Żarówki halogenowe różnią się od żarówek konwencjonalnych tym, że został w nich zastosowany tzw. regeneracyjny cykl halogenowy.
Do gazu wypełniającego bańkę żarówki wprowadza się pierwiastki chemiczne z grupy halogenów (fluor, jod, brom). Halogeny łącząc się z wolframem tworzą związki chemiczne zwane halogenkami wolframu. W żarówkach halogenowych wykorzystuje się regeneracyjny-odwracalny cykl halogenowy. Elementami cyklu odwracalnego są:
1. Synteza wolnego halogenu z odparowanym wcześniej z żarnika i osadzonym na wewnętrznej powierzchni bańki wolframem w halogen wolframu.
2. Odparowanie halogenku wolframu z bańki żarówki co jest możliwe tylko wtedy, gdy temperatura ścianki jest dostatecznie - dla danego halogenku - wysoka, co uzyskuje się konstrukcyjnie znacznie zmniejszając rozmiary bańki.
3. Przemieszczenie się lotnego halogenku wolframu wewnątrz bańki - w tym do strefy bardzo gorącej w pobliżu żarnika.
4. Dysocjacja halogenku wolframu na wolny halogen i wolfram w strefie przyżarnikowej i powtórne osadzenie się wcześniej odparowanego wolframu na żarniku.
Opisany cykl powinien trwać nieprzerwanie. Ten odwrotny transport wolframu wymaga by temperatura ścianek była dostatecznie duża. Wychłodzenie bańki może zablokować cykl regeneracyjny i spowodować skrócenie trwałości żarówki. Cykl regeneracyjny nie tylko zmniejsza efektywną prędkość parowania w temperaturze żarnika lecz również skutecznie czyści bańkę z pochłaniającego światło osadu wolframu utrzymując skuteczność świetlną żarówki w czasie trwałości żarnika.
Cykl halogenowy znacznie zwiększa trwałość żarówek. Optymalnym rozwiązaniem jest zwiększenie temperatury pracy żarnika w celu uzyskania większej skuteczności świetlnej żarówki przy jednoczesnym utrzymaniu jej trwałości. W praktyce temperatura pracy żarnika żarówek halogenowych jest większa niż żarówek konwencjonalnych, dzięki temu uzyskuje się o ponad 50% większą ilość światła w stosunku do żarówki konwencjonalnej. Ponadto trwałość żarówki halogenowej przewyższa kilkakrotnie żywotność żarówki tradycyjnej (średnio od 2 do 4 razy).
Żarówki halogenowe w porównaniu z żarówkami konwencjonalnymi mają takie zalety jak:
1. Większą skuteczność świetlną (więcej światła wytworzonego z jednostki mocy).
2. Dłuższy czas pracy (większa trwałość).
3. Stały strumień świetlny w całym zakresie czasu pracy.
4. Stałą barwę światła w całym zakresie czasu pracy.
5. Są mniejsze (mogą być zastosowane w małych oprawach).
6. Zwiększoną temperaturę barwową światła (barwy oświetlanych przedmiotów są lepiej nasycone).
