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Forum: Offtopic Halogenlampe: paar Fragen


Autor: daniel (Gast)
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Hallo,

ich habe soeben Wiki http://en.wikipedia.org/wiki/Halogen_lamp
durchgelesen und ein paar Fragen habe ich an euch.

"
Quartz being very strong, the gas pressure can be higher, which reduces 
the rate of evaporation of the filament, permitting it to run a higher 
temperature
"

In anderen Worten: Höherer Druck kleinere Verdampfungsrate.
Gemeint ist wohl nur die Abtrenn-Rate der Wolframatome vom
Glühfaden. Einmal abgetrennt, spielt der Druck für ein Einzelatom
keine Rolle. Weil eben derselbe Druck von allen Seiten herrscht.
Nur die Übergangsphase, also Übergang vom Festform zu Gasform
wird vom Druck beeinflusst .. es tritt eine Verzögerung ein.
D'accord?

"
Once completely blackened, the halogen gas is re-introduced back into 
the bulb. It quickly begins to react with the tungsten which has been 
deposited on the relatively cold bulb wall, and transports it back to 
the hot filament.
"

Wie oder warum werden abgetrennte Wolframatome zum Glühfaden
zurücktransportiert?

"
Any surface contamination, notably fingerprints, can damage the quartz 
envelope when it is heated. Contaminants will create a hot spot on the 
bulb surface when the bulb is turned on. This extreme, localized heat 
causes the quartz to change from its vitreous form into a weaker, 
crystalline form which leaks gas.
"

Was mir total unklar ist, wie eine Verunreinigung die Temperatur lokal
erhöhen kann. Ist es die Absorbtion von Strahlung und damit Energie
durch zusätzliche Materie?

Zweitens, es steht da, dass die gläserne Form vom Quartz (vitreous)
also amorphe Struktur stärker(härter?dichter?) als die kristalline
Form sein soll. Das nachzuvollziehen kann ich irgendwie auch nicht.

An sich scheint Halogenlampe doch ein interessantes System zu sein.

Es wäre schon super ein paar dieser Fragen geklärt zu haben.

Grüsse, Daniel

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Hier ist beschrieben, wie der Kreisprozeß funktioniert: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Halogenlampe#Halogeng...

Autor: Quartzworker (Gast)
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>In anderen Worten: Höherer Druck kleinere Verdampfungsrate.
>Gemeint ist wohl nur die Abtrenn-Rate der Wolframatome vom
>Glühfaden.

So ist es.

>Wie oder warum werden abgetrennte Wolframatome zum Glühfaden
>zurücktransportiert?

Halogen (Brom oder Jod) in der Lampe reagiert mit dem Wolfram, das sich 
am Lampenglas als Beschlag bildet, zu Wolframbromid oder -jodid. Diese 
Verbindung verdampft aber bei den hohen Temperaturen des Quarzkolbens. 
Der Glühdraht wiederum ist so heiss, das sich das Wolframbromid (-jodid) 
wieder zersetzt und zu Wolfram und Brom (Jod) zerfällt. Das Wolfram 
bleibt also am Glühfaden zurück, das Halogen kann wieder zum 
Lampenkolben und neues Wolfram aufnehmen.

Dieser Kreisprozess benötigt aber sehr hohe Kolbentemperaturen, damit 
das Wolframhalogenid auch verdampft. Das ist der Grund, warum 
Halogenlampen immer kleriner als normale Glühbirnen sind und warum der 
Kolben aus Quarzglas ist. Normales Glas würde bei den benötigten 
Temperaturen weich werden.

>Was mir total unklar ist, wie eine Verunreinigung die Temperatur lokal
>erhöhen kann.

Weil in einem schwarzen Fleck auf dem Lampenglas sehr viel mehr 
Strahlung als auf einem sauberen Kolben absorbiert wird.

>Zweitens, es steht da, dass die gläserne Form vom Quartz (vitreous)
>also amorphe Struktur stärker(härter?dichter?) als die kristalline
>Form sein soll.

Der wirkliche Sachverhalt ist wesentlich komplizierter. Das Quarzglas 
des Lampenkolbens ist amorphes Siliziumdioxid (Quarz). Leider ist diese 
Form nicht stabil. Bei höheren Temperaturen geht die amorphe Form in die 
Kristallform Cristobalit über. Dieser Vorgang wird durch 
Verunreinigungen, insbesondere durch Alaklimetallspuren (z.B. aus 
Fingerabdrücken) sehr stark beschleunigt. Deshalb soll man 
Quarzglaslampen nicht mit blossen Fingern berühren.

Das Hauptproblem bei dieser kristallinen Form ist, dass Cristobalit eine 
ganz andere Wärmedehnung als das Quarzglas hat. Cristobalit macht bei 
ungefähr 300°C eine Phasenänderung (Änderung der Kristallstruktur) 
durch. Oberhalb von etwa 300°C ist die Wärmedehnung in etwa so groß wie 
Quarzglas, also sehr gering. Unterhalb dieser Temperatur ändert sich die 
Wärmedehnung aber durch den Phasenübergang sprunghaft und wird sehr viel 
größer.

Bei Quarzglas erkennt man das daran, dass die kristallisierten Bereiche 
beim Abkühlen plötzlich weiss werden. Im Mikroskop sieht man dann 
tausende sehr kleine Risse und Sprünge in der Oberfläche. Dieser Vorgang 
der Kristallisation ist auch als "Entglasung" bekannt.

Mit jedem Einschalten und Abschalten (Aufheizen und Abkühlen) werden die 
entglasten (kristallisierten) Bereiche größer und die Risse und Sprünge 
schlimmer, bis das Quarzglas irgendwann komplett zerbricht.

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