مصباح الهاليد المعدني: دليل شامل
مصباح الهاليد المعدني هو نوع من مصابيح الإضاءة عالية الكثافة (HID) التي تنتج الضوء بواسطة قوس كهربائي عبر خليط غازي من الزئبق المبخر والهاليدات المعدنية. الهاليدات المعدنية هي مركبات من المعادن مع البروم أو اليود. يتميز مصباح الهاليد المعدني بفعالية إضاءة عالية، وتقديم ألوان جيدة، وعمر طويل. يتم استخدامه على نطاق واسع للأغراض العامة للإضاءة داخلية وخارجية، مثل الأماكن التجارية والصناعية والعمومية، ومواقف السيارات، والملاعب الرياضية، والمعامل، وأماكن البيع بالتجزئة، وكذلك إضاءة الأمان السكنية وإضاءة المركبات.
ما هو مصباح الهاليد المعدني؟
مصباح الهاليد المعدني هو مصباح كهربائي ينتج الضوء بواسطة قوس كهربائي عبر خليط غازي من الزئبق المبخر والهاليدات المعدنية. يتم إنشاء القوس الكهربائي بين كهربائيين داخل أنبوب قوس صغير مصنوع من الكوارتز المصهور أو السيراميك، والذي يكون محاطًا بكرة زجاجية أكبر تحتوي على طلاء لتصفية الضوء فوق البنفسجي المنتج. يعمل أنبوب القوس تحت ضغط عالٍ يتراوح بين 4 إلى 20 جو ودرجة حرارة عالية تبلغ حوالي 1000 كلفن.
الهاليدات المعدنية المستخدمة في المصباح عادة ما تكون أيوديد الصوديوم، وأيوديد الإنديوم، وأيوديد الثاليوم. هذه المركبات تحسن فعالية الإضاءة وتقديم الألوان بإضافة اللون البرتقالي والأحمر إلى الطيف من خط الصوديوم D واللون الأخضر إلى الطيف من خط الثاليوم حيث يتم تأيين أيونات المعادن. يعتبر أيوديد الصوديوم الأكثر شيوعًا من بين مركبات الهاليدات المعدنية المستخدمة. كما تساعد الهاليدات المعدنية على استقرار القوس وتقليل التوهج في الضوء.
يتميز مصباح الهاليد المعدني بفعالية إضاءة عالية تبلغ حوالي 75 إلى 100 لومين لكل واط، وهي تقريبًا ضعف مصابيح بخار الزئبق و3 إلى 5 مرات أكثر من المصابيح المتوهجة. كما يتمتع بمؤشر تقديم الألوان (CRI) عالي يتراوح بين 65 إلى 95، مما يعني أنه يمكنه إعادة إنتاج الألوان بدقة. يعيش مصباح الهاليد المعدني لمدة تتراوح بين 6000 إلى 15000 ساعة، اعتمادًا على النوع والقوة الكهربائية للمصباح.
من اخترع مصابيح الهاليد المعدني؟
اخترع مصباح الهاليد المعدني تشارلز بروتيوس شتاينمتز عام 1912، لكن لم يكن متاحًا تجاريًا حتى الستينيات. كان الدكتور رايلينج من شركة جنرال إلكتريك أحد الرواد الذين طوروا مصابيح الهاليد المعدني في عام 1960. استخدم أيوديد الصوديوم كمادة مضافة في مصباحه. فيما بعد، قام باحثون آخرون بتجربة هاليدات معدنية مختلفة، مثل أيوديد الإنديوم وأيوديد الثاليوم وأيوديد السكانديوم وأيوديد الديسبروزيوم.
كيف يعمل مصباح الهاليد المعدني؟
يعمل مصباح الهاليد المعدني عن طريق إنشاء قوس كهربائي بين كهربائيين داخل أنبوب قوس يحتوي على خليط غازي من الزئبق المبخر والهاليدات المعدنية. يتم توصيل أنبوب القوس بـ بالاستات الكهربائي الذي ينظم الجهد والتيار المُزوَّد للمصباح.
عند تشغيل المصباح، لا يتم إنتاج قوس كهربائي في البداية لأن ضغط الغاز ودرجة الحرارة داخل أنبوب القوس منخفضة للغاية. لبدء المصباح، يتم إنشاء تفريغ أولي بين الكهربائي الرئيسي وكهربائي مساعد قريب منه. يقوم مفتاح ثنائي المعدن بتوصيل الكهربائي المساعد بكهربائي الرئيسي عند بدء التشغيل.
يقوم التفريغ الأولي بتسخين الخليط الغازي داخل أنبوب القوس ويؤين بعض غاز الأرغون وزئبق البخار. هذا يخلق قوسًا كهربائيًا منخفض الشدة بين الكهربائيين الرئيسيين والذي يزداد في السطوع ودرجة الحرارة تدريجيًا مع زيادة تأيين المزيد من جزيئات الغاز.
مع ارتفاع درجة حرارة القوس، تتبخر الهاليدات المعدنية وتنتشر من الجدار إلى تيار القوس. ثم تتفكك وتنتج ذرات معدنية وذرات يود. تقوم الذرات المعدنية بإنتاج معظم إنتاج الضوء عن طريق إصدار إشعاع مرئي عندما تعود إلى حالة الأرض بعد أن تم تهييجها بواسطة القوس الكهربائي.
