартной электрической сети, и в сети пониженного напряжения. Главным образом они применяются в качестве потолочного светильника освещения в некоторых зонах интерьера. В состав таких осветительных приборов входит двухштыревой отражатель. Чтобы работать в сети с напряжением в 6, 12 либо 24 В, применяются варианты с разнообразными типами цоколей. Чтобы работать в стандартной осветительной сети, применяются варианты с такими же цоколями G9 и G10.

Галогенки направленного света с отражателями
  • Капсульные исполнения.

Это миниатюрная колба, у которой два вывода, предназначенных для подключения к питающим сетям. Их обычно применяют в корпусном и бескорпусном светильниках. Главное предназначение – это точечные приборы для создания декоративного освещения. В основном их устанавливают в потолок либо в интерьерные детали. Для подключения к низковольтной сети применяют цоколь G4, G5,3, GY6,35. Для работы в стандартной осветительной сети в составе имеется цоколь G9.

Широкий выбор габаритов, мощностей и конструкций галогенок дает возможность их применять в самых разнообразных сферах, а ярко выраженные преимущества позволяют широко использовать их в бытовом и промышленном предназначениях. Кроме того, осветительные приборы на основе галогенных деталей отличаются высокой экономичностью, эффективностью и безопасностью.

галоген | Типы лампочек

Какие они?

Галогенная лампа накаливания или лампа представляет собой тип лампы накаливания, в которой используется галоген для увеличения светоотдачи и номинального срока службы. Они известны умеренно высокой эффективностью, качеством света и длительным сроком службы по сравнению с обычными лампами накаливания.

Откуда они взялись?

Ранняя история галогенных ламп параллельна истории ламп накаливания. Использование хлора для предотвращения почернения лампы было запатентовано в 1882 году.В 1959 году General Electric запатентовала коммерчески жизнеспособную галогенную лампу, в которой в качестве газообразного галогена использовался йод.

Как они работают?

Галогенная лампа работает так же, как лампа накаливания, за одним заметным исключением: галогенный цикл. В обычной лампе накаливания вольфрам медленно испаряется из горящей нити. Это вызывает почернение лампы, что снижает светоотдачу и сокращает срок службы.

Галогенные лампы

в значительной степени могут решить эту проблему, поскольку газообразный галоген вступает в химическую реакцию с испаренным вольфрамом, предотвращая его прилипание к стеклу.Некоторое количество вольфрама возвращается в нить накала, что также способствует увеличению номинального срока службы лампы. Поскольку температура, необходимая для этой реакции, выше, чем у обычной лампы накаливания, галогенные лампы обычно должны производиться с использованием кварца.

Где они используются?

Галогенные лампы используются в различных областях, как коммерческих, так и жилых. Галогенные лампы используются в автомобильных фарах, освещении под шкафом и рабочем освещении. Кроме того, галогенные отражатели, такие как лампы MR и PAR, часто предпочтительны для направленного освещения, такого как прожекторы и прожекторы.Они также все чаще используются как более эффективная альтернатива лампам накаливания. Существует не так много ситуаций, в которых нельзя использовать галогенные лампы, но одним из потенциальных недостатков является тепло, выделяемое галогенными лампами, особенно в тех областях, где затраты на ОВК являются проблемой.

Другие полезные ресурсы

Разница между галогенными лампами и лампами накаливания

Галогенные лампы технически представляют собой лампы накаливания — освещение возникает в обоих случаях, когда вольфрамовая нить накаливания достаточно нагрета для излучения света или «накаливания».«Разница между ними заключается в составе стеклянной оболочки и газа внутри оболочки. Стандартная лампа накаливания имеет термочувствительную стеклянную оболочку, которая содержит смесь инертного газа, обычно азот-аргон. Когда вольфрамовая нить нагревается, она нагревается. испаряется и откладывает металл на более холодном стеклянном колпаке (вот почему лампы накаливания кажутся черными по окончании срока службы). Этот процесс требует, чтобы нити лампы накаливания были нагреты меньше, чем оптимально, чтобы продлить срок службы лампы.Более низкая температура нити накаливания придает лампам накаливания типичный оранжево-желтый теплый свет.

