4.Knowledge of Halogen Lamps

หลอดฮาโลเจน เช่น หลอดไส้ ต้องมีโครงสร้างปิดผนึกอย่างแน่นหนาเพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซที่ปิดผนึกรั่วไหลออกสู่ภายนอก ในหลอดฮาโลเจน อุณหภูมิของหลอดไฟต้องอยู่ที่ 250°C หรือสูงกว่าเป็นเงื่อนไขสำหรับวงจรฮาโลเจนที่จะเกิดขึ้น ดังนั้นหลอดไฟจึงใช้แก้วที่มีความต้านทานความร้อนสูง เช่น แก้วควอทซ์ แก้วควอตซ์มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่น้อยกว่าแก้วโซดาที่ใช้ในหลอดไฟทั่วไปมากกว่า 10 เท่า แก้วซิลิกาใช้ลวดตะกั่วที่ทำจากโลหะผสมของเหล็กและนิกเกิลที่เรียกว่าลวด Dumet และเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวทางความร้อนค่อนข้างใกล้เคียง จึงสามารถปิดผนึกได้เหมือนเดิม เนื่องจากมีการใช้แก้วควอทซ์ในหลอดฮาโลเจน เพื่อให้ตรงกับค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวทางความร้อน ลวดตะกั่วตรงจะไม่ปิดผนึกด้วยแก้ว แต่จะใช้ฟอยล์โลหะบางพิเศษของโมลิบดีนัมที่มีความหนา 20 ถึง 30 ไมโครเมตร (0.02) มม. ถึง 0.03 มม.) ถูกนำมาใช้. หากฟอยล์โมลิบดีนัมหนากว่านี้ จะเกิดรอยร้าวในแก้วควอทซ์เนื่องจากความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ทำให้ไม่สามารถรักษาสภาพสุญญากาศได้ กลายเป็น. ลวดตะกั่วทำจากโมลิบดีนัมหรือทังสเตน เช่นเดียวกับโมลิบดีนัมฟอยล์ในส่วนการปิดผนึก ลวดตะกั่วนี้ไม่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเช่นเดียวกับแก้วควอทซ์ ดังนั้นมันจึงถูกปิดผนึกด้วยการหนีบ แต่ก็ไม่ได้ปฏิบัติตามอย่างเคร่งครัด เฉพาะส่วนฟอยล์โมลิบดีนัมเท่านั้นที่สัมผัสใกล้ชิดกับแก้วควอทซ์ และทำให้โครงสร้างปิดสนิท ลวดตะกั่วที่ต่อออกจากส่วนที่ปิดสนิทของหลอดไฟจะสัมผัสกับอากาศภายนอกเสมอ และอยู่ในบรรยากาศที่มีอุณหภูมิสูงเมื่อจุดไฟ ในบรรยากาศที่มีอุณหภูมิสูง ลวดตะกั่วจะค่อยๆ ออกซิไดซ์และในที่สุดก็ลุกลามไปถึงฟอยล์โมลิบดีนัมของซีล เมื่อออกซิเดชันดำเนินไป อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความเครียดจากความร้อนเนื่องจากค่าความต้านทานที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ชิ้นส่วนซีลเสียหาย ” วิธีหนึ่งในการป้องกันความเสียหายนี้คือการรักษาฟอยล์โมลิบดีนัมเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน วิธีแรกคือวิธีการฝังสารที่ประกอบด้วยโครเมียม อะลูมิเนียม ซิลิกอน ไททาเนียม แทนทาลัม แพลเลเดียม ฯลฯ โดยการฝังไอออนเข้าไปในโมลิบดีนัมฟอยล์หรือตัวนำด้านนอก ...

