Устройство и принцип действия

Галогенные лампы

Каких только светильников не придумал человек за всю историю своего технического взросления! Постоянная и, можно сказать, бескомпромиссная борьба с тьмой заставляла его каждый раз изобретать все более совершенные источники света: после лучины и факела он сделал свечку, потом сконструировал всевозможные масляные, керосиновые и газовые фонари.

И, наконец, когда наступила эра так называемой научно-технической революции, homo sapiens вооружился электрической лампой. Весь ХХ век она освещала его беспокойную жизнь, и казалось, ничего совершенней быть не может. Представляя собой запаянную колбу с инертным газом, внутри которой под воздействием электротока светится вольфрамовая проволока, устройство казалось надежным и вечным, как колесо. И, как колесо, не имеющим ни малейших перспектив для совершенствования. Однако, когда к инертному газу, окружающему нить накаливания, добавили химические элементы, известные в науке как галогены – фтор, йод, бром и т. д., – эффект превзошел ожидания. Так появились галогенные лампы.

Первые галогенные лампы появились в 1959 году в США и почти одновременно – в СССР. Использовать их начали еще лет 40 назад, но только в 80-х годах ХХ века галогенные лампы получили широкое распространение. Благодаря высоким технологиям их эксплуатационные качества превзошли все показатели обычных ламп накаливания. Массовое производство и доступность по цене открыли галогенным лампам двери во многие дома простых граждан всех стран мира, не говоря уже о всевозможных офисах, конторах и развлекательных заведениях.

В настоящее время не существует более совершенных электрических источников света, чем галогенные лампы. Они излучают свет наивысшего качества, который характеризуется идеальной цветопередачей и похож своим спектром на солнечный. Благодаря этому все предметы в свете галогенных ламп выглядят ярче, а изделия из драгоценных металлов и хрусталя искрятся, будто в солнечных лучах.

Устройство и принцип действия

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

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. 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.

Колбы изготавливаются из тугоплавкого кварцевого стекла, которое можно эксплуатировать даже при температуре 800 . Эти колбы более прочные, и давление газа в них почти в два раза выше, чем в классических газонаполненных лампах накаливания. При этом давлении вольфрам с нити накаливания испаряется менее интенсивно.

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.

Рисунок. Вольфрамово-галогенный цикл

Атомы вольфрама, покинувшие в результате испарения раскаленную нить накаливания при температуре, близкой к 3000 К, вступают в реакцию с атомами галогенов, в результате чего образуются газообразные вещества. Пребывая в связанном состоянии, вольфрам не конденсируется на стенках лампы, поэтому они не темнеют со временем и не теряют своей прозрачности. Перемещаясь в результате конвекции по объему лампы и вновь оказавшись в области высоких температур, непосредственно прилегающей к нити накаливания, молекулы галогенидов вольфрама подвергаются пиролизу (разлагаются на составляющие их атомы), и свободный вольфрам возвращается в тело спирали, способствуя, таким образом, ее восстановлению.

Классификация

По напряжению