할로겐 램프                    NEXT

할로겐전구의 구조와 원리

 


할로겐 전구(halogen lamp)는 미량의 할로겐  물질을
포함한 불활성가스를 봉입하여 할로겐 물질의 화학반
응을 응용한 가스입 텅스텐 전구이다.
 

 

할로겐 재생 사이클(halogen cycle)

 
백열전구는 점등 중에 필라멘트 표면으로부터  텅스텐의 원자가 증발하여 
관 내벽에 부착하여 관벽흑화를 일으켜서 방의 투과를 감소시킨다.
할로겐 전구는 유리구 내에 불활성가스 이외에 요오드, 브롬, 염소 등의 
할로겐 화합물을 미량 봉입한 것으로 할로겐은 낮은 온도에서 텅스텐과 결
합하고 높은  온도에서는 분해하는 성질이 있다. 
 
전구 내에 소량의 할로겐을 넣으면 이것이 증발하여 확산하며 250℃ 이상
에서는 증기상태로 관벽에 부착하지 않고 밸브 내를 떠다니다가 필라멘트
로부터 증발된 텅스텐이 온도가 낮은 유리구 관벽에 가까이 간 것과 결합
하여 할로겐화 텅스텐으로 된다.
 
이것은 투명하고 증발하기 쉬운  것으로 대류에 의하여 2,000℃ 이상의 고
온의 필라멘트 가까이가면 고온으로 인해  분해되고 텅스텐은 필라멘트로
되돌아가고 할로겐은 확산된다. 
 
이 할로겐이관벽에 가면, 또 다시 텅스텐을  잡아서 필라멘트가 가늘어지
는 것을 방지하여 수명은 길게 되고,수명이 끝날 때까지 필라멘트는 덜 가
늘어지고 유리구의 흑화도 적으며, 따라서 광속이나 색온도의 저하가 극히
적다.  
 
흑화가 적으므로 유리구가 적어도 되며 체적이  일반 전구에 비하여1/10정
도로도 충분하다.
할로겐전구의 구조
 
관벽 온도는 텅스텐 할로겐 화합물이 부착되지 않도록 250∼850℃로 설계되
어 있으므로 할로겐 전구의 밸브는 종래의 전구보다 소형으로서 관벽부하
를 높게 하고  있다.
 
이 때문에 관벽온도가 250∼850℃가 되도록 설계되어 있으므로 고온에 견딜
수 있는 석영유리가 주로 사용되지만 경질유리가 사용되기도 한다.
석영유리와 도입속선과의 봉착은 두께 20∼30㎛의 나이프에지의  몰리부덴
박을 사용하여, 핀치시일로 되어 있고, 석영유리내의 봉입되고 있는 금속은
텅스텐과  할로겐과의 반응을 방해하지 않도록 고순도의 텅스텐 또는 몰리
브덴이 쓰이고  있다. 
미량의 할로겐 물질과 불활성가스가 1×106∼4×105Pa로 고압으로 봉입되어
있다.
 
소형이고 고온으로 되어 있으므로 점등중의 압력은 봉입압(냉압력)의 1.3∼
7.0배에 달한다.
할로겐 가스로는 CH2Br, CH2Br2, CH2Cl2, I2,  Cl2, Br2등이 사용되며, 혼합
은 할로겐 0.1∼1%, Ar베이스 또는 할로겐 0.5∼1%,N2  10∼50%,Ar베이스 등
으로 사용된다. 예컨대, J-100V,500W 할로겐전구에는 CH2Br2+I2혼합가스가 
사용되고 있다.

적외반사막응용 할로겐 전구

 
일반적인 할로겐전구와 외관적으로는 동일하지만, 석영유리표면에 고굴절률의
금속산화물(TiO2)과저굴절률의 금속산화물(Sio2)의 다층막으로  되는 가시광
투과 적외선반사막을 형성하고 있다.
 
이 적외선 반사막은 텅슨텐 필라멘트로부터 발사된 가시광을 투과시키고 적외선
을 반사하여 필라멘트로 되돌려주어, 필라멘트의 가열에너지로서 재이용하여
할로겐 전구의 효율을 15∼30% 향상시키고 열선도 1/2로 감소한다.
다이크로의 미러부 할로겐 전구
 
점포조명이나 박물관, 미술관  등의 전시용 조명에서 전시품을 두드러지게 나
타내기 위하여 고조도의 스폿조명이 이루어지고 있다. 이 할로겐 전구는 광
원으로부터의 방사열에 의한 전시품의 열손상이나 퇴색을 방지하기 위하여 만
들어진 것이다.
 
다이크로익 미러(dicroic mirror)가 처리된 할로겐전구는  최첨단의 광학기술
을 이용한 다이크로익미러에 의하여 가시광을 전면으로  반사하고, 불필요한 
열선(적외선)을 후방으로 80% 투과시킴으로써 전면으로의 열선을 1/10로  감
소시켜서 방사열에 의한 상품의 손상을 대폭 경감시키는 전시조명의 가능하
게 되었다.
 
다이크로익 미러는 전술한  적외반사 가시투과막과 같은 생각으로  유리기판 
위에 굴절률이 높은물질인 산화지태나(TiO2)과 저굴절물질인  불화마그네슘
(MgF2)을 번갈아 엷은 막으로  증착한 것으로 막의 두께와  충수를 조정하여 
특정파장대의 빛을  반사하고, 다른 빛을 투과시키는 성질을갖는 반사경인 다
이크로익 미러를 얻는다.