Tipe gas lampu halogen

Lampu halogen adalah bola lampu pijar di mana gas inert dan sejumlah kecil gas halogen disegel di dalam lampu.

Gas inert

Gas inert meliputi helium (He 4,00g/mol), neon (Ne 20,18g/mol), (nitrogen (N2 28,02/mol)), argon (Ar 39,95g/mol), (karbon dioksida (CO2 44,01g/mol) mol)), kripton (Kr 83,80/mol), xenon (Xe 131,29g/mol) dan radon (Rn 222.000/mol).
Helium, neon, argon, kripton, xenon, dan radon disebut juga gas mulia dan gas langka karena terkandung dalam jumlah yang sangat kecil di udara.
Efek penekan uap tungsten yang digunakan dalam filamen lebih efektif dengan meningkatnya berat atom. Semakin tinggi berat atom, semakin rendah konduktivitas termal dan semakin banyak kehilangan panas filamen dapat ditekan. Efisiensi bercahaya akan meningkat 5-10%.
“Secara teoritis, radon, yang memiliki berat atom tertinggi, adalah yang paling efektif. Namun, radon adalah gas radioaktif berbahaya yang memancarkan sinar alfa dengan waktu paruh pendek, sehingga tidak dapat digunakan. Ketika karbon dioksida mencapai 1000°C atau lebih tinggi, terurai menjadi karbon monoksida dan oksigen. Tidak dapat digunakan karena dekomposisi termal.
Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa xenon paling efektif untuk menguapkan tungsten.Namun, karena xenon dan kripton mahal, mereka tidak banyak digunakan, dan argon, yang lebih murah daripada gas inert lainnya, digunakan Namun, argon saja tidak menyediakan insulasi listrik yang cukup, jadi jika filamen putus selama penerangan, pelepasan busur akan terjadi. Sebagai penanggulangan, sejumlah kecil nitrogen, yang memiliki insulasi listrik tinggi, dicampur. Lampu yang lebih kecil dengan filamen yang lebih pendek memiliki beban listrik yang lebih tinggi, sehingga masa pakainya lebih singkat.

Pengambil

Getter adalah bahan kimia yang digunakan untuk menghilangkan kotoran dari produk yang menggunakan ruang hampa.
Dengan bola lampu pijar, jika sejumlah kecil uap air, oksigen, atau kotoran lainnya tercampur di dalam bola lampu, itu akan menyebabkan siklus air, yang akan mengkonsumsi tungsten dan mempersingkat masa pakai bola lampu, sehingga air perlu dihilangkan. di dalam bohlam. Berbagai getter sedang diteliti dan dikembangkan sebagai penanggulangan. Lampu pijar menggunakan metode menciptakan ruang hampa menggunakan pengambil fosfor selama proses pembuatan. Dalam metode ini, filamen tungsten direndam dalam campuran fosfor dan air, dan setelah lampu habis, listrik dialirkan untuk menghasilkan pelepasan pijar dan menghilangkan sisa gas. Pengambil fosfor digunakan untuk meningkatkan derajat vakum, dan elemen halogen juga diapit sebagai pengambil untuk mencegah penghitaman.
Metode pengurangan kehitaman dengan menggunakan elemen halogen sebagai pengambil telah digunakan sejak lama, dan pada tahun 1892, bola lampu filamen karbon yang mengandung klorin mulai dipasarkan. Pada tahun 1933, sebuah paten diusulkan untuk gagasan enkapsulasi yodium untuk mengubah tungsten yang diuapkan menjadi tungsten iodida untuk mencegahnya menempel pada bola lampu. Dengan cara ini, metode enkapsulasi senyawa halogen dalam bola lampu konvensional efektif dalam mencegah bola lampu menghitam, tetapi bereaksi dengan filamen tungsten di bagian suhu rendah, memperpendek umur bola lampu. Ya. Selain itu, yodium perlu diuapkan dan dimasukkan ke dalam bola lampu selama pembuatan, dan ada kelemahan seperti kisaran sempit di mana siklus halogen bekerja secara stabil, sehingga gas halogen lain juga dipertimbangkan. Pada tahun 1965 T’. Jampens dan van der Weijer dari Philips memperkenalkan bola lampu menggunakan senyawa organik bromin. Senyawa brom (CHBr3, CH2Br2, dll.) memiliki tekanan uap yang tinggi, sehingga dapat terkurung sebagai gas sebagaimana adanya. Belakangan, senyawa klorin juga mulai digunakan dan digunakan dalam lampu paparan mesin fotokopi.
Zirkonia sering digunakan sebagai pengambil bola lampu. Namun, dalam kasus pemanas lampu halogen, ini sulit digunakan, sehingga tantalum (Ta) sering digunakan. Tantalum adalah logam yang lunak, mudah meleleh, mirip dengan timbal, dan menyerap beberapa ratus kali lipat volume hidrogen dalam keadaan panas berwarna merah tua (sekitar 700°C). Aku disini.
Tentu saja, beberapa pemanas lampu di bawah 2200K mengandung halogen. Jika halogen ditambahkan, ia bekerja dengan arah menghambat siklus air, jadi jika ada sedikit sisa kelembaban, pemanas tahan lama dapat dibuat. Ini sering karena halogen lebih murah. Untuk membuat pemanas lampu yang sangat andal dengan masa pakai desain 5000 jam hingga 20000 jam, lebih aman memasukkan pengambil tanpa halogen daripada memasukkan halogen.

