Halogeenlamp

Halogeenlamp - elektrische verlichtingsinrichting, het principe van de werking van het apparaat in vergelijking met een eenvoudige gloeilamp wordt aangevuld door de introductie van halogenides in de kolf om de levensduur te verlengen en het product in zijn oorspronkelijke vorm voor een lange tijd te behouden.

De geschiedenis van het maken van halogeenlampen

De geschiedenis is nauw verbonden met gloeilampen, we verwijzen lezers naar de overeenkomstige beoordeling voor een gedetailleerde kennismaking met de geschiedenis van de uitvinding. Hier stellen we alleen dat de eerste om de gloed van geleiders op een monster van platina draad, Sir Humphry Davy te ontdekken. In de kelder van de Royal Institution was er een krachtbron van tweeduizend cellen die de snede kon verwarmen tot temperaturen boven 550 graden Celsius, waarbij lichamen beginnen te gloeien in terrestrische omstandigheden. Het effect duurde niet lang, maar markeerde het begin van een lange epische zoektocht naar het gebruik ervan als een nuttige maatstaf voor de behoeften van de mensheid.

In de Russische praktijk begint de geschiedenis van het maken van gloeilampen in 1872, toen onze landgenoot Lodygin zijn eigen sample creëerde. De prestaties van de andere mannen van de wetenschap zijn voorzichtig vergeten. De auteurs lezen vaak vanaf 1882, toen Edwin Scribner voor het eerst raadde om een ​​zwakke chlooratmosfeer in een kolenlamp in plaats van een vacuüm te introduceren. Dit blokkeerde grotendeels het zwart worden van de kolf. In de tekst van het octrooi wordt de uitvinding verkeerd geïnterpreteerd: zogenaamd chloor vormt een transparante film die een bekend defect elimineert.

In werkelijkheid dissociëren de halogeenverbindingen goed, de moleculen verdampt vanaf het oppervlak van de helix keren geleidelijk terug naar hun oorspronkelijke plaats, waardoor de zwarte afzetting op de kolf wordt geëlimineerd. Octrooi US254780 A wordt vandaag beschouwd als de eerste vogel om de aankomst van halogeenlampen aan te kondigen. Het idee voor een lange tijd vond geen praktische toepassing. En in de atmosfeer van de fles worden inerte gassen gebruikt, bijvoorbeeld stikstof in het Lodygin-specimen. De verdienste van een wetenschapper - ik vermoedde dat ik het vacuüm, dat de constructie kwetsbaar maakte, en de fabricagetechnologie moeilijk maakte.

Naam vergeten historici - George Meikl. De tekst van octrooi US1267888 A stelt voor om jood toe te voegen aan het inerte gasmedium van een lampdiode. Er treden een aantal positieve effecten op: parasitaire spanningsverliezen in de boog nemen af ​​tot 11-12 V( gewoonlijk van 16 tot 20 V), het werk wordt constant. Er is het eerste gebruik van andere halogenen, naast chloor, in de atmosfeer van de lamp. Hoewel het een gelijkrichter is. Bovendien werkte de vacuümlamp niet langer dan 1000 uur, het apparaat was moeilijk te fabriceren. Lodygin gebruikte stikstof voor praktische doeleinden, gebruikte edelgassen( argon, etc.).

Het ontdekkingsjaar 1923 van de regeneratieve cyclus in de atmosfeer van alkalimetaalhalogeniden wordt als essentieel beschouwd. Er wordt aangetoond dat wolfraammoleculen die uit de gloeidraad zijn verdampt geleidelijk terugkeren. De tekst van het octrooi verwijst naar een bepaalde transparante film gevormd door halogeen. Het is duidelijk dat de auteurs vertrouwden op de ideeën van Edwin Scribner. Dit was het startpunt voor de verdere ontwikkeling van halogeenlamptechnologie. Johannes Antonius Maria van Limpnt was bezig met experimenten met kristalgroei. Dit is des te prijzenswaardiger omdat de halfgeleidertechnologie later werd geboren, maar door de diffusie en precipitatie van onzuiverheden uit gassen te bestuderen, ontdekte de wetenschapper de bruikbare kwaliteiten van halogenen: jodium, broom, chloor. Met behulp van deze verbindingen was het mogelijk wolfraam( of steenkool) -rollen te herstellen, sproeimetaal met een dunne laag op het oppervlak van de onderdelen.