تتبخر الهاليدات المعدنية المختلفة بمعدلات مختلفة حسب ضغط بخارها وتكوين مستوياتها الطاقوية. بشكل عام، يتبخر أيوديد الإنديوم أولاً ويشكل غلافًا أزرقًا حول قوس الزئبق. ثم يتبخر أيوديد الثاليوم ويشكل غلافًا أصفرًا حول الغلاف الأزرق. وأخيرًا، يتبخر أيوديد الصوديوم ويضيف اللون البرتقالي والأحمر إلى الطيف.
يصل المصباح إلى إنتاج الضوء الكامل بعد حوالي 5 دقائق من تسخينه. خلال هذا الوقت، تتغير درجة حرارة اللون ومؤشر تقديم الألوان للمصباح مع تبخر المزيد من الهاليدات المعدنية.
ما هي مكونات مصباح الهاليد المعدني؟
يتكون مصباح الهاليد المعدني من عدة مكونات تعمل معًا لإنتاج الضوء. هذه المكونات هي:
كرة الزجاج: وهي الغلاف الخارجي الذي يحيط بأنبوب القوس ويحميه من الهواء والرطوبة. كما تحتوي على طلاء لتصفية الضوء فوق البنفسجي المنتج بواسطة القوس.
أنبوب القوس: وهو أنبوب صغير مصنوع من الكوارتز المصهور أو السيراميك يحتوي على الكهربائيين وخليط الغاز من الزئبق المبخر والهاليدات المعدنية. يعمل تحت ضغط ودرجة حرارة عالية.
الكهرباء: وهما قضيبان من التنغستن مثبتان في نهايتي أنبوب القوس. يقومان بإنشاء قوس كهربائي بينهما عندما يتدفق التيار عبرهما.
الكهرباء المساعدة: وهي كهربائي مساعد مرفق بأحد الكهربائيين الرئيسيين أو بقضيب زجاجي قريب منهم. يقوم بإنشاء تفريغ أولي بين نفسه وكهربائي آخر لبدء المصباح. يحتوي الكهربائي المساعد على مقاومة عالية لتقييد التيار في بداية القوس.
قضيب الزجاج: وهو أنبوب زجاجي يربط بين أنبوب القوس وقاعدة المصباح. كما يحمل أسلاك الموليبدينوم التي تحمل التيار إلى الكهربائيين.
أسلاك الموليبدينوم: وهي أسلاك معدنية رقيقة ملحومة في أنبوب القوس وقضيب الزجاج. غير مغناطيسية ولها نقطة انصهار عالية. تقوم بنقل التيار إلى الكهربائيين وعزل أنبوب القوس من الهواء والرطوبة.
القاعدة: وهي الجزء من المصباح الذي يتصل بالمحفظة أو حامل المصباح. يمكن أن يكون لها أشكال وأحجام مختلفة اعتمادًا على نوع وقوة المصباح. بعض أنواع القواعد الشائعة هي E26، E39، G12، G8.5، GX10، RX7s، وRX7s-24.
خليط الغاز: وهو مزيج من غاز الأرغون وزئبق البخار والهاليدات المعدنية يملأ أنبوب القوس. يساعد غاز الأرغون في بدء المصباح وحفظ جهد القوس المنخفض. يوفر زئبق البخار معظم الإشعاع فوق البنفسجي الذي يثير ذرات المعادن. تضيف الهاليدات المعدنية الإشعاع المرئي وتحسن تقديم الألوان للضوء.
ما هي مزايا وعيوب مصابيح الهاليد المعدني؟
تمتلك مصابيح الهاليد المعدني العديد من المزايا والعيوب مقارنة بـ أنواع أخرى من المصابيح. بعضها هي:
المزايا
فعالية إضاءة عالية: يمكن لمصابيح الهاليد المعدني إنتاج المزيد من الضوء لكل واط مقارنة بالمصابيح المتوهجة ومعظم المصابيح الفلورية. يمكن أن تصل إلى 100 لومين لكل واط لبعض أنواع المصابيح.
مؤشر تقديم ألوان عالٍ: يمكن لمصابيح الهاليد المعدني إعادة إنتاج الألوان بدقة بمؤشر تقديم ألوان يتراوح بين 65 إلى 95. يمكنها أيضًا إنتاج مجموعة من درجات حرارة اللون من الأبيض الدافئ إلى الأبيض النهاري، اعتمادًا على نوع وقوة المصباح.
عمر طويل: يمكن لمصابيح الهاليد المعدني أن تعيش حتى 15000 ساعة لبعض أنواع المصابيح، وهو أطول من المصابيح المتوهجة ومماثل للمصابيح الفلورية.
حجم صغير: تعتبر مصابيح الهاليد المعدني صغيرة مقارنة بالمصابيح المتوهجة والفلورية ذات نفس إنتاج الضوء. هذا يجعلها مناسبة للمصادر والإضاءة المدمجة والفعالة.
متنوعة: يمكن استخدام مصابيح الهاليد المعدني لأغراض مختلفة داخلية وخارجية، مثل الإضاءة