เกี่ยวกับหลอดแก้วควอทซ์ เนื่องจากวงจรฮาโลเจน หลอดไฟฮาโลเจนจะต้องทำจากแก้วทนความร้อนที่มีอุณหภูมิ 250°C หรือสูงกว่าเมื่อติดไฟ นอกจากนี้ ก๊าซเฉื่อยและก๊าซฮาโลเจนภายในหลอดไฟยังถูกปิดผนึกที่ความดันสูง 1×10^5~4×10^5Pa และความดันขณะให้แสงสว่างจะสูงถึง 1.3 ถึง 7.0 เท่านี้ ด้วยเหตุนี้จึงใช้แก้วควอตซ์ แก้วซิลิกาเป็นวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก ดังนั้นแม้ว่าพื้นผิวของแก้วจะมีความแตกต่างของอุณหภูมิ ความเค้นเนื่องจากความร้อนจะมีเพียงเล็กน้อย และสามารถรับมือกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหันได้ แก้วควอตซ์เป็นสารที่มีความบริสุทธิ์สูง แต่มีสารเจือปนอยู่เล็กน้อย การชะล้างสิ่งเจือปนนี้สัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิ และในกรณีของแก้วควอทซ์ การชะสิ่งเจือปนและการซึมผ่านของก๊าซที่เติมเริ่มต้นที่ประมาณ 800°C เหตุผลที่ควรรักษาอุณหภูมิของหลอดไฟฮาโลเจนให้ต่ำกว่า 800°C โดยควรต่ำกว่า 700°C คือความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเจือปนและอุณหภูมิ หากสมดุลของก๊าซภายในหลอดฮาโลเจนเปลี่ยนไป จะทำให้เกิดสีดำและทำให้อายุการใช้งานของหลอดสั้นลง ในบรรดาสิ่งเจือปนเหล่านี้มีน้ำผสมอยู่เล็กน้อย กระจกเป็นวัสดุที่กันน้ำได้ และคุณมองไม่เห็นน้ำภายในแก้ว ซึ่งปกติแล้วจะไม่เป็นปัญหา น้ำนี้มีอยู่ในกลุ่มไฮดรอกซิล (กลุ่มไฮดรอกซี) ที่อุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 600°C กลุ่มไฮดรอกซิลจะละลายเข้าไปในหลอดไฟ และแม้แต่น้ำเพียงเล็กน้อยก็ทำให้เกิดวัฏจักรของน้ำ ซึ่งเป็นการเร่งการใช้ทังสเตน ใน “วัฏจักรของน้ำ” ไอน้ำจะถูกย่อยสลายบนพื้นผิวของทังสเตนที่มีอุณหภูมิสูงให้กลายเป็นออกไซด์ของทังสเตนและอะตอมของไฮโดรเจน ทังสเตนออกไซด์จะระเหยและเกาะติดกับผนังกระจก และอะตอมไฮโดรเจนจะกำจัดออกไซด์ของออกซิเจนและคืนกลับเป็นไอน้ำ เป็นที่เข้าใจกันว่าการระเหยของทังสเตนซ้ำ ๆ นี้ช่วยเร่งการบริโภค ในเวลานี้ วงจรฮาโลเจนยังเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันในหลอดฮาโลเจน การเปลี่ยนตำแหน่งของไส้หลอดทังสเตนเนื่องจากวัฏจักรฮาโลเจนและการระเหยของไส้หลอดทังสเตนเนื่องจากวัฏจักรของน้ำทำให้พื้นผิวของไส้หลอดทังสเตนไม่สม่ำเสมอในช่วงเวลาสั้น ๆ ส่งผลให้ขาดการเชื่อมต่อ ดังนั้นจึงควรใช้แก้วควอทซ์ที่มีปริมาณน้ำน้อย นอกจากนี้ เหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้กระบวนการผลิตที่ป้องกันไม่ให้น้ำ (ออกซิเจน) ...

การรักษาความร้อนของทังสเตน จุดหลอมเหลวของทังสเตนคือ 3422°C ซึ่งเป็นจุดหลอมเหลวสูงสุดในบรรดาโลหะ จากมุมมองของการประมวลผล มันมีอุณหภูมิการเปลี่ยนจากความเหนียวเป็นเปราะสูงและมีความเปราะที่อุณหภูมิต่ำที่อุณหภูมิห้อง เป็นโลหะที่แปรรูปได้ยากเนื่องจากแรงยึดเกาะที่ขอบเกรนนั้นอ่อนแอและง่ายต่อการแตกร้าวจากขอบเกรน “การเติมรีเนียม (Re) เป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยเพิ่มความเหนียวของทังสเตนที่อุณหภูมิต่ำ แต่มันเป็นโลหะที่มีราคาแพงที่สุดและไม่สามารถใช้งานได้จริง อีกทางเลือกหนึ่งคือการปรับแต่งโครงสร้างของเกรนด้วยผงโลหะและกระบวนการแปรรูปด้วยความร้อน ทังสเตนสกัดจากเหมืองและผง ขึ้นรูปด้วยผงโลหะ ในทังสเตนแบบอัดแน่นนี้ ขนาดและรูปร่างของผงเผาผนึก (รูปร่างเกรนเท่ากัน) จะถูกบดและยืดออกโดยการทำงานพลาสติก