Gas halogen

“Ada empat jenis gas halogen: fluorin (F 19,00g/mol), klorin (CL 35,45/mol), brom (Br 79,90g/mol), dan yodium (I 126,90g/mol). Semakin kecil berat atomnya , Yodium yang lebih reaktif adalah yang paling tidak reaktif, karena lebih reaktif.Pada masa awal lampu halogen, yodium diapit sebagai zat halogen. Namun, yodium memiliki kekurangan seperti kebutuhan untuk menguap dan memasukkannya ke dalam bola lampu selama produksi, dan kisaran di mana siklus halogen bekerja secara stabil sempit. digunakan untuk”
“Brom lebih reaktif daripada yodium dan berkontribusi pada efektivitas siklus halogen.
Bahkan dalam kasus di mana siklus halogen yodium tidak dapat mengatasi penguapan dan penghitaman tungsten, siklus halogen sekarang dapat menanganinya, dan jenis lampu halogen dapat diperluas. “””
Ada variabilitas di mana siklus halogen berakhir dengan tungsten kembali ke filamen. Penguapan dipromosikan secara lokal, suhu bagian itu meningkat dengan kecepatan yang dipercepat, dan pemutusan terjadi pada apa yang disebut hot spot.
Bergantung pada jumlah gas halogen, penghitaman dapat terjadi. Diperlukan untuk mengisi gas halogen dalam jumlah minimum yang tidak menyebabkan menghitam. Dengan meminimalkan jumlah gas halogen, siklus halogen dimoderasi sehingga menghasilkan masa pakai dan stabilitas lampu yang lebih lama. Konsentrasi minimum yang dibutuhkan adalah sekitar 0,1% molar menjadi gas inert.
Pemanas lampu dengan suhu warna sekitar 2200K (K → Kelvin: satuan suhu absolut, plus 273 derajat Celcius) atau kurang tidak perlu mengandung halogen. Pada suhu warna seperti itu, penguapan tungsten dapat diabaikan dalam masa pakai pemanas yang ditetapkan (5000 atau 20000 jam) dan siklus halogen tidak diperlukan. (Oleh karena itu, filamennya sangat sedikit dipakai -> hidup tidak dibatasi oleh ini)

Siklus halogen

Lampu halogen adalah jenis bola lampu pijar di mana sejumlah kecil gas halogen disegel dalam gas inert seperti argon atau nitrogen.
Dengan menyelubungi gas halogen, dapat mencegah keausan tungsten yang merupakan bahan filamen, dan dimungkinkan untuk menaikkan suhu filamen ke suhu yang lebih tinggi.Ada manfaatnya. Ini karena siklus halogen. Filamen tungsten, yang menjadi panas saat lampu menyala, menguap menjadi atom dan bergerak di dalam lampu. Saat bergerak, ia bergabung dengan halogen di lampu untuk membentuk tungsten halida. Tungsten halida bergerak di dekat filamen melalui konveksi dan difusi. Ketika filamen menjadi panas selama pencahayaan, tungsten halida terpisah ketika mencapai 1400°C atau lebih tinggi, dan tungsten kembali ke filamen, dan halogen menguap lagi dan membentuk tungsten halida. Siklus ini disebut siklus halogen.
Untuk mewujudkan siklus halogen, perlu menggunakan bahan yang menjaga dinding bagian dalam bola lampu di atas 250°C selama pencahayaan. Oleh karena itu, kaca kuarsa tahan panas digunakan untuk bohlam.
Tungsten yang menguap kembali ke filamen, tetapi tidak sepenuhnya. Ada variabilitas di mana siklus halogen berakhir dengan tungsten kembali ke filamen. Penguapan dipromosikan secara lokal, suhu bagian itu meningkat dengan kecepatan yang dipercepat, dan pemutusan terjadi pada apa yang disebut hot spot. Siklus halogen yang berulang menciptakan ketidakrataan pada filamen, yang pada akhirnya menyebabkan kerusakan kawat.

W+(Om+Xn) →(WX+WO+WOX+WO2+X2)→WX→W+O

Pengisian tekanan tinggi mengisi gas ke bola lampu

Semakin tinggi tekanan gas pengisi, semakin lama umur bola lampu sehubungan dengan efisiensinya. Tekanan meningkatkan kerapatan molekul gas, tungsten yang menguap bertabrakan dengan molekul gas, dan migrasi tungsten ditekan. Tekanan uap di sekitar filamen naik dan mendekati saturasi, sehingga penguapan ditekan.
Sebagai metode pengisian gas ke dalam lampu halogen, bohlam dengan tabung knalpot kaca yang dilas digunakan, dan setelah bagian dalam bohlam dikosongkan, gas yang disegel diisi sambil didinginkan dengan nitrogen cair. Gas yang diisi dicairkan oleh nitrogen cair, volumenya berkurang, dan tekanan internalnya turun.
Gas yang diisi diisi pada tekanan tinggi 1×10^5~4×10^5Pa. Tekanan selama pencahayaan mencapai 1,3 hingga 7,0 kali lipat.