Halogenglühlampe

In Glühlampen setzt sich verdampftes Wolfram auf der Glasinnenseite ab und verringert die Lichtausbeute der Lampe. Deshalb werden in Halogenglühlampen Halogene in den Glaskolben gegeben. Zwischen 200 °C und ungefähr 1500 °C bilden die eigesetzten Halogene mit Wolfram eine Verbindung. Diese Halogenverbindung verhindert, dass sich das Wolfram am Glaskolben ablagert. Damit die Halogenverbindung entstehen kann, muss der Glaskolben jedoch eine Temperatur von über 200 °C aufweisen.

Aufgrund der hohen Temperatur von mindestens 200 °C sind daher temperaturbeständigere Gläser (Quarzglas oder Hartglas) erforderlich als bei normalen Glühlampen. Diese Gläser weisen nicht nur eine Beständigkeit gegen die Halogenverbindung auf, sondern auch eine mechanische Festigkeit, die es erlaubt, die Kolben kleiner zu gestalten. Die Kolben können daher bis zu einem Faktor 100 kleiner als die der normalen Glühlampen sein.

Für normale Glühlampen sind kleinere Kolben aufgrund der starken Wolframablagerung und der daraus folgenden Schwärzung des Glases nicht geeignet. Diese tritt aufgrund der eingesetzten Halogene bei Halogenglühlampen nicht auf, sodass kleinere Kolben verwendet werden können.

Die kleinere Kolbengröße ermöglicht den Einsatz eines höheren Drucks im Kolben. Der höhere Druck hat wiederum Einfluss auf die Schmelztemperatur des Wolframs. Durch das kleinere Füllvolumen der Kolben ist es darüber hinaus wirtschaftlicher, die teureren und massereicheren Edelgase Krypton und Xenon für das Inertgas zu nutzen.

Sowohl der höhere Druck als auch die schwereren Edelgase führen zu einer Verzögerung des Verdampfungsprozesses des Wolframs, d. h. zu einer geringeren Verdampfungsrate. Damit kann eine höhere Lebensdauer bei gleichbleibender Temperatur oder eine höhere Temperatur, die bei gleichbleibender Lebensdauer zu einer höheren Lichtausbeute führt, erreicht werden. Mit der höheren Temperatur der Glühwendel geht eine Steigerung der Farbtemperatur einher.

Werden Halogenlampen gedimmt, schwärzen sich häufig trotzdem. Durch die Dimmung wird die für den Kreisprozess erforderliche Kolbentemperatur nicht mehr erreicht. Infolgedessen lagert sich das Wolfram wieder auf der Glasinnenseite ab.

Die Schwärzung des Kolbens lässt sich aber jederzeit wieder rückgängig machen. Dafür muss die Halogenglühlampe zwischenzeitlich mit voller Helligkeit, d. h. im Volllastbetrieb, betrieben werden.

Es gibt spezielle Beschichtungen für Halogenglühlampen, die nur die sichtbare Strahlung (Licht) transmittieren, also hindurch lassen. Die infrarote Strahlung wird zurück auf den Glühfaden reflektiert und dort für die Erwärmung genutzt.

Dadurch kann durch diese „Infrared Coatings“ (engl. für infrarote Beschichtungen, IRC) ein bis zu 40 % höherer Lichtstrom erreicht werden.

Die Beschichtungen nutzen dabei die Interferenz an dünnen Schichten (λ/2- und λ/4-Schichten) aus.

Die in der Halogenglühlampe entstandenen Halogenverbindungen treffen irgendwann wieder auf den Glühfaden auf. Beim Auftreffen zerfällt die Halogenverbindung in ihre Bestandteile Wolfram und Halogen. Das Wolfram lagert sich dabei wieder auf der Wendel ab, während das Halogen wieder im Kolben freigesetzt wird, um eine neue Verbindung einzugehen.

Die Ablagerung ist jedoch nicht regenerativ. Das Wolfram setzt sich nicht nur an den heißesten und gefährdetsten Stellen des Fadens ab, wo es den Faden reparieren könnte. Die Lebensdauer wird somit durch die Wiederablagerung nicht verlängert.

Nur beim Halogen Fluor wäre dieser Prozess für die Wendel tatsächlich erneuerbar, da sich die heißesten Stellen regenerieren würden. Allerdings wird Fluor in der Praxis nicht eingesetzt, da es schwer dosierbar und sehr korrosiv ist.