เช่น การม้วนและการวาดลวด ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวจำนวนมาก และลดขนาดเม็ดคริสตัล และรูปร่างของเมล็ดข้าวยังขยายไปในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงอีกด้วย เป็นผลให้สามารถลดอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านที่มีความเหนียวและเปราะลงให้ใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้องโดยส่งเสริมการปรับแต่งโครงสร้างเกรนระบายความร้อน แบ่งประเภทของงานพลาสติกตามอุณหภูมิระหว่างการแปรรูป หากอุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง แสดงว่า การทำงานเย็น”” หากมีจุดหลอมเหลวมากกว่าครึ่งหนึ่ง แสดงว่า “”การทำงานร้อน”” และหากต่ำกว่าครึ่งหนึ่ง แสดงว่า “”การทำงานอุ่น””ในการทำงานที่ร้อน เป็นเรื่องยากที่จะแปรรูปผลิตภัณฑ์ที่บางและบางให้เท่ากัน เนื่องจากอุณหภูมิที่ลดลงระหว่างการแปรรูป ดังนั้นเส้นใยจึงถูกผลิตโดยการทำงานเย็น การอบอ่อนเพื่อลดความเครียดเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากความเครียดยังคงอยู่ในโครงสร้างระหว่างการทำงานที่เย็น การทำงานในที่เย็นทำให้เกิดความเครียดที่ยืดหยุ่นได้ ดังนั้นการตกผลึกซ้ำจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น และแม้แต่การสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเพียงชั่วคราวก็จะทำให้เกิดการตกผลึกซ้ำ ซึ่งเร่งการแตกตัวตามขอบเกรนในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ การตกผลึกซ้ำทำให้เกิดการหย่อนคล้อยเนื่องจากการเสียรูปของไส้หลอด เกี่ยวกับการตกผลึกใหม่ การตกผลึกซ้ำ หมายถึงการก่อตัวและการเจริญเติบโตของเม็ดผลึกใหม่ ซึ่งแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากเม็ดผลึกที่เกิดจากการแปรรูป และไม่มีข้อบกพร่อง เช่น การเคลื่อนตัว เพื่อสร้างโครงสร้างเม็ดผลึกที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากโครงสร้างที่ผ่านกระบวนการ ถูกเรียก. การตกผลึกใหม่เป็นกระบวนการที่แยกจากการนำกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งธัญพืชใหม่จะถูกสร้างขึ้นล้อมรอบด้วยขอบเกรนมุมสูงที่ไม่มีข้อบกพร่อง เช่น ผนังเซลล์หรือการเคลื่อนตัว และเกรนเหล่านี้เติบโตโดยการกินเกรนที่อยู่ติดกัน ทำ. เมื่อเม็ดคริสตัลโตขึ้นและขอบเกรนเคลื่อนตัว ข้อบกพร่อง ...

ไส้หลอดใช้ทังสเตนซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดในบรรดาโลหะ เพื่อลดการสูญเสียความร้อนเนื่องจากก๊าซฮาโลเจนแบบปิด จึงใช้ไส้หลอดขดแทนเส้นตรง เนื่องจากไส้หลอดอยู่ในกระเปาะที่เต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย จึงถูกปกคลุมด้วยก๊าซเฉื่อยและเกิดการสูญเสียความร้อน (อุณหภูมิลดลงในไส้หลอด) การสูญเสียความร้อนส่งผลต่อความยาวของไส้หลอด ดังนั้นให้ขดและปรับความยาวเพื่อลดการสูญเสียความร้อน ไส้หลอดแบบตรงจะโค้งงอเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนเมื่อเปิดใช้ แต่ด้วยการทำให้เป็นขดลวด มันจะยืดหยุ่นได้แม้ว่าจะขยายตัวเมื่อเปิด ดังนั้นมันจะกลับคืนสู่รูปร่างของขดลวดหลังจากปิดและสามารถคงรูปร่างไว้ได้ นอกจากนี้ เมื่อไส้หลอดถูกขด จะเกิดโพรงขึ้นภายในขดลวด และแสงที่ปล่อยออกมาจากช่องว่างระหว่างขดลวดจะใกล้เคียงกับการแผ่รังสีของวัตถุดำ ลักษณะการแผ่รังสี (การแผ่รังสีสเปกตรัม) ของทังสเตนค่อนข้างสูงในบริเวณแสงที่มองเห็นได้ และการแผ่รังสีมีแนวโน้มที่จะค่อยๆ ลดลงเมื่อความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น ดังนั้นที่อุณหภูมิเดียวกัน ประสิทธิภาพการส่องสว่างจึงสูงกว่าตัวกล้องสีดำอย่างมาก นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำให้ทังสเตนเหมาะเป็นวัสดุเส้นใยสำหรับให้แสงสว่าง แม้จะอยู่ในอุณหภูมิเดียวกัน ไส้หลอดคาร์บอนก็ใกล้เคียงกับสีดำ ดังนั้นประสิทธิภาพการส่องสว่างจึงต่ำกว่ามาก ความต้านทานไฟฟ้าของทังสเตนมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ในระหว่างการเปิดหลอดไฟ อุณหภูมิของฟิลาเมนต์ (2500～3200K) จะแสดงค่าความต้านทานที่สูงเมื่อเปรียบเทียบกับอุณหภูมิปกติ ซึ่งจะเหลือเพียง 1/10 ของค่าความต้านทาน นั่นคือ ในระหว่างเวลาหลอดไฟเปิด จะมีสถานการณ์กระแสรัชขนาดใหญ่ไหลผ่านในระยะเวลาสั้นๆ กระแสรัชนี้จะทำให้อุณหภูมิของฟิลาเมนต์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และสามารถเปิดหลอดไฟให้สว่างขึ้นในระยะเวลาสั้นๆ อย่างไรก็ตาม กระแสรัชนี้มีผลต่ออายุการใช้งานของหลอดไฟ ในกรณีที่เปิดเครื่องทำความร้อน ควรเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟให้เพิ่มขึ้นโดยทันทีที่เปิดเครื่อง เกี่ยวกับวิธีการผลิตไส้หลอดแบบขดเดี่ยว ลวดทังสเตนขดเป็นวงรอบแมนเดรล ในกรณีส่วนใหญ่ หลังจากพันรอบแมนเดรลแล้ว มันจะดีดตัวกลับและสามารถถอดแมนเดรลออกได้ ถ้าเส้นผ่านศูนย์กลางลวดทังสเตนคือ d และเส้นผ่านศูนย์กลางขดลวดคือ MD ดังนั้น MD/d≒3 จะเหมาะสม เมื่อ MD/d<2 จะเสียรูปได้ง่ายจากการขยายตัวทางความร้อน และเมื่อ ...

หลอดฮาโลเจนชนิดแก๊ส หลอดฮาโลเจนเป็นหลอดไส้ที่บรรจุก๊าซเฉื่อยและก๊าซฮาโลเจนจำนวนเล็กน้อยไว้ในหลอด ก๊าซเฉื่อย ก๊าซเฉื่อย ได้แก่ ฮีเลียม (He 4.00g/mol) นีออน (Ne 20.18g/mol) (ไนโตรเจน (N2 28.02/mol)) อาร์กอน (Ar 39.95g/mol) (คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 44.01g/mol) โมล)), คริปทอน (Kr 83.80/mol), ซีนอน (Xe 131.29g/mol) และเรดอน (Rn 222.000/mol) ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน เรียกอีกอย่างว่าก๊าซมีตระกูลและก๊าซหายาก เพราะพวกมันมีอยู่ในอากาศในปริมาณที่น้อยมาก ผลการยับยั้งไอของทังสเตนที่ใช้ในเส้นใยมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อน้ำหนักอะตอมเพิ่มขึ้น ยิ่งน้ำหนักอะตอมสูง ค่าการนำความร้อนยิ่งต่ำ และยิ่งลดการสูญเสียความร้อนของไส้หลอดได้มากเท่านั้น ประสิทธิภาพการส่องสว่างจะเพิ่มขึ้น 5-10% “ตามทฤษฎีแล้ว เรดอนซึ่งมีน้ำหนักอะตอมสูงที่สุดมีประสิทธิภาพมากที่สุด อย่างไรก็ตาม เรดอนเป็นก๊าซกัมมันตภาพรังสีที่เป็นอันตรายซึ่งปล่อยรังสีแอลฟาออกมาโดยมีครึ่งชีวิตสั้น ดังนั้นจึงไม่สามารถนำมาใช้ได้ เมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีอุณหภูมิสูงถึง 1,000°C หรือ สูงขึ้นจะสลายตัวเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และออกซิเจน ใช้ไม่ได้ เนื่องจากการสลายตัวด้วยความร้อน ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าซีนอนมีประสิทธิภาพสูงสุดในการระเหยทังสเตน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากซีนอนและคริปทอนมีราคาแพง จึงไม่ค่อยได้ใช้มากนัก และใช้อาร์กอนซึ่งมีราคาถูกกว่าก๊าซเฉื่อยอื่นๆ ...

