Gløde- og halogenglødelyskilder

Virkemåde

Lyset i en temperaturstråler frembringes ved at opvarme en glødetråd, som derved udsender lys. Strålingen er størst i det infrarøde område og består derfor primært af varmestråling. Spektret er kontinuert, dvs. jævnt uden pludselige spring.

kl-20-10-10-ellys-halogenglødepære-tværsnit-high.jpg

Tværsnit af halogenglødepære. zoom

Princippet i en temperaturstråler er forholdsvis simpelt. En elektrisk strøm sendes gennem en tynd glødetråd bestående af wolfram, hvorved tråden opvarmes og begynder at udsende lys.

Mens kolben i den traditionelle glødelampe enten er lufttom eller fyldt med en inaktiv gas, er glødetråden i en halogenglødelampe omsluttet af en gas tilsat et halogen, heraf navnet. 

Fra den opvarmede tråd, der har en driftstemperatur mellem 2.300 °C og 3.300 °C, fordamper wolframmet. Når de fordampede wolframatomer i halogenglødelampens kolbe passerer en temperaturgrænse omkring 1.700 °C, sker en kemisk reaktion med det tilstedeværende halogen. Forudsat at temperaturen på lyskildens glasvæg ikke kommer under 260 °C, forbliver den opståede wolframhalogenforbindelse herefter i gasform (i modsat fald sværtes kolben). Denne kemiske reaktion går begge veje. Gassen cirkulerer i kolben, og ved passage af temperaturgrænsen (nær glødetråden) brydes forbindelsen til dens grundbestanddele, dvs. wolfram, der afsættes på glødetråden, og halogenet, der herefter igen er klar til at indgå i processen. Det gendannede wolfram placerer sig ikke nødvendigvis netop på det sted på glødetråden, hvorfra det oprindeligt fordampede. Resultatet heraf er en begrænset levetid for lyskilden.

Gendannelsen af wolfram på glødetråden forhindrer, at wolfram sætter sig på kolbens inderside. Derved bliver lysstrømsnedgangen i løbet af levetiden meget lav (omkring 5 %).

Halogenglødelampens lille kolbe har gjort det økonomisk muligt at tilsætte mere "ædle" inaktive gasser end argon for at begrænse fordampningen af wolfram. Man anvender f.eks. krypton og opnår derved en højere temperatur på glødetråden, hvilket igen giver et højere lysudbytte og længere levetid, end vi kender fra glødelampen.

Hvis en halogenlampe dæmpes så meget, at halogenprocessen ikke kan forløbe, vil lampen opføre sig som en sædvanlig glødelampe. Kolben vil i dette tilfælde blive sværtet. Sværtningen kan imidlertid let fjernes ved at undlade at dæmpe forsyningsspændingen i en kort periode.

Halogenkolben kan være belagt med et transparent og varmereflekterende lag, der reflekterer varmestrålingen tilbage på filamentet. Derved kræves mindre energi til opvarmning af glødetråden og man opnår en energibesparelse på 20-30 %. Den engelske betegnelse for dette er IRC (infrared coating), hvilket typisk anvendes i lavvolt halogenglødelamper. Det er mere vanskeligt at bruge IRC-teknologi til 230V halogenglødelamper pga. den meget tyndere glødetråd, der ikke så let rammes af den reflekterede varmestråling. 

Energiforbruget i halogenglødelamper kan desuden reduceres med 20-30 % ved brug af xenon-gas i stedet for argon. Årsagen er, at xenon i mindre grad leder varmen væk fra filamentet. Xenon gas nedsætter også fordampningen af filamentet, hvorved levetiden forlænges. Xenon anvendes sædvanligvis i halogenglødelamper beregnet til 230V-forsyning. Lysudbyttet følger Plancks strålingslov. Jo højere temperatur af glødetråden, jo større del af strålingen udsendes i det synlige område. Levetiden begrænses ved øget temperatur af glødetråden, hvilket sætter en begrænsning for glødetrådens temperatur. En tyk glødetråd (som f.eks. i lavvolts halogenlamper) kan holde til højere temperaturer end en tynd glødetråd (som f.eks. i 230V lyskilder). 

 

Relaterede emner: