<<
>>

Устройство и принцип действия

Особенности галогенных ламп

Галогенные лампы накаливания по структуре и принципу действия сравнимы с лампами накаливания. Но они содержат в газе-наполнителе незначительные добавки галогенов (бром, хлор, фтор, йод) или их ком­бинации.

С помощью этих добавок возможно в определенном темпера­турном интервале практически полностью устранить потемнение колбы (вызванное испарением атомов вольфрама) и обусловленное этим уменьшение светового потока.

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.

Современные галогенные лампы имеют ряд преимуществ:

♦ неизменно яркий свет в течение всего срока службы;

♦ красивый, сочный свет, обеспечивающий великолепную цветопере­дачу и возможность создания привлекательных световых эффектов;

♦ больше света при такой же мощности, благодаря более высокой световой отдаче, а следовательно, и повышенная экономичность;

♦ увеличенный вдвое срок службы по сравнению с лампами накали­вания;

♦ уменьшенные размеры.

Вольфрамо-галогенный цикл

Существенные характеристики лампы накаливания — световая отдача и срок службы — в основном определяются температурой спи­рали: чем выше температура спирали, тем выше световая отдача, но тем короче срок службы.

Сокращение срока службы является последствием быстро растущей при повышении температуры скорости испарения вольфрама, которая приводит с одной стороны, к потемнению колбы, а с другой — к пере­горанию спирали.

Потемнение колбы можно эффективно предотвратить с помощью галогенной добавки к газу-наполнителю, которая в процессе вольфрамо-

Рис.

3.17. Вольфрамо-галогенный цикл

галогенного цикла (рис. 3.17) не дает уже испаренному вольфраму осесть на стенках колбы. Испаренный из спирали в процессе работы лампы вольфрам попадает в результате диффузии или конвекции в температур­ную область (Ті < 1400 К) вблизи стенки колбы, где образует стабиль­ное вольфрамо-галогенное соединение. Вместе с тепловым потоком эти соединения снова перемещаются в зону горячей спирали (Т2 > 1400 К) и там снова распадаются.

Часть вольфрама снова восстанавливается на спирали, но уже на новом месте. Нормальный вольфрамо-галогенный цикл приводит т.о. лишь к предотвращению потемнения колбы, но не к увеличению срока службы, который закончится в результате разрыва спирали на возник­ших «горячих ячейках».

Так называемый «регенеративный» цикл был бы возможен с участием фтора. Но этот способ сегодня еще не разработан из-за агрессивности фтора по отношению к кварцевому и тугоплавкому стеклу, а также по причине его сопротивляемости к ныне используемым галогенам.

Галогенные лампы накаливания нового поколения

Галогенные лампы накаливания нового поколения (рис. 3.18), с отра­жающим инфракрасное излучение покрытием ламповой колбы, харак­теризуются значительным повышением световой отдачи.

Рис. 3.18. Принцип работы софитной галогенной лампы накаливания низкого напряжения с покрытием, отражающим инфракрасную составляющую

Это обусловлено следующим физическим процессом. Часть энергии, которая в обычных галогенных лампах накаливания преобразовывается в невидимое 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.

Применение галогенных ламп

Галогенные лампы накаливания применяются для светильников общего освещения и прожекторов, инфракрасного облучения, кино- фотосъемочного и телевизионного освещения, автомобильных фар, аэродромных огней, оптических приборов и др. Миниатюрные лампы применяются в кинопроекторах, в медицинских приборах, в проекторах измерительных лабораторий, театральных световых приборах, в под­водных световых приборах. Среднегабаритные лампы применяются в осветительной аппаратуре для цветных кино-, фото-, телесъемок.

Система обозначений

Рассмотрим структуру условного обозначения ламп накаливания галогенных:

Буквенное обозначение (К — кварцевая, Г — галогенная,

Д — дифференциального излучения, И — с интерференционным отражателем,

К — с концентрированным телом накала, П — произвольного положения горения,

М — малогабаритная, МН — миниатюрная, Т — термоизлучатель,

О — с отогнутыми концами, Э — с эллиптическим отражателем).

— X — номинальное напряжение или диапазон напряжений (от 6 до 380 В).

X — номинальная мощность (от 20 до 10000 Вт).

X — отличительная особенность от базовой модели (от 1 до 6)

В СНГ приняты следующие обозначения галогенных ламп накаливания:

♦ первая буква — материал колбы (К — кварцевая);

♦ вторая буква — вид галогенной добавки (И — йод, Г — галоген);

♦ третья буква — область применения (О — облучательная) или кон-

♦ структивная особенность (М — малогабаритная);

♦ первая группа цифр — мощность, Вт; сила света, кд; ток, А, или световой поток, лм, в зависимости от принятой маркировки или ламп соответствующего типа;

♦ последняя цифра — порядковый номер разработки после первой.

Конструктивные особенности

По конструктивным признакам галогенные лампы накаливания делятся на две группы: с длинным спиральным телом накала при соот­ношении длины ламп к диаметру более 10 — линейные или трубчатые ліампьі; с компактным телом накала при отношении длины тела накала к диаметру не менее 8 — эти галогенные лампы накаливания подразделя­ются в свою очередь на мощные и малогабаритные, в которых электроды размещены обычно с одной стороны.

Лампы для светильников общего освещения и прожекторов выпуска­ются преимущественно на напряжение 220 В мощностью от 1 до 20 кВт; световая отдача — 22—26 лм/Вт, срок службы — 2000 ч, лампы трубча­тые, положение горения — горизонтальное.

