Kovovodíkové lampy: Úplný průvodce

Electrical4u

Pole: Základní elektrotechnika

China

Kovová halidová lampa je typ vysokointenzitního výbojového (HID) zdroje světla, který produkuje světlo elektrickým obloukem procházejícím plynovou směsí vypařené rtuti a kovových halidů. Kovové halidy jsou sloučeniny kovů s bromem nebo jodem. Kovové halidové lampy mají vysokou luminózní efektivitu, barevné předání a dlouhou životnost. Jsou široce používány pro obecné osvětlování uvnitř i venku, například v komerčních, průmyslových a veřejných prostorech, parkovištích, sportovních areálech, továrnách a obchodních prodejnách, stejně jako pro bezpečnostní osvětlení bytů a automobilové čelní světlomety.

Co je kovová halidová lampa?

Kovová halidová lampa je definována jako elektrická lampa, která produkuje světlo elektrickým obloukem procházejícím plynovou směsí vypařené rtuti a kovových halidů. Elektrický oblouk je vytvořen mezi dvěma elektrodami uvnitř malého fúzovaného kvarcového nebo keramického obloukového trubice, který je uzavřen uvnitř většího skleněného tělesa, které má nátěr pro filtraci ultravlnného světla, které je produkované. Obloukový trubice funguje pod vysokým tlakem 4 až 20 atmosfér a vysokou teplotou asi 1000 K.

Kovové halidy použité v lampa jsou obvykle jodid sodný, jodid indiový a jodid thalliový. Tyto sloučeniny zlepšují efektivitu a barevné předání světla tím, že přidávají oranžové a červené do spektra z sodné D linky a zelené do spektra z thalliové linky, když se kovy ionizují. Nejčastěji používanou kovovou halidovou sloučeninou je jodid sodný. Kovové halidy také pomáhají stabilizovat oblouk a snižovat blikání světla.

Kovové halidové lampy mají vysokou luminózní efektivitu okolo 75 až 100 lumenů na vat, což je asi dvojnásobek rtutných výbojových lamp a 3 až 5 násobek žárových lamp. Mají také vysoký index barevného předání (CRI) 65 až 95, což znamená, že mohou přesně reprodukovat barvy. Kovové halidové lampy mají životnost 6 000 až 15 000 hodin, v závislosti na typu a výkonu lampy.

Kdo vynalezl kovové halidové lampy?

Kovové halidové lampy byly vynalezeny Charlesem Proteusem Steinmetzem v roce 1912, ale nebyly komerčně dostupné až do 60. let 20. století. Dr. Reiling z General Electric byl jedním z průkopníků, kteří vyvinuli kovové halidové lampy v roce 1960. Použil jodid sodný jako kovovou přísadu v jeho lampa. Později jiní výzkumníci experimentovali s různými kovovými halidy, jako jsou jodid indiový, jodid thalliový, jodid skandiový a jodid dysprosiový.

Jak funguje kovová halidová lampa?

Kovová halidová lampa funguje tím, že vytváří elektrický oblouk mezi dvěma elektrodami uvnitř obloukového trubice, který obsahuje plynovou směs vypařené rtuti a kovových halidů. Obloukový trubice je spojen s elektronickým balastem, který reguluje napětí a proud dodávaný lampa.

Když je lampa zapnuta, nejprve není vytvořen žádný oblouk, protože tlak plynu a teplota uvnitř obloukového trubice jsou příliš nízké. Pro spuštění lampy vytváří pomocná elektroda nebo startovací elektroda poblíž jedné z hlavních elektrod počáteční výboj mezi nimi. Bimetalový přepínač krátí startovací elektrodu k hlavní elektrodě právě v okamžiku spuštění.

Počáteční výboj ohřeje plynovou směs uvnitř obloukového trubice a ionizuje některé molekuly argonu a rtuti. To vytvoří slabý oblouk mezi hlavními elektrodami, který postupně zvyšuje jas a teplotu, jak se ionizuje více plynových molekul.

Když teplota oblouku stoupne, kovové halidy vypaří a difundují ze stěny do obloukového proudu. Pak se rozpadají a uvolňují volné kovy a jodové atomy. Kovové atomy produkují většinu světelného výstupu emitováním viditelného záření, když se vracejí do svého základního stavu po excitaci elektrickým obloukem.

Různé kovové halidy vypařují různými tempy v závislosti na jejich parním tlaku a konfiguraci energetických úrovní. Obecně řečeno, jodid indiový vypařuje nejdříve a tvoří modrou obálku kolem rtutného oblouku. Poté se vypařuje jodid thalliový a tvoří žlutou obálku kolem indiové obálky. Nakonec se vypařuje jodid sodný a přidává oranžové a červené do spektra.

Lampa dosáhne plného světelného výstupu po asi 5 minutách zahřívání. Během této doby se barvová teplota a CRI lampy mění, jak se vypařuje více kovových halidů.

Jaké jsou součásti kovové halidové lampy?

Kovová halidová lampa se skládá z několika součástí, které společně produkuje světlo. Tyto součásti jsou:

Skleněná baňka: Toto je vnější obálka, která uzavírá obloukový trubice a chrání ho před vzduchem a vlhkem. Má také nátěr pro filtraci ultravlnného světla, které je produkované obloukem.
Obloukový trubice: Toto je malý fúzovaný kvarcový nebo keramický trubice, který obsahuje elektrody a plynovou směs vypařené rtuti a kovových halidů. Funguje pod vysokým tlakem a teplotou.
Elektrody: Jsou to dvě wolframové tyče, které jsou uzavřeny na opačných koncích obloukového trubice. Vytvářejí elektrický oblouk mezi sebou, když proud prochází jimi.
Startovací elektroda: Toto je pomocná elektroda, která je připojena k jedné z hlavních elektrod nebo k skleněnému hrotu poblíž nich. Vytváří počáteční výboj mezi sebou a další elektrodou pro spuštění lampy. Startovací elektroda má vysokou odpor k omezení proudu v počátečním oblouku.
Skleněný hrot: Toto je skleněný trubice, který spojuje obloukový trubice s bází lampy. Také drží molibdenové dráty, které přivádějí proud k elektrodám.
Molibdenové dráty: Jsou to tenké kovové dráty, které jsou fúzovány do obloukového trubice a skleněného hrotu. Jsou nemagnetické a mají vysokou teplotu tavení. Přivádějí proud k elektrodám a uzavírají obloukový trubice od vzduchu a vlhkosti.
Báze: Toto je část lampy, která se připojuje k socle nebo držáku lampy. Může mít různé tvary a velikosti v závislosti na typu a výkonu lampy. Některé běžné typy bází jsou E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s a RX7s-24.
Plynová směs: Toto je kombinace argonu, rtutné páry a kovových halidů, která plní obloukový trubice. Argon pomáhá spustit lampu a udržovat nízké napětí oblouku. Rtutná pára poskytuje většinu ultrafialového záření, které excituje kovy. Kovové halidy přidávají viditelné záření a zlepšují barevné předání světla.