Lampe halogène

Lampe halogène - dispositif d'éclairage électrique, le principe de fonctionnement de l'appareil par rapport à une simple lampe à incandescence est complété par l'introduction d'halogénures dans le ballon pour augmenter la durée de vie et préserver le produit dans sa forme d'origine pendant longtemps.

Histoire de la création de lampes halogènes

L'histoire est étroitement liée aux lampes à incandescence. Nous renvoyons les lecteurs à la revue correspondante pour une connaissance détaillée de l'histoire de l'invention. Nous stipulons ici uniquement que c'est le premier à avoir découvert la lueur des conducteurs sur un échantillon de fil de platine, Sir Humphry Davy. Dans le sous-sol de l’Institution royale, il y avait une source d’énergie de deux mille cellules qui a réussi à chauffer la coupure à des températures supérieures à 550 degrés Celsius, à laquelle les corps commencent à briller dans des conditions terrestres. L'effet n'a pas duré longtemps, mais a marqué le début d'une longue quête épique de son utilisation en tant que mesure utile pour répondre aux besoins de l'humanité.

Dans la pratique russe, l’histoire de la création des ampoules à incandescence débute en 1872, lorsque notre compatriote Lodygin créa son propre échantillon. Les réalisations des autres hommes de science ont été judicieusement oubliées. Les auteurs ont tendance à lire à partir de 1882, quand Edwin Scribner a supposé pour la première fois qu’il introduisait une faible atmosphère de chlore dans une lampe à charbon au lieu d’un vide. Cela a largement bloqué le noircissement de la fiole. Dans le texte du brevet, l'invention est interprétée de manière erronée: le chlore est censé former un film transparent qui élimine un défaut connu.

En réalité, les composés halogènes se dissocient bien, les molécules évaporées de la surface de l'hélice reviennent progressivement à leur place d'origine, éliminant ainsi le dépôt noir sur le ballon. Le brevet US254780 A est aujourd'hui considéré comme le premier oiseau à annoncer l'arrivée de lampes halogènes. L'idée pendant longtemps n'a pas trouvé d'application pratique. Et dans l'atmosphère du ballon, des gaz inertes sont utilisés, par exemple de l'azote dans l'échantillon de Lodygin. Le mérite d’un scientifique est de remplacer le vide, ce qui a rendu la construction fragile et la technologie de fabrication difficile.

Nom d'historien oublié - George Meikl. Le texte du brevet US1267888 A propose d'ajouter de l'iode au milieu de gaz inerte d'une diode à lampe. Un certain nombre d'effets positifs se produisent: les pertes de tension parasites dans l'arc diminuent à 11-12 V( généralement de 16 à 20 V), le travail devient constant. Il y a la première utilisation d'autres halogènes, en plus du chlore, dans l'atmosphère de la lampe à incandescence. Bien que ce soit un dispositif de redressement. De plus, la lampe à vide ne fonctionnant pas pendant plus de 1000 heures, le dispositif était difficile à fabriquer. Lodygin utilisait l'azote à des fins pratiques, utilisait des gaz rares( argon, etc.).

1923 années de découverte du cycle de régénération dans l'atmosphère des halogénures de métaux alcalins sont considérées comme essentielles. Il est montré que les molécules de tungstène évaporées du filament reviennent progressivement. Le texte du brevet fait référence à un certain film transparent formé par un halogène. Il est évident que les auteurs s’appuient sur les idées d’Edwin Scribner. Ce fut le point de départ du développement ultérieur de la technologie des lampes halogènes. Johannes Antonius Maria van Limpnt a été engagé dans des expériences de croissance du cristal. Cela est d'autant plus louable que la technologie des semi-conducteurs est née plus tard, mais en étudiant la diffusion et la précipitation des impuretés contenues dans les gaz, le scientifique a découvert les qualités utiles des halogènes: iode, brome, chlore. Avec l'aide de ces composés, il a été possible de restaurer des bobines de tungstène( ou de charbon), une couche mince de métal pulvérisé à la surface des pièces.

Le brevet US n ° 7415 du 13 janvier 1929 porte sur des méthodes permettant de créer des filaments de tungstène durables. A cette fin, 0,1 à 3% d'oxyde d'hafnium ont été ajoutés à la poudre métallique initiale. Les scientifiques sont allés augmenter la durée de vie des lampes à incandescence de différentes manières. De même, Neunhoffer et Schulz ont obtenu en 1949 un brevet pour une lampe à incandescence remplie d’halogénures de tungstène ou de rhénium. Cela contribue à la régénération du fil.À propos du brevet est peu connu, le résultat de l'action des halogénures a été de courte durée.

Au cours des fabrications théoriques, il a été supposé que les composés interagissaient de manière inconnue avec le tungstène et d'autres métaux contenus dans le ballon. Et lorsque l'industrie spatiale américaine avait besoin d'une puissante source de rayonnement imitant le Soleil, les scientifiques devaient rappeler le cycle de tungstène régénératif et les développements antérieurs. Les lampes à charbon sont aujourd'hui réputées pour chauffer non pas de l'air, mais des objets. La raison en est claire: l'énergie est principalement transférée par rayonnement. Pour créer des densités de puissance élevées, la bobine de tungstène se tortille avec un fil fin. Dessins connus à double fil.

Lampes à quartz: premières étapes

Le 3 mars 1958, les ingénieurs de General Electric, Friedrich Elmer et Wiley Emmett ont déposé un brevet pour une lampe chauffante dans laquelle la bobine était protégée par un milieu à halogénure. Le texte indiquait qu'avec un fonctionnement prolongé, le ballon des modèles typiques était progressivement recouvert d'une floraison sombre. Pour minimiser l’effet, la taille de la partie sphérique a cherché à augmenter. La plaque est distribuée sur une plus grande surface et est moins visible. Il y a eu d'autres tentatives pour résoudre le problème:

1. : utilisation de fortes vapeurs de krypton, de xénon et de mercure. Dans ce dernier cas, une pression supplémentaire supérieure à la pression atmosphérique a été appliquée.
2. Utilisation de gaz neutres: argon et azote.

Les mesures ne corrigent pas complètement la situation. Les scientifiques proposent d'utiliser pour la régénération du fil( et le nettoyage du ballon) une paire d'iode. En conséquence, le produit destiné à l'industrie spatiale, noirci en 10 minutes, a déjà servi 2 000 heures. L'idée n'est pas nouvelle, le texte du brevet indique que les solutions proposées précédemment n'ont pas eu de succès commercial. Une telle sorte de logique.

Sentant leur propre position précaire, les chercheurs ont poursuivi en expliquant qu’une lampe d’un diamètre de 0,08 à 0,5 pouce pouvait être utilisée pour le chauffage et l’éclairage. A cette époque, il n'y avait pas de concept de réflecteur dans les appareils ménagers, la distance estimée par rapport au mur était soigneusement spécifiée afin d'éviter tout risque d'incendie. Selon les données expérimentales, l'iode continue à exercer une fonction de régénération à des températures pouvant aller jusqu'à 250 degrés Celsius. Le travail est interrompu à 12 heures. Il est préférable de fabriquer une fiole de quartz. Un matériau Vycor contenant jusqu'à 96% de silice( silice) est proposé.

La concentration en iode n'est pas inférieure à 0,01 µmol par centimètre cube. La limite supérieure détermine la transparence de l'atmosphère du ballon. Expérimentalement, la pression partielle maximale possible de la vapeur d'iode était de 5 mm de mercure( correspondant à 1 µmol / cc).Avec le fonctionnement vertical d'un long ballon, la stratification du milieu est possible, mais en règle générale, la concentration en substances est suffisante. Certaines valeurs ont fourni des commentaires sur l'inadmissibilité de l'utilisation d'autres gaz: Le chlore

• détruit les supports de fil et provoque des pointes de tungstène dans les zones extrêmes.
• Le brome est moins destructeur que le chlore, le fluor ne convient pas du tout.
• L'utilisation de vapeur de mercure ou d'azote contribue au noircissement du ballon.

Il est recommandé de maintenir une pression partielle de gaz inerte voisine de 600 mm Hg pour une sédimentation uniforme du tungstène sur un filament. En conséquence, les scientifiques ont obtenu un appareil avec une puissance de rayonnement de 100 W / pouce de longueur pour une densité de puissance de 24 W par centimètre carré de l'ampoule. Les paramètres peuvent être modifiés dans de larges limites.À une température de filament de 2500 degrés Celsius, l'efficacité de l'appareil est 30% supérieure à celle des lampes standard de 500 W avec une durée de vie similaire de 1000 heures.