В галогенных лампах

используется оболочка из плавленого кварца («капсула»), допускающая более высокие температуры. Внутри кварцевой оболочки находится пар, первоначально йод, теперь обычно бром. Вольфрамовая нить испаряется как обычно, но более высоких температур достаточно, чтобы вольфрам смешался с паром, а не оседал на оболочке. Часть испаренного вольфрама повторно осаждается на нити накала.Комбинация этого «регенеративного цикла» и более высокой температуры нити накала дает лампу, которая имеет более длительный срок службы и немного более высокую эффективность, чем стандартные лампы накаливания. Нить накала с более высокой температурой также излучает «белый» свет, который часто ассоциируется с галогенными лампами.

Галоген — это название семейства электроотрицательных элементов, включая бром, хлор, фтор и йод. Галогенные лампы называют по-разному: «галоген вольфрамовый», «галогенный кварцевый» или просто «галогенный».«Термин» J «лампа (некоторые производители используют букву» J «в обозначениях галогенных ламп), вероятно, происходит от немецкого слова» Jod «, которое на английском языке означает» йод «, один из элементов в семействе галогенных ламп.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Лампы вольфрамово-галогенные

Введение

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

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

Первые коммерческие лампы накаливания с вольфрамовой нитью были представлены в начале 1900-х годов. Эти передовые нити, которые можно было наматывать, скручивать и эксплуатировать 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 ° C и, следовательно, 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 получения света, имеющего более высокую цветовую температуру и срок службы, чем любой из предыдущих материалов, используемых для нити ламп. Основная проблема с вольфрамовыми лампами заключается в том, что во время нормальной работы нить накала постоянно испаряется с образованием газообразного вольфрама, который медленно уменьшает диаметр нити накала и в конечном итоге затвердевает на внутренней стороне стеклянной колбы в виде почерневшего, покрытого сажей отложений.Со временем мощность лампы уменьшается, поскольку остатки осажденного вольфрама на стенках внутренней оболочки становятся толще и поглощают все большее количество более коротких видимых длин волн. Точно так же потеря вольфрама из нити накала уменьшает диаметр, делая ее настолько тонкой, что в конечном итоге она выходит из строя.

Вольфрамово-галогенные лампы были впервые разработаны в начале 1960-х годов путем замены традиционной стеклянной колбы на кварцевую колбу с более высокими характеристиками, которая была больше не сферической, а трубчатой.Кроме того, внутри оболочки были запечатаны незначительные количества паров йода. Замена стекла с более низкой температурой плавления на кварцевое была необходима, потому что цикл регенерации галогена лампы (подробно описанный ниже) требует, чтобы оболочка поддерживалась при высокой температуре (превышающей допустимую для обычного стекла), чтобы предотвратить образование галогеновых соединений вольфрама. от затвердевания на внутренней поверхности. Из-за новых компонентов эти усовершенствованные лампы первоначально назывались термином иодид кварца .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 слабых щелочей, образующихся во время работы, что приводит к преждевременному выходу из строя самой оболочки. В последующие годы соединения брома заменили йод, и оболочка была изготовлена ​​из более новых сплавов боросиликатного стекла для производства вольфрамово-галогенных ламп с еще более длительным сроком службы и более высокой мощностью излучения.

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

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

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

Ранние исследования показали, что добавление фторидных солей к парам, запечатанным внутри вольфрамово-галогенных ламп, дает на выходе самый высокий уровень 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 могут иметь более однородную толщину в течение значительного увеличения срока службы этих ламп. Кроме того, смещение выходного профиля излучения лампы для включения большего количества видимых длин волн было весьма желательно по сравнению с более низкими цветовыми температурами, обеспечиваемыми аналогичными лампами, имеющими альтернативные галогенные соединения (йодид, хлорид и бромид).К сожалению, было обнаружено, что фторидные соединения агрессивно воздействуют на стекло (обратите внимание, что фтористоводородная кислота обычно используется для травления стекла), что приводит к преждевременному разрушению оболочки. Таким образом, фторидные соединения не подходят для коммерческих ламп. Как следствие, обсуждаемые выше бромидные соединения по-прежнему являются предпочтительным реагентом для производства вольфрамово-галогенных ламп, но производители ламп продолжают исследовать применение новых смесей заполняющего газа и галогенов для этих очень полезных источников света.