Het USSR-octrooinummer 7415 van 13 januari 1929 heeft betrekking op werkwijzen voor het creëren van duurzame wolfraamfilamenten. Voor dit doel werd van 0,1 tot 3% hafniumoxide toegevoegd aan het initiële metaalpoeder. Wetenschappers gingen op verschillende manieren de levensduur van gloeilampen verlengen. Evenzo verkregen Neunhoffer en Schulz in 1949 een octrooi voor een gloeilamp gevuld met wolfraam- of reniumhalogeniden. Dit draagt ​​bij aan de regeneratie van de draad. Over het patent is weinig bekend, het resultaat van de werking van halogeniden was van korte duur.

Tijdens de theoretische fabricaties werd aangenomen dat de verbindingen op een onbekende manier in wisselwerking staan ​​met wolfraam en andere metalen die zich in de kolf bevinden. En toen de Amerikaanse ruimtevaartindustrie een krachtige stralingsbron nodig had die de zon imiteerde, moesten de wetenschappers zich de regeneratieve wolfraamcyclus herinneren en eerdere ontwikkelingen. Koolstoflampen zijn tegenwoordig beroemd om het verwarmen, niet om lucht, maar om objecten. De reden is duidelijk - energie wordt voornamelijk overgedragen door straling. Voor het maken van hoge vermogensdichtheden wringt de wolfraamspiraal met een dunne draad. Bekende ontwerpen met dubbele draad.

Quartz-lampen: eerste stappen

Op 3 maart 1958 dienden ingenieurs General Electric, Friedrich Elmer en Wiley Emmett een patent in voor een verwarmingslamp waarbij de spoel werd beschermd door een halogenide-medium. De tekst stelde dat de fles met typische modellen geleidelijk werd bedekt met een donkere bloei. Om het effect te minimaliseren, wilde de grootte van het bolvormige deel toenemen. Plaque is verdeeld over een groter gebied en is minder opvallend. Er zijn andere pogingen geweest om het probleem op te lossen:

1. Het gebruik van zware dampen van krypton, xenon, kwik. In het laatste geval werd een extra druk boven atmosferische druk toegepast.
2. Gebruik van neutrale gassen: argon en stikstof.

De maatregelen hebben de situatie niet volledig gecorrigeerd. Wetenschappers suggereren het gebruik van jodiumdamp voor het regenereren van de gloeidraad( en het schoonmaken van de fles).Als gevolg daarvan heeft het product voor de ruimtevaartindustrie, dat in 10 minuten zwart is gemaakt, al 2000 uur gediend. Het idee is niet nieuw, de tekst van het octrooi stelt dat de eerder voorgestelde oplossingen geen commercieel succes hadden. Zo'n soort logica.

Omdat ze hun eigen precaire positie innemen, gaan de onderzoekers door met het argument dat een lamp met een diameter van 0,08 tot 0,5 inch kan worden gebruikt voor verwarming en verlichting. Destijds was er geen concept van een reflector in huishoudelijke apparaten, de geschatte afstand tot de muur was zorgvuldig gespecificeerd om brand te voorkomen. Volgens experimentele gegevens blijft jodium een ​​regeneratieve functie uitvoeren bij temperaturen tot 250 graden Celsius, het werk wordt verbroken bij 1200. Het is beter om een ​​fles kwarts te maken. Een Vycor-materiaal dat tot 96% silica( silica) bevat, wordt voorgesteld.

De concentratie van jodium is niet minder dan 0,01 μmol per kubieke centimeter. De bovengrens bepaalt de transparantie van de atmosfeer van de kolf. Experimenteel was de maximaal mogelijke partiële druk van jodiumdamp 5 mm Hg( overeenkomend met 1 μmol / cc).Met de verticale werking van een lange fles is stratificatie van het medium mogelijk, maar in de regel is er voldoende concentratie van stoffen. Enige waarde gaf commentaar op de onontvankelijkheid van het gebruik van andere gassen:

• Chloor vernietigt draaddragers en veroorzaakt pieken op wolfraam in extreme gebieden.
• Broom is minder destructief dan chloor, fluor is helemaal niet geschikt.
• Het gebruik van kwikdamp of stikstof draagt ​​bij aan het zwart worden van de kolf.

Het wordt aanbevolen om een ​​partiële druk van inert gas in het bereik van 600 mm Hg te handhaven voor uniforme sedimentatie van wolfraam op een gloeidraad. Als gevolg hiervan hebben wetenschappers een apparaat verkregen met een stralingsvermogen van 100 W / inch lengte bij een vermogensdichtheid van 24 W per vierkante centimeter van de lamp. Parameters kunnen binnen ruime grenzen worden gevarieerd. Bij een gloeidraadtemperatuur van 2500 graden Celsius is het rendement van het apparaat 30% hoger dan dat van standaardlampen van 500 W met een vergelijkbare levensduur van 1000 uur.

