발췌 및 참고 : 조명원론(지철근,1996,문운당) 태주편집
할로겐 전구(halogen lamp)는 미량의 할로겐 물질을 포함한 불활성 가스를 봉합하여 할로겐 물질 의 화학반응을 응용한 가스입 텅스텐 전구이다. 텅스텐 할로겐 램프의 가장 큰 장점은 25lm/w에 이르는 높은 광속효율을 얻을 수 있다는 것이다. 또한 약 2,000시간이 더 길어진 램프의 수명과 일정하게 유지되는 광속, 백색의 광원색과 소형화된 사이즈 등도 할로겐 전구의 특징이다.
할로겐 전구는 220V에서 작동시킬 수 있는 고전압 할로겐 램프(High-voltage halogen lamp)와 6, 12,24V에서 작동되는 저전압 할로겐 램프(Low-voltage halogen lamp)로 구분할 수가 있다.
1. 할로겐 재생사이클(Halogen cycle)
백열전구는 점등 중에 필라멘트 표면으로부터 텅스텐의 원자가 증발하여 관 내벽에 부착, 관벽흑 화를 일으키게 되어 빛의 투과를 감소시킨다.
할로겐 전구는 유리구 내에 불활성가스 이외에 요오드, 브롬, 염소 등의 할로겐 화합물을 미량 봉입한 것으로 할로겐은 낮은 온도에서 텅스텐과 결합하고 높은 온도에서는 분해되는 성질이 있다. 전구 내에 소량의 할로겐을 넣으면 이것이 증발하여 확산하면서 섭씨 250도 이상에서는 증기 상태로 관벽에 부착하지 않고 밸브 내를 떠다니다가, 필라멘트로부터 증발되어 온도가 낮은 유리 구 관벽에 가까이 모인 텅스텐과 결합하여 할로겐화 텅스텐으로 된다.
이것은 투명하고 증발하기 쉬운 것으로, 대류에 의하여 섭씨2,000도 이상의 고온의 필라멘트 가까이 가면 고온에 의해 분해되어 텅스텐은 필라멘트로 돌아가고 할로겐은 확산된다. 이 할로겐이 관벽에 가면 또다시 증발된 텅스텐과 결합하여 필라멘트로 되돌려 주는 식의 할로겐 재생 사이클을 이룬다.
이러한 방법으로 필라멘트가 소모되는 것을 방지하여 전구의 수명을 연장시키며, 수명이 끝날 때 까지 필라멘트가 가늘어 지는 것과 유리구의 흑화를 방지함으로써 광속이나 색온도의 저하가 극 히 적다. 또한 흑화가 적으므로 유리구가 작아도 되며, 체적이 일반전구의 1/10 정도로도 충분하다.
2. 할로겐 전구의 구조
관벽온도는 텅스텐 할로겐 화합물이 부착되지 않도록 섭씨250~850도로 설계되어 있으므로 할로겐 전구의 밸브는 종래의 전구보다 소형으로 하여 관벽부하를 높게 하고 있다. 이러한 이유로 고온에 견딜 수 있는 석영유리가 주로 사용되지만 경질유리가 사용되기도 한다.
석영유리와 도입속선과의 봉착은 두께 20~30㎛ 나이프에지의 몰리부덴박을 사용하여 핀치시일로 되어 있고 석영유리 내에 봉입되는 금속은 텅스텐과 할로겐의 반응을 방해하지 않도록 고순도의 텅스텐 또는 몰리브덴이 쓰이고 있다.
미량의 할로겐 물질과 불활성가스가 1x10ⁿ(n=6) ~ 4x10ⁿ(n=5) Pa의 고압으로 봉입되어 있으며 소형이고 고온이므로 점등 중의 압력은 봉입압의 1.3 ~ 7.0배에 달한다.
할로겐 가스로는 CH₃Br, CH₂Br₂, CH₂Cl₂, I₂, Cl₂, Br₂ 등이 사용되며, 혼합은 할로겐 0.1~1%, Ar베이스 또는 할로겐 0.5~1%, N₂10~50%, Ar베이스 등이 사용된다.
예컨대, j-100V, 500W 할로겐 전구에는 CH₂Br₂+I₂ 혼합가스가 사용되고 있다.
