Lampa halogenowa

Lampa halogenowa - elektryczne urządzenie oświetleniowe, zasada działania urządzenia w porównaniu z prostą żarówką jest uzupełniona wprowadzeniem halogenków do kolby w celu zwiększenia trwałości i zachowania produktu w jego oryginalnej formie przez długi czas.

Historia powstania lamp halogenowych

Historia jest ściśle związana z żarówkami, odsyłając czytelników do odpowiedniego przeglądu, aby zapoznać się bliżej z historią wynalazku. Tutaj zastrzegamy tylko, że pierwszy odkrył blask przewodów na próbce platynowego drutu, Sir Humphry Davy. W piwnicy Royal Institution znajdowało się źródło energii o dwóch tysiącach komórek, którym udało się ogrzać cięcie do temperatury powyżej 550 stopni Celsjusza, w którym ciała zaczynają świecić w warunkach ziemskich. Efekt nie trwał długo, ale oznaczał początek długich, epickich poszukiwań jego użycia jako użytecznej miary dla potrzeb ludzkości.

W rosyjskiej praktyce historia tworzenia żarówek zaczyna się w 1872 roku, kiedy nasz rodak Lodygin stworzył własną próbkę.Osiągnięcia innych ludzi nauki zostały zapomniane. Autorzy mają tendencję do czytania od 1882 roku, kiedy Edwin Scribner po raz pierwszy zgadywał wprowadzić słabą atmosferę chloru do lampy węglowej zamiast próżni. To w znacznym stopniu blokowało czernienie kolby. W tekście patentu wynalazek jest błędnie interpretowany: przypuszczalnie chlor tworzy przezroczysty film, który eliminuje znany defekt.

W rzeczywistości związki halogenu dysocjują dobrze, cząsteczki odparowane z powierzchni helisy stopniowo powracają do pierwotnego miejsca, eliminując czarny osad w kolbie. Patent US254780 A jest dziś uważany za pierwszego ptaka, który ogłasza przybycie lamp halogenowych. Pomysł przez długi czas nie znalazł praktycznego zastosowania. A w atmosferze kolby stosuje się gazy obojętne, na przykład azot w próbce Lodygin. Zaletą naukowca jest zastąpienie próżni, która sprawiła, że ​​konstrukcja była krucha, a technologia produkcji trudna.

Zapomniane nazwisko historyków - George Meikl. Tekst patentu US 1267888 A proponuje dodanie jodu do obojętnego czynnika gazowego diody lampy. Pojawia się szereg pozytywnych efektów: pasożytnicze straty napięcia w łuku spadają do 11-12 V( zwykle od 16 do 20 V), praca staje się stała. Istnieje pierwsze zastosowanie innych halogenów, oprócz chloru, w atmosferze żarówki. Chociaż jest to urządzenie prostownicze. Ponadto lampa próżniowa nie działała przez ponad 1000 godzin, urządzenie było trudne do wyprodukowania. Lodygin używał azotu do celów praktycznych, stosował gazy szlachetne( argon itp.).

Rok 1923 odkrycia cyklu regeneracyjnego w atmosferze halogenków metali alkalicznych uważany jest za kluczowy. Pokazano, że cząsteczki wolframu wyparowane z żarnika stopniowo powracają.Tekst patentu odnosi się do pewnej przezroczystej folii utworzonej przez halogen. Jest oczywiste, że autorzy polegali na ideach Edwina Scribnera. To był punkt wyjścia do dalszego rozwoju technologii lamp halogenowych. Johannes Antonius Maria van Limpnt był zaangażowany w eksperymenty z uprawą kryształów. Jest to tym bardziej godne pochwały, ponieważ technologia półprzewodników narodziła się później, ale badając dyfuzję i wytrącanie zanieczyszczeń z gazów, naukowiec odkrył użyteczne właściwości halogenu: jod, brom, chlor. Za pomocą tych związków można było przywrócić cewki wolframowe( lub węglowe), natryskiwać metal cienką warstwą na powierzchnię części.

Numer patentowy ZSRR nr 7415 z 13 stycznia 1929 r. Dotyczy sposobów wytwarzania trwałych filamentów wolframowych. W tym celu do początkowego proszku metalu dodano od 0,1 do 3% tlenku hafnu. Naukowcy postanowili podnieść żywotność żarówek na różne sposoby. Podobnie Neunhoffer i Schulz uzyskali w 1949 r. Patent na żarówkę wypełnioną halogenkami wolframu lub renu. Przyczynia się to do regeneracji nici. O tym, że patent jest mało znany, efekt działania halogenków był krótkotrwały.

