Llums de halogens metàl·lics: Una guia completa
Una llamp de halogeni metàl·lic és un tipus de llamp d'alta intensitat (HID) que produeix llum mitjançant un arc elèctric a través d'una barreja gasosa de mercuri vaporitzat i halogenis metàl·lics. Els halogenis metàl·lics són compostos de metall amb brom o iode. Les llamps de halogeni metàl·lic tenen una eficàcia luminosa alta, una rendició de color i una llarga vida útil. Es fan servir ampliament per a propòsits d'enllumenat general tant interiors com exteriors, com en espais comercials, industrials i públics, aparcaments, estadios esportius, fàbriques i botigues, així com en l'enllumenat de seguretat residencial i els faros d'automòbils.
Què és una llamp de halogeni metàl·lic?
Una llamp de halogeni metàl·lic es defineix com una llamp elèctrica que produeix llum mitjançant un arc elèctric a través d'una barreja gasosa de mercuri vaporitzat i halogenis metàl·lics. L'arc elèctric es crea entre dos electrodes dins d'un petit tub d'arc de quartz fonit o ceràmic, que està enclos dins d'una ampolla de vidre més gran que té un revestiment per filtrar la llum ultravioleta produïda. El tub d'arc opera a una pressió alta de 4 a 20 atmosferes i a una temperatura elevada d'aproximadament 1000 K.
Els halogenis metàl·lics utilitzats a la llamp solen ser iodur de sodi, iodur d'indi i iodur de talli. Aquests compostos milloren l'eficàcia i la rendició de color de la llum afegint colors orangers i vermells al espectre de la línia D del sodi i verd al espectre de la línia del talli quan els ions metàl·lics s'ionitzen. El compost més comú de halogeni metàl·lic utilitzat és l'iodur de sodi. Els halogenis metàl·lics també ajuden a estabilitzar l'arc i reduir el tremolor de la llum.
Les llamps de halogeni metàl·lic tenen una eficàcia luminosa alta d'aproximadament 75 a 100 lumens per watt, que és el doble de les llamps de vapor de mercuri i 3 a 5 vegades la de llamps incandescents. També tenen un índex de reproducció cromàtica (IRC) alt de 65 a 95, el que significa que poden reproduir colors amb precisió. Les llamps de halogeni metàl·lic tenen una vida útil de 6.000 a 15.000 hores, depenent del tipus i la potència de la llamp.
Qui va inventar les llamps de halogeni metàl·lic?
Les llamps de halogeni metàl·lic van ser inventades per Charles Proteus Steinmetz el 1912, però no van estar disponibles comercialment fins als anys 1960. El Dr. Reiling de General Electric va ser un dels pioners que van desenvolupar les llamps de halogeni metàl·lic el 1960. Va utilitzar iodur de sodi com a additiu metàl·lic a la seva llamp. Després, altres investigadors experimentaren amb diferents halogenis metàl·lics, com l'iodur d'indi, l'iodur de talli, l'iodur de escandiu i l'iodur de disprosi.
Com funciona una llamp de halogeni metàl·lic?
Una llamp de halogeni metàl·lic funciona creant un arc elèctric entre dos electrodes dins d'un tub d'arc que conté una barreja gasosa de mercuri vaporitzat i halogenis metàl·lics. El tub d'arc està connectat a un ballast elèctric que regula la tensió i corrent suministrades a la llamp.
Quan es gira la llamp, inicialment no es produeix cap arc perquè la pressió i la temperatura del gas dins del tub d'arc són massa baixes. Per iniciar la llamp, un electrode auxiliar o un electrode d'inici proper a un dels electrodes principals crea una descàrrega inicial entre ells. Un commutador bimetàllic curta el circuit de l'electrode d'inici al principal just al moment de l'inici.
La descàrrega inicial escalfa la barreja gasosa dins del tub d'arc i ionitza alguns dels gasos d'argon i vapors de mercuri. Això crea un arc de baixa intensitat entre els electrodes principals que augmenta gradualment en brillantor i temperatura a mesura que més molècules de gas són ionitzades.
A mesura que la temperatura de l'arc augmenta, els halogenis metàl·lics es vaporitzen i difonen des de la paret cap a la corrent d'arc. Aleshores es dissocien i produeixen metall lliure i àtoms d'iode àtoms. Els àtoms de metall produeixen la major part de la sortida de llum emetent radiació visible quan tornen al seu estat fonamental després d'estar excitats per l'arc elèctric.
Els diferents halogenis metàl·lics es vaporitzen a diferents velocitats depenent de la seva pressió de vapor i la configuració del nivell d'energia. Generalment, l'iodur d'indi es vaporitza primer i forma una envoltura blava al voltant de l'arc de mercuri. Després, l'iodur de talli es vaporitza i forma una envoltura groga al voltant de la envoltura d'indi. Finalment, l'iodur de sodi es vaporitza i afegeix colors taronja i vermells al espectre.
La llamp arriba a la seva sortida de llum total després d'uns 5 minuts de calentament. Durant aquest temps, la temperatura de color i l'IRC de la llamp canvien a mesura que més halogenis metàl·lics es vaporitzen.
Quins són els components d'una llamp de halogeni metàl·lic?
Una llamp de halogeni metàl·lic consta de diversos components que treballen junts per produir llum. Aquests components són:
Ampolla de vidre: És l'envoltura exterior que encloga el tub d'arc i el protegeix de l'aire i l'humitat. També té un revestiment per filtrar la llum ultravioleta produïda per l'arc.
Tub d'arc: És un petit tub de quartz fonit o cèramica que conté els electrodes i la barreja gasosa de mercuri vaporitzat i halogenis metàl·lics. Opera a una pressió i temperatura elevades.
Electrodes: Són dos barreres de tungstè que estan sellades als extrems oposats del tub d'arc. Crean un arc elèctric entre ells quan passa corrent a través d'ells.
Electrode d'inici: És un electrode auxiliar que està atacat a un dels electrodes principals o a un varell de vidre proper a ells. Crea una descàrrega inicial entre ell mateix i un altre electrode per iniciar la llamp. L'electrode d'inici té una resistència alta per limitar la corrent a l'arc inicial.
Varell de vidre: És un tub de vidre que connecta el tub d'arc a la base de la llamp. També sosté els fils de molibdè que porten la corrent als electrodes.
Fils de molibdè: Són fils metàl·lics fins que estan fusos al tub d'arc i al varell de vidre. Són no magnètics i tenen un punt de fusió elevat. Transmeten la corrent als electrodes i tanquen el tub d'arc de l'aire i l'humitat.
Base: És la part de la llamp que es connecta al soquet o porta-llum. Pot tenir formes i mides diferents depenent del tipus i la potència de la llamp. Algunes bases comunes són E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s, i RX7s-24.
Barreja gasosa: És una combinació de gas d'argon, vapor de mercuri i halogenis metàl·lics que omple el tub d'arc. El gas d'argon ajuda a iniciar la llamp i mantenir una tensió d'arc baixa. El vapor de mercuri proporciona la major part de la radiació ultravioleta que excita els àtoms metàl·lics. Els halogenis metàl·lics afegeixen radiació visible i milloren la rendició de color de la llum.
Quins són els avantatges i inconvenients de les llamps de halogeni metàl·lic?
Les llamps de halogeni metàl·lic tenen molts avantatges i inconvenients en comparació amb altres tipus de llamps. Alguns d'ells són:
Avantatges