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

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

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

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

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

Технические характеристики вольфрамово-галогенной лампы для микроскопии

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

В таблице 1 представлены электрические характеристики, размеры нити накала, типичный срок службы и фотометрическая мощность некоторых из самых популярных вольфрамово-галогенных ламп, используемых в настоящее время в оптической микроскопии.Среди наиболее важных терминов, используемых для сравнения этих ламп, — световой поток , который представляет собой общий излучаемый свет, измеренный в люмен и . Световой поток увеличивается пропорционально его физическому фотометрическому эквиваленту в ваттах. Другая важная величина, известная как сила света , — это та часть светового потока, которая измеряется телесным углом в одном направлении. Сила света в единицах кандела и используется для оценки характеристик лампы в оптической системе.Лампы также оцениваются с точки зрения световой отдачи с использованием люмен на ватт электрической мощности (относящейся к физическим и физиологическим системам) для определения эффективности 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 применять следующие обобщения: на каждые 5 процентов изменения напряжения, подаваемого на лампу, срок службы либо удваивается, либо сокращается вдвое, в зависимости от того, находится ли напряжение. уменьшилось или увеличилось.Кроме того, каждые 5 процентов изменения напряжения сопровождаются 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 встроенные отражатели, которые служат для эффективного сбора фронтов световых волн, излучаемых лампой, и их упорядоченного направления в систему освещения. Эти предварительно собранные блоки, получившие название от рефлекторных ламп (см. Рисунок 4), нашли широкое применение в качестве внешних осветителей для приложений стереомикроскопии.Свет от осветителя может быть направлен в любую область образца с помощью гибкого оптоволоконного световода. Рефлекторные лампы сильно различаются по конструкции в зависимости от характеристик и геометрии рефлектора, а также от положения лампы внутри рефлектора. Тем не менее, все лампы с отражателем включают однотактные лампы, которые устанавливаются в центре оптической оси отражателя с цоколем, вклеенным в вершину отражателя. Конфигурация нити накала обычно определяется характеристиками луча, необходимыми для конкретной оптической системы, для которой предназначена лампа.В рефлекторных лампах используются все конструкции нити накала, включая поперечную, осевую и плоскую.

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

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

Отражатели обычно изготавливаются из стекла, но некоторые из них также изготавливаются из алюминия.Их внутренние стенки могут быть гладкими или иметь фасетки для контроля распределения света. Внутренняя структура варьируется от мелких, едва заметных зерен до крупных, выложенных плиткой граней (см. Рис. 4 (а)). В стеклянных отражателях внутренняя поверхность куполообразного отражателя покрывается (обычно осаждением из паровой фазы) для получения требуемых отражающих свойств. Стабильность размеров стеклянных отражателей превосходит стабильность 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 изготавливать, но они ограничены в управлении спектральным выходом и более подвержены колебаниям геометрических допусков во время работы.

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

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

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

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

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

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

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

Вольфрамово-галогенные лампы

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

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

светодиодов Осторожно! Возрождение лампы накаливания

Лампа накаливания, впервые реализованная Томасом Эдисоном в 1879 году, была выдающимся изобретением для своего времени.Эдисон обнаружил, что когда электрический ток пропускается через углеродную нить, нить накаляется или накаляется. Лампа накаливания была усовершенствована в течение следующих трех четвертей века за счет использования различных материалов накаливания и добавления инертного газа внутрь внешней оболочки. Ее массово производили сотни миллионов людей, казалось бы, бесконечного множества форм, размеров и мощности, но основная технология ламп накаливания практически не изменилась.

Рис. 1. Характеристики ранних гибридных галогенных ламп.