Podczas teoretycznych fabrykacji przyjęto, że związki oddziałują w nieznany sposób z wolframem i innymi metalami zawartymi w kolbie. A kiedy przemysł kosmiczny w USA potrzebował potężnego źródła promieniowania naśladującego Słońce, naukowcy musieli przypomnieć regeneracyjny cykl wolframu i wcześniejsze odkrycia. Dzisiejsze lampy węglowe słyną z ogrzewania, a nie z powietrza, ale z przedmiotów. Powód jest jasny - energia przekazywana jest głównie przez promieniowanie. Aby uzyskać wysoką gęstość mocy, cewka wolframu zwija się cienką nicią.Znane wzory z podwójnym gwintem.

Lampy kwarcowe: pierwsze kroki

3 marca 1958 roku inżynierowie General Electric, Friedrich Elmer i Wiley Emmett, złożyli patent na lampę grzewczą, w której cewka była chroniona przez medium halogenowe. W tekście stwierdzono, że przy długotrwałej pracy kolba typowych modeli była stopniowo pokryta ciemnym nalotem. Aby zminimalizować efekt, wielkość kulistej części dążyła do zwiększenia. Plaque jest rozprowadzany na większym obszarze i jest mniej zauważalny. Podjęto również inne próby rozwiązania problemu:

1. Zastosowanie ciężkich oparów kryptonu, ksenonu, rtęci. W tym ostatnim przypadku zastosowano dodatkowe ciśnienie powyżej ciśnienia atmosferycznego.
2. Zastosowanie neutralnych gazów: argonu i azotu.

Środki nie naprawiły całkowicie sytuacji. Naukowcy proponują użycie do regeneracji nici( i czyszczenia kolby) pary jodu. W rezultacie produkt dla przemysłu kosmicznego, poczerniający w ciągu 10 minut, służył już 2000 godzin. Pomysł nie jest nowy, tekst patentu stwierdza, że ​​proponowane wcześniej rozwiązania nie przyniosły komercyjnego sukcesu. Taka logika.

Czując własną niepewną pozycję, naukowcy kontynuują uzasadnienie, mówiąc, że lampa o średnicy od 0,08 do 0,5 cala może być używana do ogrzewania i oświetlenia. W tym czasie nie było koncepcji reflektora w urządzeniach gospodarstwa domowego, szacowana odległość do ściany została starannie określona w celu uniknięcia pożaru. Według danych eksperymentalnych, jod nadal wykonuje funkcję regeneracji w temperaturach do 250 stopni Celsjusza, praca jest zerwana na poziomie 1200. Lepiej jest zrobić kolbę kwarcu. Proponuje się materiał Vycor zawierający do 96% krzemionki( krzemionka).

Stężenie jodu nie jest mniejsze niż 0,01 μmol na centymetr sześcienny. Górna granica określa przezroczystość atmosfery kolby. Eksperymentalnie maksymalne możliwe ciśnienie cząstkowe pary jodu wynosiło 5 mm Hg( co odpowiada 1 μmol / cm3).Przy pionowej pracy długiej kolby możliwa jest stratyfikacja ośrodka, ale z reguły wystarczające jest stężenie substancji. Pewna wartość dostarczyła uwagi na temat niedopuszczalności stosowania innych gazów:

• Chlor niszczy nośniki nitek i powoduje wypukłości wolframu w ekstremalnych obszarach.
• Brom jest mniej destrukcyjny niż chlor, fluor nie jest w ogóle odpowiedni.
• Stosowanie oparów lub azotu rtęci przyczynia się do czernienia kolby.

Zaleca się utrzymywanie ciśnienia cząstkowego gazu obojętnego w zakresie 600 mm Hg dla równomiernej sedymentacji wolframu na żarniku. W rezultacie naukowcy uzyskali urządzenie o mocy promieniowania 100 W / cal długości przy gęstości mocy wynoszącej 24 W na centymetr kwadratowy żarówki. Parametry można zmieniać w szerokim zakresie. Przy temperaturze żarnika 2500 stopni Celsjusza wydajność urządzenia jest o 30% wyższa niż w przypadku lamp standardowych o mocy 500 W i podobnej żywotności wynoszącej 1000 godzin.