Dans la production de filaments, un processus de recuit est utilisé sur un mandrin en acier. Pendant le traitement, il est nécessaire de contrôler soigneusement le niveau de fer diffusé dans l'hélice en maintenant une température appropriée dans le four. En fonctionnement ultérieur, les atomes d'impuretés sont relativement faciles à évaporer et à se lier à un halogène. En outre, un raid indestructible sur les parois du ballon.

En cours de route, il est à noter qu'il est souhaitable de réduire au minimum le nombre de pieds à coulisse. Dans les lieux de fixation, la température est légèrement plus basse, le tungstène se stabilise davantage. Dans les lampes à quartz modernes, il arrive parfois que les lampes soient sans étriers. Le propriétaire du four à convection veillera à ce que le couvercle soit levé et à regarder en dessous.

Parallèlement, les produits présentaient un certain nombre d'inconvénients: une température élevée, l'absence de réflecteur. Les pieds à coulisse en métal doivent être résistants à l'iode, ce qui signifie que le cuivre n'est généralement pas adapté aux applications requises - le tungstène, le molybdène ou le platine sont nécessaires. La même chose s'applique aux fils adjacents. Ils sont chauffés à une température élevée. Dans les lampes modernes, le verre aux extrémités est serré complètement, seul le tungstène est en contact avec le milieu. Dans le brevet, les inventeurs ont pu collecter les propriétés du dispositif de chauffage et d’éclairage. Les services de renseignement soviétiques ne dormaient pas et, dans les années 1960, les lampes à halogène KI 220-1000 apparurent en URSS.

Design lampes halogènes

Dans les appareils de chauffage, un serpentin de tungstène touche souvent le verre - par endroits. Il n’est pas incurvé, mais avec un triangle, chaque bobine ayant sa propre taille et quelques-unes seulement touchant l’ampoule, et en un nombre de points relativement réduit. Cela aide à éviter un échauffement excessif du verre. Dans le four à convection, le ballon est constamment soufflé par un ventilateur, ce qui l’empêche de chauffer au-dessus de 600 à 700 degrés. L'hélice fonctionne avec des modes plus difficiles. Avec un réseau cristallin cubique de tungstène réfractaire. La température de liquidus est au point de 3653 K. Le mode de fonctionnement ne dépasse pas 90% de la valeur spécifiée. Lampe à halogène

De telles températures ont été atteintes grâce à l'utilisation d'halogènes. Sous vide, l'évaporation à la surface de l'hélice deviendrait trop forte. Le verre de quartz est choisi pour la fabrication du ballon pour ses propriétés physiques. Le matériau a une large fenêtre pour transmettre le rayonnement, de sorte que la surface est relativement mal chauffée. Le quartz a un faible coefficient de dilatation thermique et une excellente tenue au choc thermique.

Bien que l'oxyde de silicium soit considéré comme le minéral le plus abondant de la planète( le silicium représente 26% de la croûte terrestre en poids), il ne se présente presque pas sous sa forme pure, mais fait partie de l'agate, du rauchtopaz, de la citrine, de l'améthyste, du cristal de roche,sable de rivière et un certain nombre d'autres formations naturelles: granit, grace, ardoise, divers silicates. Et il n’est pas étonnant que la silice soit mentionnée dans le brevet. La difficulté réside dans l'extraction de la composante requise de la roche. Il existe plusieurs modifications stables du quartz:

1. Les professionnels ordinaires portent le nom de la lettre grecque Beta et représentent de gros cristaux transparents. On pense que dans des conditions normales, la stabilité est inférieure à 573 degrés Celsius.
2. Après avoir dépassé le seuil de température spécifié, le quartz se transforme en modification alpha. Et il reste ici à 870 degrés Celsius.
3. Avec une nouvelle augmentation de température, il se forme une tridymite( cristaux ternaires).Et ainsi jusqu'à 1470 degrés Celsius.
4. La cristobalite est la modification stable suivante à une température de 1710 degrés Celsius.
5. La silice à plus grande échelle se présente sous forme de masse fondue.

Processus technologique possible de refroidissement du quartz sans formation de cristaux. La forme amorphe est utilisée pour créer du verre. La configuration des cristaux dépend de:

• Taux de cristallisation.
• Viscosité de la phase liquide.
• La présence d'impuretés.
• Emplacement spatial de l'objet.