В 1959 году была представлена ​​первая галогенная лампа накаливания. Когда вольфрамовая нить горит, небольшое количество вольфрама испаряется с нити на стенку лампы. В конце концов, на стенке лампы откладывается достаточно вольфрама, который заметно почернеет, и лампа выйдет из строя. В галогенной осветительной технике газообразный галоген внутри колбы удаляет вольфрам, отложившийся на стенках колбы. Эта очистка от вольфрама называется «галогенным циклом». Добавление газообразного галогена позволяет нити накала работать при высокой температуре, создавая более яркий свет.Поскольку галогенный цикл предотвращает почернение лампы, срок ее службы увеличивается. Хотя галогенная лампа накаливания была ярче, это не было значительным изменением в технологии лампы накаливания. Электрический ток по-прежнему используется для нагрева нити до температуры, при которой возникает свет.

В 1990 году была представлена ​​галогенная лампа накаливания, в которой использовалась новая технология. Оптическое покрытие, отражающее инфракрасное (ИК) излучение, пропускающее видимый свет, называемое горячим зеркалом, было нанесено на внешнюю поверхность внутренней кварцевой оболочки галогенной лампы накаливания.Это горячее зеркальное покрытие отражает часть тепла обратно к нити накала, где оно повторно нагревает нить. Эта рециркуляция бывшего отработанного тепла позволяет нити накаливания достигать нужной температуры с меньшим потреблением электроэнергии по сравнению с галогенной лампой накаливания без покрытия (рис. 1). Эти первые «гибридные» галогенные лампы накаливания достигли эффективности более 18 LpW (люмен на ватт) для лампы мощностью 70 Вт. Это дало 70-ваттной гибридной галогенной лампе накаливания такой же световой поток, что и 100-ваттная лампа накаливания.

Рис. 2. Применяя закон Бартоломея, график показывает фактический выход LpW и прогнозируемые результаты выхода LpW (с течением времени).

Гибридная галогенная лампа накаливания — это более энергоэффективная прямая замена лампы накаливания. Он имеет все те же характеристики, что и лампа накаливания. Цвет может быть от теплого белого до холодного белого. Гибридная галогенная лампа накаливания излучает непрерывный полный спектр с индексом цветопередачи (CRI)> 97%.Его можно затемнить обычными диммерами. Его можно многократно включать и выключать без ущерба для срока службы лампы, что позволяет использовать его с датчиками присутствия, которые обеспечивают освещение при срабатывании триггера. Гибридная галогенная лампа накаливания не содержит ртути или других токсичных веществ, поэтому соответствует требованиям RoHS.

С момента своего появления в 1990 году гибридная галогенная лампа накаливания продолжала улучшаться в LpW, а стоимость горячего зеркального покрытия снизилась. Скорость улучшения LpW и снижение стоимости оптического покрытия происходили по повторяющейся схеме, которая называется законом Бартоломея.Подобно теперь известному закону Мура, закон Бартоломея гласит: «Каждые 4 года скорость нанесения ИК-покрытий на галогенные лампы удваивается, а производительность горелки с покрытием (люмен на ватт) увеличивается на 20%». Улучшение LpW в гибридной галогенной лампе накаливания показано на графике на рисунке 2.

1,5X на рисунке 2 — это гибридная галогенная лампа мощностью 70 Вт, которая равна светоотдаче 100-ваттной лампы накаливания (18 LpW). ).2.X на рис. 2 — это гибридная галогенная лампа накаливания мощностью 50 Вт, которая имеет такой же световой поток, как лампа накаливания мощностью 100 Вт (33 ЛпВт). Эта 2-кратная гибридная галогенная лампа накаливания проходила ограниченные испытания в 2012 году и была готова к коммерциализации компанией Venture Lighting International (VLI) в 2013 году. 3-кратное увеличение на рисунке 2 представляет лабораторные результаты, продемонстрированные VLI и DSI (45LpW).

Рис. 3. Сравнение КПД лампочек.