Przy wytwarzaniu włókien stosuje się wyżarzanie na stalowym trzpieniu. Podczas przetwarzania ostrożnie wymagane jest kontrolowanie poziomu rozprowadzania żelaza do spirali poprzez utrzymywanie odpowiedniej temperatury w piecu. Podczas dalszej eksploatacji atomy zanieczyszczeń są względnie łatwe do odparowania i wiążą halogen. Ponadto niezniszczalny nalot na ścianki kolby.

Po drodze należy zauważyć, że pożądane jest zminimalizowanie liczby zacisków. W miejscach mocowania temperatura jest nieco niższa, wolfram osiada gorzej. W nowoczesnych lampach kwarcowych czasami nie ma suwmiarki. Właściciel pieca konwekcyjnego upewni się, czy nie zechce podnieść pokrywki i spojrzeć pod nią.

Tymczasem produkty wykazały szereg niedociągnięć: wysoka temperatura, brak reflektora. Suwmiarki metalowe muszą być odporne na jod, co oznacza, że ​​miedź jest zasadniczo nieodpowiednia do wymaganych celów - potrzebny jest wolfram, molibden lub platyna. Podobnie dotyczy sąsiednich przewodów. Są ogrzewane do wysokiej temperatury. W nowoczesnych lampach szkło na końcach jest zaciśnięte całkowicie, tylko wolfram jest w kontakcie z medium. W patencie, wynalazcy byli w stanie zebrać właściwości urządzenia grzewczego i oświetleniowego. Sowiecki wywiad nie spał, aw nadchodzącym roku 1960 pojawiły się w ZSRR lampy halogenowe KI 220-1000.

Design halogenowe lampy

W urządzeniach grzewczych cewka wolframowa często dotyka szkła - miejscami. Nie jest zakrzywiony, ale ma trójkąt, każda cewka ma swój własny rozmiar, a tylko kilka dotyka żarówek i stosunkowo małą liczbę punktów. Pomaga to uniknąć nadmiernego nagrzewania szkła. W piecu konwekcyjnym kolba jest stale dmuchana przez wentylator, który zapobiega jej nagrzewaniu się powyżej 600-700 stopni. Helisa pracuje z trudniejszymi trybami. Z sześcienną kratownicą z ogniotrwałego wolframu. Temperatura likwidusu wynosi 3653 K. Tryb pracy nie przekracza 90% podanej wartości.

Tak wysokie temperatury zostały osiągnięte dzięki zastosowaniu halogenów. W próżni parowanie z powierzchni helisy stanie się zbyt silne. Szkło kwarcowe wybiera się do produkcji kolby dla właściwości fizycznych. Materiał ma szerokie okno do przenoszenia promieniowania, dlatego powierzchnia jest ogrzewana stosunkowo słabo. Mechanizm kwarcowy ma niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i doskonałe właściwości amortyzujące wstrząsy termiczne.

Pomimo faktu, że tlenek krzemu jest uważany za najbogatszy minerał na świecie( krzem stanowi 26% skorupy ziemskiej), prawie nie występuje w czystej postaci, ale jest częścią agatu, rauchtopazu, cytrynu, ametystu, jaspisu, kryształu górskiego,piasek rzeczny i wiele innych formacji naturalnych: granit, łach, łupek, różne krzemiany. I nic dziwnego, że w patencie wspomniano krzemionkę.Trudność polega na wydobyciu wymaganego składnika ze skały. Istnieje kilka stabilnych modyfikacji kwarcu:

1. Zwyczajni fachowcy noszą nazwę greckiej litery B i reprezentują duże przezroczyste kryształy. Uważa się, że w normalnych warunkach jest stabilny poniżej temperatury 573 stopni Celsjusza.
2. Po przekroczeniu określonego progu temperatury, kwarc zmienia się w modyfikację alfa. I pozostaje tutaj do 870 stopni Celsjusza.
3. Wraz z dalszym wzrostem temperatury powstaje tryidymit( kryształy trójskładnikowe).I tak do 1470 stopni Celsjusza.
4. Następną stabilną modyfikacją do temperatury 1710 stopni Celsjusza jest krystobalit.
5. Krzemionka o większej skali występuje w postaci stopu.

Możliwy proces technologiczny chłodzenia kwarcu bez tworzenia się kryształów. Forma amorficzna służy do tworzenia szkła. Konfiguracja kryształów zależy od:

• Szybkość krystalizacji.
• Lepkość fazy ciekłej.
• Obecność zanieczyszczeń.
• Położenie przestrzenne obiektu.