3. 적외반사막응용 할로겐 전구
오른쪽의 그림은 적외반사막응용 할로겐 전구의 구조를 나타낸다. 일반적인 할로겐 전구와 외관 적으로는 동일하지만, 석영유리 표면에 고굴절률의 금속산화물(TiO₂)과 저굴절률의 금속산화 물(SiO₂)의 다층막으로 되는 가시광선 투과 적 외반사막을 형성하고 있다. 이 적외선 반사막은 텅스텐 필라멘트로부터 발산된 가시광선을 투과 시키고 적외선을 반사하여 필라멘트로 되돌려 줌으로써 필라멘트의 가열에너지로 재이용되어 전구효율을 15~30% 향상시키고 열선도 1/2로 감 소된다.
4. 다이크로익 미러부 할로겐 전구
점포조명이나 박물관, 미술관 등의 전시용 조명 에서 전시품을 두드러지게 나타내기 위하여 고 조도의 스포트조명이 사용된다. 이때 사용되는 할로겐 전구는 광원으로부터의 방사열에 의한 전시품의 열손상이나 퇴색을 방지하기 위하여 만들어진 것이다.
다이크로익 미러(dicroic mirror)가 처리된 할 로겐 전구는 최첨단의 광학기술을 이용한 다이크로익 미러에 의하여 가시광을 전면으로 반사하고 불필요한 열선(적외선)을 후방으로 80% 투 과시킴으로써 전면으로의 열선을 1/10로 감소시 켜서 방사열에 의한 상품의 손상을 대폭 경감시 키는 전시조명이 가능하게 되었다.
다이크로익 미러는 전술한 적외반사 가시투과막 과 같이, 유리기판 위에 굴절률이 높은 물질인 산화지탄(TiO₂)과 저굴절물질인 불화마그네슘 (MgF₂)을 번갈아 얇은 막으로 증착한 것으로 막의 두께와 층수를 조정하여 특정파장대의 빛으로 반사하고 다른 빛은 투과시키는 성질을 갖는 반사경인 다이트로익 미러를 얻는다.
할로겐 전구(halogen lamp)는 미량의 할로겐 물질을 포함한 불활성 가스를 봉합하여 할로겐 물질 의 화학반응을 응용한 가스입 텅스텐 전구이다. 텅스텐 할로겐 램프의 가장 큰 장점은 25lm/w에 이르는 높은 광속효율을 얻을 수 있다는 것이다. 또한 약 2,000시간이 더 길어진 램프의 수명과 일정하게 유지되는 광속, 백색의 광원색과 소형화된 사이즈 등도 할로겐 전구의 특징이다.
할로겐 전구는 220V에서 작동시킬 수 있는 고전압 할로겐 램프(High-voltage halogen lamp)와 6, 12,24V에서 작동되는 저전압 할로겐 램프(Low-voltage halogen lamp)로 구분할 수가 있다.
1. 할로겐 재생사이클(Halogen cycle)
백열전구는 점등 중에 필라멘트 표면으로부터 텅스텐의 원자가 증발하여 관 내벽에 부착, 관벽흑 화를 일으키게 되어 빛의 투과를 감소시킨다.
할로겐 전구는 유리구 내에 불활성가스 이외에 요오드, 브롬, 염소 등의 할로겐 화합물을 미량 봉입한 것으로 할로겐은 낮은 온도에서 텅스텐과 결합하고 높은 온도에서는 분해되는 성질이 있다. 전구 내에 소량의 할로겐을 넣으면 이것이 증발하여 확산하면서 섭씨 250도 이상에서는 증기 상태로 관벽에 부착하지 않고 밸브 내를 떠다니다가, 필라멘트로부터 증발되어 온도가 낮은 유리 구 관벽에 가까이 모인 텅스텐과 결합하여 할로겐화 텅스텐으로 된다.
이것은 투명하고 증발하기 쉬운 것으로, 대류에 의하여 섭씨2,000도 이상의 고온의 필라멘트 가까이 가면 고온에 의해 분해되어 텅스텐은 필라멘트로 돌아가고 할로겐은 확산된다. 이 할로겐이 관벽에 가면 또다시 증발된 텅스텐과 결합하여 필라멘트로 되돌려 주는 식의 할로겐 재생 사이클을 이룬다.
