در مورد لامپ فلورسنت فشار بخار جیوه در سطح پایین تری قرار دارد، به طوری که ۶۰ درصد از کل انرژی ورودی به خط ۲۵۳٫۷ نانومتر تبدیل می شود. مجدداً انتقال الکترون ها به کمترین مقدار انرژی از یک الکترون برگیخته نیاز دارد. با افزایش فشار، احتمال برخوردهای متعدد افزایش می یابد. نمودار شماتیک لامپ جیوه در زیر نشان داده شده است. این لامپ حاوی یک لوله قوس کوارتز داخلی و پوشش شیشه ای بوروسیلیکات خارجی است. لوله کوارتز قادر به تحمل ۱۳۰K است، در حالی که لوله بیرونی تنها ۷۰۰K را تحمل می کند.
بین دو لوله گاز نیتروژن پر می شود تا عایق حرارتی ایجاد کند. این عایق برای محافظت از قطعات فلزی در برابر اکسیداسیون ناشی از دمای قوس بالاتر است. لوله قوس حاوی جیوه و گاز آرگون است. عملکرد عملیاتی آن شبیه لامپ فلورسنت است. دو الکترود اصلی و یک الکترود شروع در داخل لوله قوس قرار دارند. هر الکترود اصلی یک میله تنگستن را نگه می دارد که روی آن یک لایه دو لایه سیم تنگستن پیچیده شده است. اساساً الکترودها در مخلوطی از کربنات های توریم و باریم فرو می روند. پس از غوطه وری برای تبدیل این ترکیبات به اکسید، حرارت داده می شوند. بنابراین از نظر حرارتی و شیمیایی برای تولید الکترون، پایدار می شوند. الکترودها از طریق یک لوله کوارتز توسط سرب های فویل مولیبدن به هم متصل می شوند. درست زمانی که ولتاژ تغذیه اصلی به لامپ جیوه اعمال می شود، این ولتاژ از طریق الکترود شروع و الکترود اصلی مجاور (الکترود پایین) و همچنین در دو الکترود اصلی (الکترود پایین و بالا) می آید. از آنجایی که شکاف بین الکترود شروع و الکترود اصلی پایین کم است، برقیان ولتاژ در این شکاف زیاد است. به این دلیل مدار ولتاژ بالا در سراسر الکترود مشخص و الکترود اصلی مجاور (ینپای)، یک قوس آرگون محلی ایجاد می کند، اما جریان با استفاده از یک مقاومت راهاندازی، محدود میشود.
این قوس اولیه جیوه را گرم می کند و آن را تبخیر می نماید و بخار جیوه کمک می کند تا قوس اصلی به سرعت کار کند. اما مقاومت برای کنترل جریان قوس اصلی تا حدودی کمتر از مقاومت استفاده شده در هدف کنترل جریان قوس اولیه است. ۵ تا ۷ دقیقه طول می کشد تا تمام جیوه به طور کامل تبخیر شود. لامپ وضعیت پایداری عملیاتی خود را به دست می آورد. قوس بخار جیوه های نور مرئی سبز، زرد و بنفش را انتشار می دهد. اما ممکن است هنوز مقداری اشعه ماوراء بنفش نامرئی در طول فرآیند بخارجیوه وجود داشته باشد، بنابراین ممکن است پوشش فسفری روی پوشش شیشه ای بیرونی برای بهبود کارایی لامپ جیوه ارائه می شود.
پنج لامپ با پوشش فسفر برای ارائه عملکرد بهتر رنگ وجود دارد. مواردی که وات افزایش می یابد، درجه بندی لومن اولیه برای لامپ های دارای پوشش فسفر با درجه بندی های ۴۲۰۰، ۸۶۰۰، ۱۲۱۰۰، ۲۲۵۰۰ و ۶۳۰۰۰ در دسترس قرار می گیرد. میانگین عمر لامپ جیوه ای ۲۴۰۰۰ ساعت یعنی ۲ سال و ۸ ماه است.
داده های لامپ جیوه در زیر آورده شده است:
در سال ۱۹۵۸، EG Fridrich و EH Wiley لامپ هالوژن تنگستن را با معرفی یک گاز هالوژن (عمدتاً ید) در داخل لامپ رشته ای توسعه دادند. اساساً بدون گاز هالوژن، رشته لامپ رشته ای به دلیل تبخیر رشته در دمای کار بالاتر، به تدریج عملکرد خود را از دست می دهد. تنگستن تبخیر شده از رشته لامپ رشته ای معمولی به تدریج در سطح لامپ رسوب می کند و لومن از راه خود برای خارج شدن از لامپ مسدود می شود؛ بنابراین کارایی یعنی لومن/وات لامپ رشته ای به تدریج کاهش می یابد. اما قرار دادن گاز هالوژن در لامپ رشته ای علاوه بر مزیت های مختلف بر این مشکل نیز غلبه می نماید، زیرا این گاز هالوژن وارد شده به تنگستن تبخیر شده کمک می کند تا تنگستن هالید تشکیل دهد که هرگز روی سطح داخلی لامپ در دمای سطح لامپ بین ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ کلوین رسوب نمی کند. بنابراین لومن ها هرگز با انسداد مواجه نمی شوند و لومن در هر وات لامپ خراب نمی گردد.
اصل کار لامپ هالوژن:
اصل کار لامپ هالوژن بر اساس چرخه احیا کننده هالوژن است.
در لامپ رشته ای به دلیل دمای بالا، رشته تنگستن در حین کار تبخیر می شود. به دلیل جریان همرفتی گاز در داخل لامپ، تنگستن تبخیر شده از رشته دور میشود. دیواره لامپ نسبتا خنک است. از این رو تنگستن تبخیر شده سپس به دیواره لامپ داخلی می چسبد. وقتی از هالوژن مانند ید در محفظه لامپ استفاده می شود، این مورد صادق نیست. دمای رشته لامپ هالوژن در حدود ۳۳۰۰K حفظ می شود. بنابراین در اینجا نیز تنگستن از رشته لامپ تبخیر می شود. به دلیل جریان همرفتی گاز در داخل لامپ، اتم های تنگستن تبخیر شده به دور از رشته به منطقه دمای نسبتا پایین تر منتقل می شوند، جایی که با بخار ید ترکیب می شوند و یدید تنگستن را تشکیل می دهند. دمای مورد نیاز برای ترکیب تنگستن و ید ۲۰۰۰K است.
سپس همان جریان همرفتی گاز در داخل لامپ، یدید تنگستن را به دیواره با دمای نسبتاً پایینتر میبرد. اما لامپ به گونه ای طراحی شده است که دمای دیواره شیشه ای بین ۵۰۰K تا ۱۵۰۰K باقی می ماند و در آن دما یدید تنگستن به دیواره لامپ نمی چسبد. به دلیل جریان همرفتی مشابه گاز در داخل لامپ، به سمت رشته برمی گردد. دوباره، در مجاورت نزدیک رشته که دمای آن بیش از ۲۸۰۰K است، یدید تنگستن به بخار تنگستن و ید شکسته می شود. زیرا این دمای مورد نیاز برای شکستن یدید تنگستن به اتم تنگستن و ید بیش از ۲۸۰۰K است.
سپس این اتمهای تنگستن بیشتر ادامه میدهند و دوباره روی رشته رسوب میکنند تا تنگستن تبخیر شده قبلی را جبران کنند. پس از آن دوباره به دلیل دمای بالای رشته، تبخیر می شوند و آزاد می گردند تا ید به دست آورند و یدید تشکیل دهند. این چرخه بارها و بارها تکرار می شود. از این رو فیلامنت به طور دائم تبخیر نمی شود، بنابراین دمای فیلامنت را می توان در سطح بسیار بالایی در مقایسه با لامپ رشته ای معمولی حفظ کرد که باعث کارآمدتر شدن آن یعنی امتیاز لومن/وات بیشتر می شود. از آنجایی که فیلامنت تبخیر دائمی ندارد، طول عمر لامپ های هالوژن تنگستن با وضوح روشنایی بسیار طولانی تر می شود.
این یک معادله شیمیایی است :
ط
ساخت لامپ هالوژن :
در مقایسه با لامپ هالوژن، لامپ رشته ای قادر است تنها ۸۰ درصد از لومن خود را در پایان عمر تامین نماید، زیرا شفافیت دیواره شیشه ای به دلیل رسوب تنگستن روی آن محو می شود در حالی که لامپ هالوژن ، تنگستن روی آن محو می گردد.
لامپ هالوژن قادر است بالای ۹۵ درصد از لومن های خود را در پایان عمر حفظ کند. قبلاً از شیشه بوروسیلیکات یا آلومینوسیلیکات برای ساخت لامپ هالوژن استفاده می شد. زیرا قابلیت تحمل دمای بالاتری دارند و ضریب انبساط حرارتی آنها بسیار پایین است. اما در حال حاضر کوارتز یک روزه به طور گسترده برای ساخت شیشه لامپ هالوژن استفاده می شود. کوارتز سیلیس شفاف و دی اکسید سیلیکون خالص است. در مقایسه با شیشه بوروسیلیکات یا آلومینا سیلیکات بسیار قوی تر است و دمای بالاتری را تحمل می کند
کاربرد لامپ های هالوژن تنگستن :
لامپهای هالوژن تنگستن میتوانند چندین شکل داشته باشند، اما اغلب لولهای هستند و رشته آن به صورت محوری است. مجدداً آنها در هر دو نوع دو سر و تک پایان موجود هستند. دو نوع در زیر نشان داده شده است.
لامپ های هالوژن تنگستن دمای رنگ همبسته، نگهداری لومن عالی و عمر معقول دارند.
لامپ های هالوژن تنگستن برای استفاده در نورپردازی در فضای باز مناسب هستند، به ویژه می توان از آنها در نورپردازی سالن های ورزشی و تئاتر، استودیو و نورپردازی تلویزیون و غیره استفاده کرد.
لامپ های هالوژن تنگستن به طور گسترده به عنوان نورافکن، پروژکتور فیلم و ابزار علمی استفاده می شود. انواع لامپ هالوژن تنگستن در بازار لامپ های رشته ای تنگستن فشار ضعیف نیز موجود می باشد. آنها در ۱۲، ۲۰، ۴۲، ۵۰ و ۷۵ وات در دسترس هستند که بین ۳۰۰۰K تا ۳۳۰۰K کار می کنند. عمر آنها از ۲۰۰۰ ساعت تا ۳۵۰۰ ساعت متغیر است.
از آنجایی که لامپهای هالوژن معمولاً از تجهیزات نمایش نوری استفاده میشوند، امروزه به طور گسترده در نورپردازی نمایشگر نیز استفاده میشوند
اجزای لامپ هالوژن تنگستن :
قسمت اصلی لامپ هالوژن تنگستن، کپسول کوچک هالوژن تنگستن است که به صورت یک تکه سیمان شده است،
تمام بازتابنده های شیشه ای به عنوان وجوهی برای کنترل نوری پرتو هستند.
لامپ MR16 دارای بازتابنده چند وجهی با قطر ۲ اینچ است. بازده نوری کمی بالاتر از لامپ های رشته ای ولتاژ استاندارد دارد. اندازه آنها نیز کوچکتر است و امکان اتصال فشرده را فراهم می نماید.