탄소 필라멘트의 발전
할로겐 램프는 백열 전구에서 발전했습니다. 초기 발열 전구의 필라멘트는 카본 필라멘트가 사용되고 있었습니다. 오스뮴이나 탄탈 등 금속의 필라멘트의 개발이 행해지고 있었습니다만, 가격이나 교류 점등시의 문제로부터 일반 보급에는 이르지 않았습니다. 미국 W.R. Whitney 박사는 전구 흑화의 원인이 증발된 탄소 외에 어떤 종류의 회분 산화물의 존재에 큰 영향을 미친다는 것을 발견했다. 대책으로서, 필라멘트의 사용 온도보다 훨씬 높은 온도에서 열처리하여 회분의 산화물을 감소시켜 수명 중의 흑화를 억제했습니다. 이 열처리에 의해 필라멘트의 표면 상태가 딱딱하고 강해져 금속과 같은 성질을 가지게 되어 사용 온도가 200℃ 상승해 1900℃까지의 사용이 가능하게 되었습니다. 탄소는 융점이 약 3500℃로 높지만, 고온역에서의 증기압이 높고, 증발(승화)이 심하기 때문에, 고온에서 사용할 수 없었습니다. 텅스텐 전구가 개발될 때까지는 이 열처리된 카본 필라멘트의 백열 전구가 주류가 되었습니다.
텅스텐 필라멘트 발명
그 후에도 끊임없이 탄소 이외의 새로운 필라멘트의 개발이 이루어져 3360℃의 융점을 가진 텅스텐에 주목을 받게 되었습니다. 텅스텐을 개체 그대로, 혹은 분말로부터 선상으로 하려고 시도가 있었지만 실현에 이르지 못하고, 1905년에 호주의 A.Just와 F.Hanaman은 텅스텐에 화학적 조작을 더해 필라멘트 하는 데 성공했습니다. 탄소의 2배의 효율을 얻을 수 있었지만, 필라멘트가 매우 취약하고 취급하기 어렵다는 단점이 있었습니다. 1908년에 W.Dcoolidge가 텅스텐에 각종 가공을 가하면 기계적 강도가 향상되는 것을 발견하고, 텅스텐의 취성을 해결하고, 1910년에는 실용화되었습니다.
가스가 들어간 전구의 발명
텅스텐 전구에서도 카본 필라멘트와 마찬가지로 흑화 현상이 일어났습니다. 미국의 I.Langmuir는 전구의 흑화 현상의 원인은 텅스텐 필라멘트의 증발인 것을 발견하고, 전구 내부에 불활성 가스를 봉입함으로써 증발하는 양이 저하되는 것을 발견했습니다. 또한 불활성 가스로 인해 필라멘트가 불활성 가스의 층에 싸여 열 손실을 일으키는 것도 마찬가지로 발견되었습니다. 결론으로서 가스 봉입 전구는 열전도와 대류에 의한 에너지 손실은 발생하지만, 텅스텐의 증발을 억제하기 때문에, 열전도가 작은 가스를 사용하면, 같은 수명으로 한 경우 진공 전구보다 필라멘트 온도를 높일 수 있는 효과 쪽이 커지고, 최종적으로 효율을 좋게 할 수 있는 가능성이 있는 것을 알았습니다. 이 열손실은 필라멘트의 길이에 영향을 주기 때문에 필라멘트를 직선에서 코일 모양으로 함으로써 열손실을 줄이는 데 성공하여 단코일 가스가 들어간 전구가 탄생했습니다. 초기에는 불활성 가스에 질소가 사용되었습니다. 그 후, 열전도율이 낮고, 분자량이 큰(증발 억제 효과가 높은) 아르곤에 소량의 질소가 봉입된 가스가 주류 채용되게 되었습니다.
이중 코일 필라멘트 발명
1921년에 일본에서 미우라 준이치에 의해 단코일 필라멘트를 다시 한번 코일링하여 효율을 올린 이중 코일 필라멘트가 발명되어 1936년에 일반 발매되었습니다. 그 후 이중 코일 필라멘트는 원래 밸브에 수직으로 배치되었지만, 수직식으로 하면 열 손실이 적어 효율이 5% 향상되는 것이 발견되었다.
할로겐 램프의 발명
1959년에는 미국의 E.G.Zebler에 의해 할로겐 전구가 개발되었습니다. 할로겐 전구는 작동 특성 (수명 중 광속 유지율)이 거의 변하지 않는 특성을 가지고있었습니다. 할로겐 원소를 사용하는 것은 1915년에 연구되었지만, 열역학적 해명이나 석영 유리의 가공 기술이 확률 없이 제품화에 이르지 못했습니다. 램프에 봉입되어 있는 할로겐 가스는 점등 중에는 고온부에서 원자상으로 해리되어 증발한 텅스텐과 화합물이 되어, 증기압이 높은 할로겐화 텅스텐을 형성하고, 텅스텐이 유리구 내면에 증착되는 것을 방지 합니다. 텅스텐 화합물이 증착하지 않는 정도의 온도와 열해리하지 않는 온도의 범위에 밸브가 유지되어 있으면 흑화 감소는 일어나지 않습니다. 또, 점등중에 고온이 된 필라멘트에 의해, 할로겐화 텅스텐이 1400℃ 이상이 되면 분리해 텅스텐은 필라멘트로 돌아오기 때문에, 필라멘트의 손모를 억제할 수도 있었습니다. 이러한 조건을 충족하기 위해서는 소형, 고출력이 필요합니다, 유리 공은 내열 석영 유리가 채택되었습니다. 1959년에 실용화된 할로겐 전구는 요오드를 봉입한 양 단자형의 전구로 투광용으로서 발표했습니다. 최근에는 수명 특성의 안정이 벗겨져 브롬이 봉입되고 있습니다. 그 후 양 단자형이 개량되어 한 단자형 램프가 개발되었습니다. 현재 일반 조명용 할로겐 전구와 백열 전구는 LED 전구보다 가시광선의 비율이 낮기 때문에 유럽 국가에서는 단계적으로 폐지되고 있습니다.
