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[조명] 할로겐 램프 조사 평가C아쉬워요

전기설비 및 기구에 관한 조사(할로겐 램프)1. 서 론TV광고나 드라마등에서 친숙하게 들었던 조명에 관한 단어중에 할로겐이란 단어가 있습니다. 비단 저만 그런지 몰라도 수업시간에 조명에 관한 부분을 배울때도 할로겐에 대해 아는 지식은 없었으나 매우 친숙했습니다. 막연한 예전에 책상위에 놓여있던 스탠드에 매우 작은 전구가 상당히 밝은 빛과 많은 열을 발하고 있는 것을 보았습니다. 그 때 그 스탠드가 할로겐 램프 스탠드라고 했던 기억 이후로 그단어가 친숙해졌는지도 모르겠습니다. 그 램프가 할로겐이 맞는지 아직도 확실치는 않지만 할로겐은 특성상 크기를 작게 만들 수 있으므로 할로겐 램프 일 거라 생각됩니다.이번 보고서와 관련하여 자료를 찾는 도중 할로겐의 용도가 매우 광범위 하다는 것을 알았습니다. 전기설비분야로 한정해서 찾으라면 좀 벗어난 것이 될지도 모르나 특히 자동차 헤드라이트에 쓰인다는 것을 알고 매우 놀랐습니다.평소 길을 거닐다 자동차 헤드라이트 램프를 보고 이런 생각을 많이 했었습니다. 이렇게 작은 전구가 어떻게 그런 밝은 빛을 낼수 있을까? 전구 주위에 있는 반사판들 때문만은 아닐 것 같았는데 이번에 조사하면서 헤드라이트 등으로 할로겐을 많이 쓴다는 것을 알게 되었습니다. 고급차종에는 HID라는 등이 삽입되지만 일반적인 차종에는 아직도 주로 쓰이고 있습니다. 또한 방송국의 조명으로도 많이 사용되며 전열기 부분에서도 심심치 않게 사용되는 것이 할로겐 램프입니다.그럼 할로겐 램프의 원리부터 사용용도에 이르기까지 할로겐 램프의 전반에 관해 알아보도록 하겠습니다.2. 본 론우선 빛이란 무엇인지와 할로겐 램프가 백열전구와 어떻게 다른지 등의 이론적인 배경을 조사하였습니다.(1) 광과 할로겐 전구100nm - 3000nm 의 파장을 가진 전자파를 광이라 부르며 이 파장영역의 전자파를 발생하는 방사체를 통틀어 광원이라 합니다. 우리가 보통 광이라 하면 가시광선으로 알고 있지만 이것은380nm-760nm의 파장을 가진 전자파를 말하고 380nm보다 짧은 파장(100-380nm)의 광을 자외선, 긴 파장(760nm-3000nm)의 광을 적외선이라고 합니다.{광과 할로겐 전구통상적으로 광을 3가지 관점으로 보면 자연광원(태양, 달 등), 연소광원(햇불, 가스등 등),전기광원(필라멘트 전구, 발광 다이오드 등)으로 분류할 수 있으며 마지막의 전기적 광원의 경우 다시 3가지 그룹으로 나눌 수가 있습니다.1) 열복사 광원(백열광원)전기적 에너지를 열에너지로 변환하여 그 자체의 온도를 높이고 그 온도에 상당하는 복사선을 이용하는 광원을 말합니다. 예를 들면 백열전구와 할로겐 전구가 여기에 속합니다.2) 기체광원전기에너지를 기체의 원자 또는 분자를 여기 시키고 ,여기상태에서 보다 낮은 상태로 되돌아갈 때 발생하는 광을 이용한 광원을 말합니다. 여기에는 수은램프, 크세논램프 등이 있습니다.3) 고체광원고체의 원자 또는 분자, 혹은 고체 대역에 있는 전자를 전기적으로 여기 시키고 이것이 보다 낮은 상태로 되돌아갈 때 발생하는 광을 이용 하는 광원을 말합니다. 여기에는 EL램프,LED,반도체 레이저 등이 있습니다.(2) 할로겐 전구의 원리할로겐 전구란 그 봉입 가스에 미량의 할로겐 족 가스를 첨가한 백열전구를 말합니다. 백열전구는 발열체를 전류에 의한 백열 상태로 가열하고 거기에서 방사되는 광을 이용합니다. 보통 백열전구는 고 융점(3400도)의 텅스텐 필라멘트가 사용되어지고 있습니다. 그렇지만, 전구가 점등이 되면 텅스텐 필라멘트는 증발하게 되고, 증발한 텅스텐 증기는 유리관 벽에 붙게 되어 흑화 현상을 유발하게 되며 약 20%정도의 빛을 감소시키며 결국에는 점점 가늘어진 필라멘트가 끊어져 수명을 다하게 되는 것입니다.할로겐은 이러한 텅스텐의 증발을 억제하여 밝기를 오랫동안 유지하며 수명 또한 길어지게 하는 것입니다.{할로겐 가스의 동작원리필라멘트에서 증발한 텅스텐은 (ZONE1)은 할로겐 가스와 결합(ZONE2) 하여 할로겐 화합물을 이룹니다. 이 텅스텐 화합물은 250도에서 1400도(ZONE3)에 그 상태를 유지합니다. 전구의 관 벽의 흑화를 막기 위하여서는 전구 가 약 250도 이상을 유지하여 합니다.텅스텐 화합물이 열대류에 의해 필라멘트에 가까이 접근하게 되면 필라멘트의 열에 의해 텅스텐과 할로겐 가스로 분리가 되며 텅스텐은 필라멘트에 다시 재결합하게 됩니다. 