Bij de productie van filamenten wordt een uitgloeiproces gebruikt op een stalen spil. Tijdens de verwerking is het zorgvuldig vereist om het niveau van ijzerverstrooiing in de helix te regelen door een geschikte temperatuur in de oven te handhaven. Tijdens verder bedrijf zijn de onzuiverheidsatomen relatief gemakkelijk te verdampen en binden ze halogeen. Daarnaast een onverwoestbare overval op de wanden van de fles.

Onderweg wordt opgemerkt dat het wenselijk is om het aantal passers te minimaliseren. Op hechtingsplaatsen is de temperatuur iets lager, het wolfraam bezinkt slechter. In moderne kwartslampen doen soms geen remklauwen. De eigenaar van de heteluchtoven zal ervoor zorgen dat ze moeite doet om het deksel op te tillen en eronder te kijken.

Ondertussen vertoonden de producten een aantal tekortkomingen: hoge temperaturen, de afwezigheid van een reflector. Metalen schuifmaten moeten bestand zijn tegen jodium, wat betekent dat koper in principe niet geschikt is voor de vereiste doeleinden - wolfraam, molybdeen of platina zijn nodig. Hetzelfde geldt voor aangrenzende draden. Ze worden tot een hoge temperatuur verwarmd. Bij moderne lampen is het glas aan de uiteinden volledig ingeklemd, alleen wolfraam is in contact met het medium. In het octrooi konden de uitvinders de eigenschappen van de verwarmings- en verlichtingsinrichting verzamelen. De Sovjetintelligentie sliep niet en in de loop van 1960 verschenen er halogeenlampen KI 220-1000 in de USSR.

Design halogeenlampen

Bij verwarmingsapparaten raakt een wolfraamspoel vaak de glas-in-plaatsen aan. Het is niet rond gebogen, maar met een driehoek, elke spoel van zijn eigen grootte, en slechts een paar raken de bol, en op een relatief klein aantal punten. Dit helpt overmatige verhitting van het glas te voorkomen. In de convectieoven wordt de kolf constant door een ventilator geblazen, waardoor deze niet boven 600 - 700 graden kan opwarmen. De helix werkt met hardere modi. Met een kubisch kristalrooster van vuurvast wolfraam. De liquidustemperatuur ligt op het punt van 3653 K. De bedrijfsmodus overschrijdt niet 90% van de opgegeven waarde.

Dergelijke hoge temperaturen zijn bereikt door het gebruik van halogenen. In vacuüm zou verdamping van het oppervlak van de helix te sterk worden. Kwartsglas wordt geselecteerd voor de vervaardiging van de kolf voor fysische eigenschappen. Het materiaal heeft een breed venster voor het overbrengen van straling, daarom wordt het oppervlak relatief slecht verwarmd. Kwarts heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en biedt uitstekende thermische schokken.

Ondanks het feit dat siliciumoxide wordt beschouwd als het meest voorkomende mineraal op aarde( silicium op basis van gewicht is 26% van de aardkorst), komt het bijna niet voor in zijn zuivere vorm, maar maakt het deel uit van agaat, rauchtopaz, citrien, amethist, jaspis, bergkristal,rivierzand en een aantal andere natuurlijke formaties: graniet, gratie, leisteen, verschillende silicaten. En geen wonder dat in het patent genoemd silica was. De moeilijkheid ligt in het extraheren van de vereiste component uit de rots. Er zijn verschillende stabiele modificaties van kwarts:

1. Gewone professionals dragen de naam van de Griekse letter Beta en vertegenwoordigen grote transparante kristallen. Er wordt aangenomen dat het onder normale omstandigheden stabiel is onder de temperatuur van 573 graden Celsius.
2. Na het overwinnen van de opgegeven temperatuurdrempel, verandert kwarts in alfamodificatie. En het blijft hier tot 870 graden Celsius.
3. Met een verdere toename van de temperatuur, wordt tridymiet( ternary crystals) gevormd. En zo tot 1470 graden Celsius.
4. De volgende stabiele aanpassing van een temperatuur van 1710 graden Celsius is cristobaliet.
5. Siliciumoxide met een grotere schaal is aanwezig in de vorm van een smelt.

Mogelijk technologisch proces voor het koelen van kwarts zonder de vorming van kristallen. Amorfe vorm wordt gebruikt om glas te maken. De configuratie van de kristallen is afhankelijk van:

• Kristallisatiesnelheden.
• Viscositeit van de vloeibare fase.
• De aanwezigheid van onzuiverheden.
• Ruimtelijke locatie van het object.