Лампа накаливания производит 8% своей энергии в видимом спектре и 92% своей энергии за пределами видимого спектра в виде тепла.На рисунке 3 показано, как эффективность, выраженная в LpW, увеличивается с увеличением доли рециркулируемой тепловой энергии. Обратите внимание, что по мере продвижения вверх по кривой эффективности небольшой выигрыш в возвращаемой энергии дает пропорционально больший выигрыш в эффективности. Закон Бартоломея предсказывает, что к 2018 году эффективность гибридной галогенной лампы накаливания превысит эффективность нынешних компактных люминесцентных ламп (CFL) и аналогичных светодиодов (LED) на рынке к 2023 году. Повышенная эффективность гибридной галогенной лампы накаливания — это работа, которая проводится для увеличения количества тепла, возвращаемого в нить накаливания.Это увеличение количества рециркулируемого тепла является результатом разработок в Deposition Sciences, Inc., которые увеличили отражение инфракрасного излучения от тонкопленочного покрытия, нанесенного на галогеновую капсулу. На рисунке 4 показана эволюция дизайна гибридного галогенового покрытия и характеристик покрытия в DSI.

Каждый прогресс в тонкопленочном покрытии увеличивал инфракрасное отражение тонкопленочного покрытия, тем самым увеличивая эффективность гибридных галогенных ламп накаливания с 1,5X до 2X, а в последнее время до 3X.

Рис. 4. Эволюция конструкции и характеристик гибридного галогенового покрытия.

Лампа накаливания была коммерциализирована Томасом Эдисоном более 133 лет назад. На протяжении всего этого периода это был световой выбор для большинства промышленно развитых стран. Лампа накаливания (похожая на гибридную галогеновую лампу, о которой говорилось ранее) излучает свет от теплого белого до холодного белого. Оба они излучают непрерывный полный спектр с индексом цветопередачи> 97%, вставляются в одну розетку и могут регулироваться обычными диммерами.Лампу накаливания и гибридную галогенную лампу можно многократно включать и выключать без ущерба для срока службы лампы, что позволяет использовать их с датчиками присутствия. И лампы накаливания, и гибридные галогенные лампы не содержат ртути или других токсичных веществ, что делает их совместимыми с RoHS. Однако недостатком лампы накаливания является ее недостаточная энергоэффективность. Новая технология гибридных галогенных ламп накаливания устранила этот недостаток — 1,5 раза на рынке, 2X выходит на рынок, 3X было продемонстрировано в лаборатории, а 4X находится в разработке.

Потребовалось 110 лет, чтобы эффективность лампы накаливания достигла 18 LpW, и всего 21 год, чтобы повысить эффективность до 45 LpW с помощью гибридной технологии. Лампа накаливания не погасла; на самом деле она жива и здорова. Для получения дополнительной информации щелкните здесь.

Читать статьи в этом выпуске здесь.

Другие статьи из архива читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ

энергоэффективных ламп: галогенные против. Флуоресцентный Vs. Лампа накаливания | Home Guides

Некоторые лампочки лучше других для окружающей среды, и чтобы определить, какие из них лучше, просто сравните их по тому, сколько энергии им нужно для производства света. И галогенные лампы, и лампы накаливания излучают свет, нагревая вольфрамовую нить электрическим током. С другой стороны, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) создают свет с помощью совершенно другого механизма.Флуоресцентный газ внутри колбы при электризации дает ультрафиолетовый свет, а покрытие лампы преобразует ультрафиолетовый свет в видимый свет. Из-за этого КЛЛ на 67-80 процентов более энергоэффективны, чем лампы накаливания. Галогенные лампы стоят где-то посередине и считаются более эффективными, чем обычные лампы накаливания, но не такими эффективными, как люминесцентные.