자유로워진 할로겐 가스는 다시 처음과 같은 반응을 반복하게 됩니다. 이러한 사이클을 할로겐 사이클이라고 합니다. 그래서 할로겐 사이클이 전구의 수명과 밝기를 증가 시킬 수 있는 것입니다.그럼에도 불구하고 할로겐램프도 결국에는 수명을 다하고 끊어지게 됩니다. 이것은 필라멘트의 온도가 전부분이 다 일정하기 않기 때문입니다. 필라멘트의 온도가 높은 부분은 증발이 많게 되고 상대적으로 온도가 낮은 부분은 증발이 서서히 일어납니다. 그래서 필라멘트의 온도가 높은 부분이 점점 더 가늘어 지고 결국에는 수명을 다하게 되는 것입니다.(3) 할로겐 전구의 특징1) 일정한 광 출력(전광속)할로겐 사이클에 의해서 관 벽의 흑화 생기지 않기 때문에 광 출력이나 색 온도가 감소하지 않습니다.2) 긴 수명할로겐 사이클에 의해서 일반 백열전구보다 더욱더 긴 수명을 가지며 ,또 같은 수명일지라도 더욱더 높은 색 온도를 가질 수가 있습니다.3) 콤팩트한 사이즈관 벽의 온도를 250도 이상 유지하기 위하여 필라멘트와 관 벽의 거리가 가까워야 합니다. 이것은 같은 전력일 때 일반백열전구보다 약 1/200정도 작은 체적으로 만들 수 있습니다.4) 강한 열 충격성고온에 견디기 위하여 석영 유리를 사용함으로 열 충격에 강합니다.(4) 사용재료1) Bulb(Quartz)할로겐 사이클에 의해서 관 벽의 흑화 생기지 않기 때문에 광 출력이나 색 온도가 감소하지 않습니다.2) 필라멘트(텅스텐)할로겐 전구의 필라멘트는 선의 가공성이 좋고 고온에서 증발이 적은 텅스텐 선을 사용합니다. 필라멘트에 사용되는 텅스텐 와이어는 선의 길이방향으로 길게 늘어져 서로 연결되어 있는 결정구조로 되어 있습니다. Non-sag성과 장 수명을 가지도록 한 K2O-Sio2-Al2o3계의 특수한 Dope-텅스텐 선도 생산되고 있습니다.3) 씰링부(몰리브덴)할로겐램프 씰링부의 전기전도를 위하여 몰리브덴 박을 사용합니다. 이 몰리브덴 박은 램프의 기밀성을 유지하기 위하여 사용되며 두께는 수 10-30 um 입니다.4) 봉입가스할로겐 전구는 질소(N2) 아르곤(Ar), 크립톤(Kr)등의 불활성 기체와 미량의 할로겐 가스를 혼합하여 사용합니다.현재 일반적으로 사용하고 있는 할로겐 가스는 요오드(I2), 브롬(Br2),염소계(Cl2)의 화합물입니다. 할로겐 가스는 램프가 사용되어지고 있는 용도에 따라 종류와 양이 결정됩니다. 또한 램프내부의 가스압력이 높을수록 필라멘트의 증발을 억제하여 장 수명을 램프를 만들 수 있습니다.5) 베이스할로겐 전구의 베이스는 일반적으로 스테아다이트(세라믹종류)나 내열성이 강한 금속을 사용합니다.Double-ended type의 할로겐 전구에는 손으로 끼웠다 뺐다 할 수 있는 R7S TYPE의 베이스가 가장 많이 사용되지만 최근에는 히터용에는 소켓의 설계와 접점이 유용한 리드선 타입을 많이 사용합니다.리드선은 용도에 따라 니켈선, 실리콘 피복서, 유리편조 전선, 테프론 선을 사용합니다.(5) 할로겐 전구의 사용용도{{1) 복사기용2) 라미네이터용{{3) 전열기용4) 무대조명용{{5) 반도체 장비용6) 집어용{{7) 근적외선용{근적외선용 램프근적외선 램프는 일반 할로겐 램프 유리표면에 특수 첨단 물질을 코팅을 하여 만든것입니다.(6) 할로겐 램프의 제조과정{{제조순서세부내용1.봉 착굵은 석영 유리관과 가는 유리관을(제품에 따라 굵기가 다름, LBP용은 4 *8 와 2 *4 (유리관 사용) 가공하여 배기공정에서의 진공과 할로겐 가스 투입구를 만듦2.SPOT백금박과 MO박 그리고 I-PIN을 용접하는 공정필라멘트와 MO박을 용접하기위하여 중간 융제로서, 백금박을 사용하며 이부분이 전구완성 후 전구의 내부와 외부의 전기전도를 하는 곳임3.통 전통전은 필라멘트에 전기적으로 열을 가하여 필라멘트를 재 결정화시킴으로 연성을 없애줌 이 공정에서 열처리가 완벽하게 되지 않을 경우 전구 점등시 필라멘트가 휘어지는 문제를 발생시킴4.완성SPOT2번 공정에서 만들어진 부품과 FILAMENT를 전기적으로 용접하는 공정5.필라멘트 삽입4번 공정에 만들어진 완성SPOT 필라멘트를 봉착관내부에 삽입하는 공정6.씨 링석영유리관의 양쪽끝부분을 열을 가하여 밀봉시키는 공정으로 밀봉이 완전히 되지 않을 경우 공기유입으로 전구가 내부의 필라멘트가 산화 되는 불량을 발생시킴7.배 기

공학/기술| 2004.07.07| 8페이지| 1,000원| 조회(864)

조명, 전기, 전기설비, 할로겐

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