En 1958, E.G. Fridrich y E.H. Wiley habían desarrollado Lámpara halógena de tungsteno introduciendo un gas halógeno (básicamente Yodo) dentro de la lámpara incandescente. Básicamente, sin gas halógeno, el filamento de la lámpara incandescente pierde gradualmente su rendimiento debido a la evaporación del filamento a una temperatura de funcionamiento más alta. El tungsteno evaporado del filamento de la lámpara normal lámpara incandescente se deposita dentro de la superficie del bulbo gradualmente. Así los lúmenes se obstruyen en su camino para salir de la bombilla. Así que la eficacia, es decir, el lumen/vatio de la lámpara incandescente baja gradualmente. Pero la inserción de gas halógeno en la lámpara incandescente supera esta dificultad además de diferentes ventajas. Porque este gas halógeno insertado ayuda al tungsteno evaporado a formar haluro de tungsteno que nunca se deposita en la superficie interna de la bombilla a una temperatura de la superficie de la bombilla de entre 500K y 1500K. Así que los lúmenes nunca se enfrentan a una obstrucción. Así que el lumen por vatio de la lámpara no se deteriora. De nuevo debido a la inserción de gas halógeno presurizado, la tasa de evaporación del filamento disminuye.
Principio de funcionamiento de la lámpara halógena
El principio de funcionamiento de la lámpara halógena se basa en el ciclo regenerativo del halógeno.
En lámpara incandescente debido a la alta temperatura el filamento de tungsteno se evapora durante su funcionamiento. Debido al flujo de gas por convección dentro del bulbo, el tungsteno evaporado es transportado lejos del filamento. La pared del bulbo es relativamente fría. Por lo tanto, el tungsteno evaporado se adhiere a la pared interna del bulbo. Este no es el caso cuando se utiliza un halógeno como el yodo en el contenedor de la bombilla. La temperatura del filamento de la lámpara halógena se mantiene a unos 3300K. Por lo tanto, aquí también el tungsteno se evaporará del filamento de la lámpara. Debido al flujo de gas por convección dentro de la bombilla, los átomos de tungsteno evaporados son transportados lejos del filamento a una zona de temperatura relativamente más baja donde se combinan con el vapor de yodo y forman el yoduro de tungsteno. La temperatura requerida para la combinación de tungsteno y yodo es de 2000K.
Entonces el mismo flujo de gas por convección dentro del bulbo lleva el yoduro de tungsteno a la pared de temperatura relativamente más baja. Pero la bombilla está diseñada de tal manera que la temperatura de la pared de vidrio se mantiene entre 500K y 1500K y a esa temperatura el yoduro de tungsteno no se adhiere a la pared de la bombilla. Vuelve hacia el filamento debido al mismo flujo de gas por convección dentro de la bombilla. Una vez más, en las proximidades del filamento donde la temperatura es superior a 2800K, el yoduro de tungsteno se rompe en el vapor de tungsteno y yodo. Debido a que esta es la temperatura requerida para romper el yoduro de tungsteno en átomos de tungsteno y yodo es >2800K.
Luego estos átomos de tungsteno siguen adelante y se vuelven a depositar en el filamento para compensar el tungsteno previamente vaporizado. Después de eso se evaporan de nuevo debido a la alta temperatura del filamento y se liberan para adquirir yodo para formar yoduro. Este ciclo se repite una y otra vez. Por lo tanto, el filamento no se evapora de forma permanente, por lo que la temperatura del filamento puede mantenerse a un nivel muy alto en comparación con la lámpara incandescente normal, lo que lo hace más eficiente, es decir, más lumen/vatio. Como no hay evaporación permanente del filamento, la vida útil de la Lámparas halógenas de tungsteno se hace mucho más largo con la claridad de la iluminación. La ecuación química es
Construcción de una lámpara halógena
Comparada con la lámpara halógena, la lámpara incandescente es capaz de proporcionar sólo el 80% de sus lúmenes al final de la vida, ya que la claridad de la pared de vidrio se desvanece debido a la deposición de tungsteno en ella, mientras que la lámpara halógena de tungsteno es capaz de proporcionar más del 95% de sus lúmenes al final de la vida. Anteriormente el vidrio de borosilicato o aluminosilicato se usaba para hacer la bombilla de la lámpara halógena. Debido a que tienen una mayor capacidad de resistencia a la temperatura y su coeficiente de expansión térmica es muy bajo. Pero hoy en día el cuarzo se utiliza ampliamente para hacer vidrio de bombilla halógena. El cuarzo es sílice transparente y dióxido de silicio puro. Es muy resistente y soporta mayores temperaturas en comparación con el vidrio de silicato de borosilicato o de alúmina. El bulbo de cuarzo puede ser un material blando por encima de 1900K. Nuevamente alrededor del filamento 2800K debe mantenerse para obtener un ciclo halógeno continuo. Así que la distancia entre el filamento y la pared del bulbo de cuarzo debe mantenerse de tal manera que la pared del bulbo de cuarzo tenga una temperatura inferior a 1900K. La pared de la bombilla debe ser más fuerte y más pequeña en volumen de tal manera que la lámpara pueda funcionar a la presión interna de varias atmósferas. Una vez más, una mayor presión en el interior de la bombilla reduce la velocidad de evaporación del filamento de tungsteno. Una cierta cantidad de nitrógeno y argón se mezclan además del gas halógeno dentro de la bombilla para mantener esta mayor presión de gas en el interior. De esta manera la lámpara puede funcionar a una temperatura más alta y con mayor eficacia luminosa durante mucho tiempo. La mayoría de las lámparas de hoy en día son con bromo en lugar de yodo. El bromo es incoloro mientras que el yodo tiene un tinte púrpura.
Aplicación de las lámparas halógenas de tungsteno
Lámparas halógenas de tungsteno pueden tener varias formas, pero la mayoría de las veces son tubulares con el filamento orientado axialmente. Una vez más, están disponibles tanto en tipos de doble terminación como de terminación simple. A continuación se muestran dos tipos.
A continuación se muestran dos tipos.
Las lámparas halógenas de tungsteno dan una temperatura de color correlacionada, un excelente mantenimiento del lumen y una vida razonable. Las lámparas halógenas de tungsteno son apropiadas para ser usadas en aplicaciones de iluminación exterior. Particularmente pueden ser usadas en la iluminación de deportes, teatro, estudios e iluminación de televisión, etc. Sus filamentos son generalmente mecánicamente estables y posicionados con mayor precisión. Lámparas halógenas de tungsteno se están utilizando ampliamente como focos, proyectores de películas e instrumentos científicos. También hay disponibles tipos de lámparas halógenas de tungsteno en el mercado de lámparas de filamento de tungsteno de bajo voltaje. Están disponibles a 12, 20, 42, 50 y 75 vatios y funcionan entre 3000K y 3300K. Su vida útil oscila entre 2000 horas y 3500 horas.
Como los equipos de proyección óptica se utilizan generalmente las lámparas halógenas, en la actualidad, se están utilizando ampliamente en la iluminación de las pantallas también.
La parte principal de la lámpara halógena de tungsteno es una pequeña cápsula halógena de tungsteno. Está cementada en una sola pieza, todos los reflectores de vidrio son como las facetas para controlar el rayo óptico. La lámpara MR-16 tiene un reflector multifacético de 2 pulgadas de diámetro. Tiene una eficacia luminosa ligeramente superior a la estándar voltaje lámparas incandescentes. Su tamaño es más pequeño también y permiten una fijación compacta.