Световая отдача

Свет измеряется в единицах, называемых «люменами», которые соответствуют количеству света, производимого на ватт.Для того, чтобы источник света был на 100 процентов эффективен, гипотетически он должен давать 680 люмен на ватт (см. Ссылки 1). Световая отдача люминесцентного освещения самая высокая, от 9 до 11 процентов для большинства КЛЛ, тогда как у обычных ламп накаливания эффективность составляет от 1,9 до 2,6 процента (см. Ссылки 1). Световая отдача галогенных ламп находится между двумя предыдущими и составляет примерно 3,5 процента. Световая отдача — это один из способов определить, какую лампу выбрать, в результате чего КЛЛ считаются наиболее эффективными, за ними следуют галогенные лампы, а затем лампы накаливания.Еще один элемент, на который следует обратить внимание, — это мощность, необходимая для получения того же количества света. Например: лампе накаливания требуется 60 Вт, чтобы произвести такое же количество света, которое потребовалось бы от лампы накаливания всего 15 Вт (см. Ссылки 2). Производители должны указывать как производимые люмены, так и мощность, потребляемую каждой лампочкой, чтобы можно было легко рассчитать световую отдачу (см. Ссылки 5 и 6).

Галогенные лампы и обычные лампы накаливания

Лампы накаливания, в том числе галогенные, излучают свет путем нагревания металлической вольфрамовой нити до тех пор, пока она не станет раскаленной добела.В обычной лампе накаливания вольфрам медленно испаряется и осаждается на внутренней части лампы, пока он не станет слишком тонким, чтобы проводить электрический ток, и лампа перегорит. Галогенные лампы наполнены специальным газом, который заставляет испарившийся вольфрам оседать обратно на нить накала, а не на внутреннюю часть колбы (см. Ссылки 3). Галогенные лампы служат дольше и горят сильнее, чем обычные лампы накаливания, что делает их немного более эффективными. Однако этот выигрыш может быть сведен на нет дополнительной энергией, которую кондиционер должен использовать для охлаждения комнаты.

Воздействие на климат

По сравнению с лампами накаливания люминесцентные лампы особенно эффективны в теплом климате. Около 90 процентов энергии, используемой для питания лампы накаливания, преобразуется в тепло, по сравнению с 30 процентами для КЛЛ, которые изначально потребляют меньше электроэнергии. В жаркую погоду переход на КЛЛ не только снижает потребление электроэнергии для освещения, но и снижает нагрузку на кондиционеры. В холодном климате все наоборот. Без дополнительного нагрева лампами накаливания необходимо сжигать больше природного газа или масла для обогрева домов и предприятий.В регионах, где электроэнергия дешевая или поступает из источников неископаемого топлива, переход на КЛЛ может фактически увеличить общие затраты на электроэнергию и выбросы парниковых газов (см. Ссылки 4).

Новые энергосберегающие галогенные лампы

Недавно был разработан новый класс галогенных ламп. В этих новых лампах используется специальное инфракрасное покрытие для перенаправления инфракрасного света обратно к вольфрамовой нити, что снижает отходящее тепло и повышает эффективность до 30 процентов по сравнению с обычными лампами накаливания (см. Ссылки 3).Они по-прежнему не так эффективны, как КЛЛ, которые примерно на 75 процентов эффективнее обычных ламп, но эта разновидность обеспечивает высочайшую эффективность, когда речь идет о галогенных лампах.

Ссылки

Биография писателя

Эрик Молл начал профессионально писать в 2006 году. Он вел колонку мнений для «Arizona Daily Wildcat» и работал редактором «Persona Literary Magazine». Он имеет степень бакалавра наук об окружающей среде и писательское мастерство Университета Аризоны.

Галогенная лампа — Energy Education

Рис. 1. Ксеноновая галогенная лампа. [1]

Галогенные лампочки — это довольно эффективные лампочки, которые излучают свет из потока электричества. Галогенные лампы используются при съемках, но также используются в жилом и коммерческом освещении, а также в автомобилях. [2]

Это усовершенствованная форма лампы накаливания; они работают одинаково, но служат намного дольше: [2]