Лампы инфракрасного облучения выпускаются на напряжения '127, 220 и 380 В мощностью от 0,5 до 5 кВт, срок службы повышенный (2500—5000 ч), так как тела накала этих ламп работают при низких температурах (2400—2700 К); лампы трубчатые, положение горения — горизонтальное.

Малогабаритные галогенные лампы накаливания разного назначе­ния выпускаются на напряжение до 30 В (преимущественно.6,12 и 24 В), мощностью 15—650 Вт, лампы имеют компактную форму тела накала. Поскольку от большинства этих ламп требуется высокая яркость, они имеют температуру тела накала 3000—3200 К и срок службы несколько Десятков'или сотен часов, положение горения — любое.

Устройство галогенных ламп накаливания. Колба лампы — длинная Узкая кварцевая трубка; тело накала— прямолинейная вольфрамовая спираль, закрепленная на вольфрамовых держателях по оси колбы.

Расположенные по обоим концам трубки вольфрамовые вводы сое­динены с выводами, впаянной в кварц молибденовой фольгой. Диаметр трубки-колбы и расположение тела накала в ней выбираются так, чтобы при горении галогенных ламп накаливания температура стенки была 500—600 °С (не менее 250 °С и не более 1200 °С).

Устройство и принцип действия

Тело накала галогенных ламп накаливания изготавливают из специ­альных марок вольфрамовой проволоки, преимущественно в виде спи­рали, которой в лампе с помощью электродов и держателей придается необходимая форма.

Принцип действия галогенных ламп накаливания заключается в образовании на стенке колбы летучих соединений — галогенидов воль­фрама, которые испаряются со стенки, разлагаются на теле накала и воз­вращают ему, таким образом, испарившиеся атомы вольфрама.

Галогенная добавка в лампах накаливания с вольфрамовым телом накала вызывает замкнутый химический цикл.

Йодно-вольфрамовый цикл препятствует осаждению вольфрама на колбе, но не обеспечивает возвращение его частиц в дефектные участки тела Накала. Поэтому механизм перегорания тела накала в йодных лампах остается таким же, как и в обычных лампах накаливания.

Применение йода в галогенных лампах накаливания выявило неко­торые его недостатки: агрессивность по отношению к металлическим деталям, трудность дозировки, некоторое поглощение излучения в желто-зеленой области. Другие галогены (бром, хлор, фтор), будучи более агрессивными, в чистом виде не могут его заменить. В настоящее время в большинстве галогенных ламп накаливания применяют химиче­ские соединения галогенов СН3Вг (бромистый метил) и СН2Вг2 (броми­стый метилен).

Чистый бром выделяется в зонах с температурой выше 1500 °С. Для галогенных ламп накаливания с большим сроком службы применяют СН3Вг, полагая, что таким путем вводится некоторый избыток водорода, компенсирующий его утечку через горячую кварцевую колбу. По сегод­няшний день продолжается работа по подбору новых летучих соедине­ний, галогенов.

Исследования показывают, что механизм возвратного цикла значи­тельно сложнее, чем представлялось на ранней стадии создания гало­генных ламп накаливания. Установлено, что йодно-вольфрамовый цикл не происходит в лампе, абсолютно свободной от кислорода, однако, вве­дение в галогенные лампы накаливания кислорода способствует появле- дано вредного для ламп водяного цикла, как и в обычных лампах нака­ливания.

Длинные линейные галогенные лампы накаливания имеют недо­статки: их невозможно долго эксплуатировать в наклонном или верти­кальном положении, так как при этом галогенные добавки и инертный газ отделяются друг от друга и регенеративный цикл прекращается. Из-за высокой стоимости кварца и недостаточной технологичности галогенных ламп накаливания, они пока еще дороги.

Галогенные лампы накаливания по сравнению с обычными лампами имеют более стабильный по времени световой поток и, следовательно, повышенный полезный срок службы, а также значительно меньшие раз­меры, более высокие термостойкость и механическую прочность, благо­даря применению кварцевой колбы. Малые размеры и прочная оболочка позволяют наполнить лампу до высоких давлений ксеноном и получать на этой основе более высокую яркость и повышенную световую отдачу (либо повышенный физический срок службы).

3.4.2.

<< | >>
Источник: Корякин-Черняк С. Л.. Справочник домашнего электрика. — Изд. 7-е,. 2009

Еще по теме Устройство и принцип действия:

  1. § 4. Криминалистическое исследование взрывных устройств и взрывчатых веществ
  2. 41.3. Особенности тактикипервоначальных следственных действий по делам, связанным с пожарами и взрывами
  3. 2.4. СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПЕРЕЖИВАЮЩИХ СРЕЗОВ МОЗГА
  4. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИЗОЛИРУЮЩЕГО ПРОТИВОГАЗА. ПОДГОТОВКА К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ.
  5. Аппарат теплового стимулирующего воздействия на основе вихревой генерации тепла А-КТг «Гравитон»
  6. Классификация аппаратов ИВЛ и принцип их работы
  7. Глава 3. Основные принципы строения мозга
  8. СУДЕБНО-ПСИХИАТРИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА В УГОЛОВНОМ ПРОЦЕССЕ И МЕРЫ ПРОФИЛАКТИКИ ОБЩЕСТВЕННО ОПАСНЫХ ДЕЙСТВИЙ ПСИХИЧЕСКИ БОЛЬНЫХ
  9. § 4. Криминалистическое исследование взрывных устройств и взрывчатых веществ
  10. Устройство реле
  11. Принцип действия и устройство электромагнитных реле
  12. Электромагнитные реле РПЛ - устройство, принцип действия, технические характеристики
  13. Устройство и принцип действия
  14. 3.7.1. Устройство и принцип работы светодиодов
  15. Назначение и принцип действия
  16. Назначение, устройство и работа УЗО