이러한 방법으로 필라멘트가 소모되는 것을 방지하여 전구의 수명을 연장시키며, 수명이 끝날 때 까지 필라멘트가 가늘어 지는 것과 유리구의 흑화를 방지함으로써 광속이나 색온도의 저하가 극 히 적다. 또한 흑화가 적으므로 유리구가 작아도 되며, 체적이 일반전구의 1/10 정도로도 충분하다.
2. 할로겐 전구의 구조
관벽온도는 텅스텐 할로겐 화합물이 부착되지 않도록 섭씨250~850도로 설계되어 있으므로 할로겐 전구의 밸브는 종래의 전구보다 소형으로 하여 관벽부하를 높게 하고 있다. 이러한 이유로 고온에 견딜 수 있는 석영유리가 주로 사용되지만 경질유리가 사용되기도 한다.
석영유리와 도입속선과의 봉착은 두께 20~30㎛ 나이프에지의 몰리부덴박을 사용하여 핀치시일로 되어 있고 석영유리 내에 봉입되는 금속은 텅스텐과 할로겐의 반응을 방해하지 않도록 고순도의 텅스텐 또는 몰리브덴이 쓰이고 있다.
미량의 할로겐 물질과 불활성가스가 1x10ⁿ(n=6) ~ 4x10ⁿ(n=5) Pa의 고압으로 봉입되어 있으며 소형이고 고온이므로 점등 중의 압력은 봉입압의 1.3 ~ 7.0배에 달한다.
할로겐 가스로는 CH₃Br, CH₂Br₂, CH₂Cl₂, I₂, Cl₂, Br₂ 등이 사용되며, 혼합은 할로겐 0.1~1%, Ar베이스 또는 할로겐 0.5~1%, N₂10~50%, Ar베이스 등이 사용된다.
예컨대, j-100V, 500W 할로겐 전구에는 CH₂Br₂+I₂ 혼합가스가 사용되고 있다.
3. 적외반사막응용 할로겐 전구
오른쪽의 그림은 적외반사막응용 할로겐 전구의 구조를 나타낸다. 일반적인 할로겐 전구와 외관 적으로는 동일하지만, 석영유리 표면에 고굴절률의 금속산화물(TiO₂)과 저굴절률의 금속산화 물(SiO₂)의 다층막으로 되는 가시광선 투과 적 외반사막을 형성하고 있다. 이 적외선 반사막은 텅스텐 필라멘트로부터 발산된 가시광선을 투과 시키고 적외선을 반사하여 필라멘트로 되돌려 줌으로써 필라멘트의 가열에너지로 재이용되어 전구효율을 15~30% 향상시키고 열선도 1/2로 감 소된다.
4. 다이크로익 미러부 할로겐 전구
점포조명이나 박물관, 미술관 등의 전시용 조명 에서 전시품을 두드러지게 나타내기 위하여 고 조도의 스포트조명이 사용된다. 이때 사용되는 할로겐 전구는 광원으로부터의 방사열에 의한 전시품의 열손상이나 퇴색을 방지하기 위하여 만들어진 것이다.
다이크로익 미러(dicroic mirror)가 처리된 할 로겐 전구는 최첨단의 광학기술을 이용한 다이크로익 미러에 의하여 가시광을 전면으로 반사하고 불필요한 열선(적외선)을 후방으로 80% 투 과시킴으로써 전면으로의 열선을 1/10로 감소시 켜서 방사열에 의한 상품의 손상을 대폭 경감시 키는 전시조명이 가능하게 되었다.
다이크로익 미러는 전술한 적외반사 가시투과막 과 같이, 유리기판 위에 굴절률이 높은 물질인 산화지탄(TiO₂)과 저굴절물질인 불화마그네슘 (MgF₂)을 번갈아 얇은 막으로 증착한 것으로 막의 두께와 층수를 조정하여 특정파장대의 빛으로 반사하고 다른 빛은 투과시키는 성질을 갖는 반사경인 다이트로익 미러를 얻는다.
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