  1. Более высокое давление — газ, содержащийся в колбе, находится под более высоким давлением (7-8 атм), что делает колбу меньше, чем обычная лампа накаливания.Лампы должны быть изготовлены из более прочных материалов, чтобы выдерживать такое давление.
  2. Галогеновый газ — газ внутри галогенной лампы соединяется с парами вольфрама, выделяемыми нитью накала (та часть, которая нагревается и излучает свет). Если температура достаточно высока, этот пар повторно осаждается на нити, рециркулируя вольфрам и продлевая срок службы лампы. [3]

Лампа может нагреваться намного сильнее, производя больше света на единицу электроэнергии по сравнению с лампой накаливания.Недостатком являются сильные ожоги галогеновых ламп при прикосновении к ним во время работы. [2]

Преимущества

  • Маленький, легкий и простой в изготовлении.
  • Обычная лампа накаливания может длиться до 1000 часов, а галогенная лампа — более 2500 часов.
  • Галогенные лампы имеют цветовую температуру, близкую к солнечной, которая имеет более белый цвет по сравнению с оранжевым цветом, излучаемым лампами накаливания. [2] См. Для сравнения приведенное ниже моделирование PhET: лампы накаливания работают при температуре около 2800 К, а галогены — до 3400 К. [2] [3]
  • Более длительный срок службы, как описано выше.
  • Мгновенный запуск (не нужно прогревать)

Недостатки

  • Чрезвычайно горячий (опасность ожога).
  • Может взорваться из-за высокого давления и разбросать осколки стекла наружу. Это можно смягчить, если использовать стеклянный экран, который защищает от травм. [2]

Phet Simulation

Университет Колорадо любезно разрешил нам использовать следующую симуляцию Фета.Изучите эту симуляцию, чтобы увидеть, как изменение температуры меняет количество излучения, создаваемого нитью накаливания лампочки. Обратите внимание, что большая часть энергии уходит в виде тепла (в инфракрасном спектре, справа от видимого спектра):

Для дальнейшего чтения

Список литературы

галогенных ламп против ламп накаливания | Sciencing

И лампы накаливания, и галогенные лампы широко используются потребителями для удовлетворения своих потребностей в освещении. Лампы накаливания неэффективны из-за того количества энергии, которое они потребляют, но это еще не повлияло на их популярность.Оба типа лампочек имеют множество применений и, конечно же, обладают достоинствами и недостатками.

Галогенные

Галогенные лампы — более эффективная версия лампы накаливания. Эти лампочки излучают очень яркий белый свет. Их световой поток не уменьшается с возрастом лампы. Галогенные лампы также известны своей стабильной способностью запускаться без мерцания.

Лампа накаливания

Идея лампы накаливания существует почти 120 лет назад, и мало что требовалось в области инноваций для повышения популярности.Лампа накаливания загорается, когда электричество нагревает проволочные нити. Однако эти лампочки излучают больше тепла, чем света, с точки зрения выходной энергии. Вот почему классическая лампа накаливания считается неэффективной из-за того количества электричества, которое она потребляет.

Сравнение

Лампы накаливания гаснут с возрастом, в отличие от галогенных ламп. Средняя лампа накаливания прослужит от 750 до 1000 часов. Средняя галогенная лампа прослужит от 2250 до 3500 часов.Лампа накаливания на 75 Вт дает около 1180 люменов, а галогенная лампа на 75 Вт дает около 1300 люмен. Доступны как лампы накаливания, так и галогенные лампы различных размеров и напряжений.

Использование

Стандартные лампы накаливания отлично подходят для повседневного использования в доме, где желателен «мягкий» свет. Некоторые лампы накаливания используются не только из-за их светоотдачи, но и из-за их теплоотдачи. Тепловые лампы, которые можно найти в резервуарах для рептилий, используют способность ламп накаливания производить тепло для обогрева небольших замкнутых пространств.Галогенные лампы сохраняют постоянный световой поток на протяжении всей своей жизни, что является одной из причин, почему они широко используются в автомобильных фарах. Этот тип лампочки идеально подходит для уличных ситуаций, например, для освещения террасы или патио. Галогенные лампы также можно использовать в доме, где требуется интенсивный свет.

Стоимость

Лампы накаливания обычно намного дешевле галогенных ламп.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *