Pierwsze żarówki halogenowe pojawiły się w latach 60tych XX wieku. Od tego czasu żarówki halogenowe pojawiły się prawie we wszystkich zastosowaniach, do których stosowano do tej pory tradycyjne żarówki. Żarówki halogenowe są przykładem lamp żarowych, które dzięki zastosowaniu regeneracyjnego cyklu halogenowego osiągają do 25% wyższą skuteczność świetlną oraz 2-4 razy większą trwałość niż tradycyjne żarówki. Wśród żarówek halogenowych możemy wyróżnić grupę lamp zasilanych napięciem sieciowym 230V oraz lampy niskonapięciowe.
Żarówka halogenowa – zasada działania
Wysoka temperatura skrętki w tradycyjnej żarówce sprawia, że wolfram, z którego wykonana jest skrętka zaczyna parować. Parujący wolfram kondensuje się osadza się w chłodniejszych rejonach lampy w postaci cienkiej powłoki na wewnętrznej ściance bańki powodując jej ciemnienie. Z upływem czasu zjawisko to powoduje zmniejszenie ilości emitowanego światła.
W przypadku żarówek halogenowych do obojętnego gazu, jaki jest stosowany do wypełnienia żarówek (azot, argon, krypton) dodaje się śladowe ilości pierwiastków chemicznych z grupy halogenów (np. jod, brom), dzięki którym inicjowany jest tzw. halogenowy cykl regeneracyjny opisany poniżej.
Parujący ze skrętki wolfram łączy się z halogenem tworząc cząsteczki halogenków wolframu, które w przeciwieństwie do wolframu nie osadzają się na ściankach bańki a pozostają w formie gazowej. Warunkiem, aby nie następowała kondensacja jest odpowiednio wysoka temperatura ścianki bańki (>250oC). Dlatego do produkcji żarówek halogenowych używane jest szkło kwarcowe, które wytrzymuje takie temperatury oraz pozwala na równoczesne zmniejszenie gabarytów źródła światła.
Rys. Zasada działania żarówki halogenowej
Kiedy krążące wraz z gazem cząsteczki halogenków docierają w pobliże skrętki lampy następuje rozpad cząsteczki, atomy wolframu osadzają się z powrotem na żarniku, podczas gdy halogen dyfunduje w kierunku bańki, by kontynuować swoją rolę w cyklu i ponownie połączyć się z parującym wolframem. W rezultacie halogenowego cyklu regeneracyjnego następuje przeniesienie osadzonych na bańce atomów wolframu z powrotem na żarnik.
Nowa generacja energooszczędnych żarówek halogenowych
Prowadzone prace w dziedzinie technologii materiałowej doprowadziły do uzyskania technologii powłok interferencyjnych mających właściwości odbijania promieniowania podczerwonego. Opatentowane pokrycie odbijające promieniowanie podczerwone składa się z kilku warstw tantalu i dwutlenku krzemu naniesionych na szkło żarnika żarówki halogenowej. Celem pokrycia jest zawracanie ciepła (promieniowania podczerwonego) z powrotem na żarnik lampy halogenowej, poprzez co uzyskuje się znaczne większą skuteczność świetlną (lm/W) niż w przypadku tradycyjnych żarówek halogenowych.
Rys. Zasada działania technologii powłok interferencyjnych
Korzyści uzyskane ze stosowania tej innowacyjnej technologii to:
- większy strumień świetlny (przy tej samej mocy lampy),
- mniejsza moc lampy (przy identycznym strumieniu świetlnym),
- dłuższa trwałość (identyczny strumień świetlny) lub kombinacja w/w korzyści.
Powyższa technologia jest stosowana w niskonapięciowych żarówkach halogenowych z rodziny MASTER. Lampy MASTER Line ES o identycznym strumieniu świetlnym, co tradycyjne niskonapięciowe żarówki halogenowe MR16 zużywają o 40% mniej energii elektrycznej i emitują 40% mniej ciepła. Równocześnie trwałość MASTER Line ES wynosi 5000 h świecenia, podczas, gdy trwałość dla standardowych halogenów nie przekracza 2000-3000 godzin. Tak, więc tradycyjną halogenową żarówkę z zimnym lustrem o mocy 50W możemy zastąpić energooszczędnym ekwiwalentem o mocy 30W uzyskując identyczną ilość światła.
Dzięki zastosowaniu nowoczesnych podzespołów elektronicznych udało się zminiaturyzować gabaryty elektronicznych transformatorów do rozmiarów umożliwiających ich zintegrowanie z energooszczędnymi niskonapięciowymi kapsułkami halogenowymi MASTER. Pierwszą energooszczędną żarówką halogenową na napięcie sieciowe, która powstała na bazie niskonapięciowego żarnika halogenowego wykonanego w technologii powłok interferencyjnych mających właściwości odbijania promieniowania podczerwonego była żarówka MASTER PAR Electronic E20. Lampa o mocy 20W stanowi energooszczędny ekwiwalent dla żarówek zwierciadlanych R63 60W oraz halogenów PAR20 50W.
Literatura:
[1] Praca zbiorowa: Lighting Manual. Fifth Edition. Philips Lighting B.V., 1993.
[2] Praca zbiorowa: Technika Świetlna ‘09. Poradnik-Informator. Warszawa 2009.
[3] Wojciech Żagan, Postawy techniki świetlnej, Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005.
[4] B.Ślęk: Źródła światła do oświetlania wnętrz. VI Krajowa Konferencja Oświetleniowa „Technika Świetlna ’97. Oświetlenie wnętrz”. Warszawa, 1997.
[5] B.Ślęk: Efektywność energetyczna wyznacznikiem rozwoju systemów oświetleniowych. Przegląd Elektrotechniczny, maj 2007.
[6] PN-90/E-01005. Technika Świetlna. Terminologia. Warszawa 1991.
Autor: Bogdan Ślęk, Philips Lighting Poland