การพัฒนาเส้นใยคาร์บอน หลอดฮาโลเจนพัฒนามาจากหลอดไส้ เส้นใยคาร์บอนถูกนำมาใช้สำหรับเส้นใยของหลอดไฟที่ให้ความร้อนในยุคแรกๆ เส้นใยโลหะเช่นออสเมียมและแทนทาลัมกำลังได้รับการพัฒนา แต่ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากราคาและปัญหาเกี่ยวกับแสงกระแสสลับ ดร. ดับบลิว อาร์ วิทนีย์ จากสหรัฐอเมริกาค้นพบว่าการทำให้หลอดไฟเป็นสีดำไม่ได้เกิดจากคาร์บอนที่ระเหยเท่านั้น แต่ยังเกิดจากเถ้าออกไซด์บางชนิดด้วย เพื่อเป็นมาตรการรับมือ การบำบัดด้วยความร้อนได้ดำเนินการที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการทำงานของเส้นใยมาก เพื่อลดแอชออกไซด์และยับยั้งการทำให้ดำคล้ำตลอดอายุการใช้งาน การอบชุบด้วยความร้อนนี้ทำให้พื้นผิวของเส้นใยแข็งและแข็งแรง ทำให้มีคุณสมบัติคล้ายโลหะ และอุณหภูมิในการทำงานเพิ่มขึ้น 200°C ทำให้สามารถใช้งานได้ถึง 1900°C แม้ว่าคาร์บอนจะมีจุดหลอมเหลวสูงประมาณ 3,500°C แต่ไม่สามารถใช้ที่อุณหภูมิสูงได้เนื่องจากความดันไอสูงและการระเหยอย่างรวดเร็ว (การระเหิด) หลอดไส้ไส้คาร์บอนที่ผ่านการอบด้วยความร้อนนี้เป็นกระแสหลักจนกระทั่งมีการพัฒนาหลอดไส้ทังสเตน การประดิษฐ์เส้นใยทังสเตน ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เส้นใยใหม่นอกเหนือจากคาร์บอนได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และทังสเตนซึ่งมีจุดหลอมเหลว 3360°C ก็ได้รับความสนใจ มีความพยายามที่จะเปลี่ยนทังสเตนเป็นของแข็งหรือจากผงเป็นเส้นใย แต่ก็ไม่เป็นจริง ในปี 1905 A.Just และ F.Hanaman จากออสเตรเลียจัดการทังสเตนทางเคมีเพื่อผลิตได้สำเร็จ ทำให้เราได้รับประสิทธิภาพของคาร์บอนเป็นสองเท่า แต่มีข้อเสียตรงที่ไส้หลอดนั้นเปราะบางและจัดการยาก ในปี 1908 W. Dcoolidge ค้นพบว่าความแข็งแรงเชิงกลของทังสเตนได้รับการปรับปรุงโดยการใช้การประมวลผลประเภทต่างๆ เพื่อแก้ปัญหาความเปราะบางของทังสเตน การประดิษฐ์หลอดไฟเติมแก๊ส ปรากฏการณ์การดำคล้ำเกิดขึ้นในหลอดทังสเตนและไส้หลอดคาร์บอน I.Langmuir จากสหรัฐอเมริกาค้นพบว่าปรากฏการณ์สีดำของหลอดไฟเกิดจากการระเหยของไส้หลอดทังสเตน และพบว่าปริมาณการระเหยสามารถลดลงได้โดยการใส่ก๊าซเฉื่อยไว้ภายในหลอดไฟ นอกจากนี้ยังพบว่าก๊าซเฉื่อยทำให้ไส้หลอดถูกห่อหุ้มด้วยชั้นของก๊าซเฉื่อย ทำให้เกิดการสูญเสียความร้อน สรุปได้ว่าหลอดไฟที่เติมก๊าซจะสร้างการสูญเสียพลังงานเนื่องจากการนำความร้อนและการพาความร้อน แต่จะยับยั้งการระเหยของทังสเตน ปรากฎว่ามีความเป็นไปได้ที่จะมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในท้ายที่สุด เนื่องจากการสูญเสียความร้อนนี้ส่งผลต่อความยาวของไส้หลอด เราจึงประสบความสำเร็จในการลดการสูญเสียความร้อนโดยการเปลี่ยนไส้หลอดจากแบบเส้นตรงเป็นรูปทรงขด และหลอดบรรจุแก๊สแบบม้วนเดียวก็ถือกำเนิดขึ้น ...