Metal Halide Lamper: En Komplet Vejledning

En metalhalid lampe er en type højintensitetsudløsnings (HID) lampe, der producerer lys ved hjælp af en elektrisk bue gennem en gasmiksning af fordampet kviksølv og metalhalider. Metalhalider er forbindelser af metaller med brom eller jod. Metalhalid lampes har høj lysudbytte, farverendition og lang levetid. De anvendes bredt til generel belysning både indendørs og udendørs, såsom kommercielle, industrielle og offentlige områder, parkeringspladser, sportsanlæg, fabrikker og detailbutikker, samt til bevaring af boligbelysning og bilstrålelygte.

Hvad er en metalhalid lampe?

En metalhalid lampe defineres som en elektrisk lampe, der producerer lys ved hjælp af en elektrisk bue gennem en gasmiksning af fordampet kviksølv og metalhalider. Den elektriske bue oprettes mellem to elektroder inde i en lille flettet kvarts- eller keramisk bue-rør, som er indkapslet i et større glasblomme, der har en overfladebehandling, der filtrerer ultraviolettlys. Buerøret fungerer under højt tryk på 4 til 20 atmosfærer og en høj temperatur på ca. 1000 K.

De metalhalider, der anvendes i lampen, er typisk natriumjodid, indiumjodid og talliumjodid. Disse forbindelser forbedrer effektiviteten og farverenditionen af lyset ved at tilføje orange og røde farver til spektrummet fra natriums D-linje og grønne til spektrummet fra talliumlinjen, når metalionerne ioniseres. Den mest almindelige metalhalidforbindelse, der anvendes, er natriumjodid. Metalhaliderne hjælper også med at stabilisere buen og reducere blinkningen af lyset.

Metalhalid lampes har et højt lysudbytte på omkring 75 til 100 lumen per watt, hvilket er omtrent dobbelt så højt som kviksølv damp lampes og 3 til 5 gange så højt som glødelampes. De har også et højt farverenditionsindeks (CRI) på 65 til 95, hvilket betyder, at de kan genskabe farver præcist. Metalhalid lampes har en levetid på 6.000 til 15.000 timer, afhængigt af typen og effekten af lampe.

Hvem opfandt metalhalid lampes?

Metalhalid lampes blev opfundet af Charles Proteus Steinmetz i 1912, men de var ikke kommercielt tilgængelige, før i 1960'erne. Dr. Reiling fra General Electric var en af pionererne, der udviklede metalhalid lampes i 1960. Han brugte natriumjodid som metaltilsætning i sin lampe. Senere eksperimenterede andre forskere med forskellige metalhalider, som indiumjodid, talliumjodid, skandiumjodid og dysprosiumjodid.

Hvordan virker en metalhalid lampe?

En metalhalid lampe fungerer ved at oprette en elektrisk bue mellem to elektroder inde i et bue-rør, der indeholder en gasmiksning af fordampet kviksølv og metalhalider. Buerøret er forbundet til en elektronisk ballast, der regulerer spændingen og strømmen, der leveres til lampe.

Når lampen tændes, dannes der ikke en bue på begyndelsen, fordi gastrykket og temperaturen indeni bue-røret er for lav. For at starte lampe, skaber en hjælpeeletrode eller en startereletrode nær en af de hovedelektroder en initial udløsning mellem dem. En bimetalswitch kortslutter startereletroden til den hovedeletrode netop ved starten.

Den initielle udløsning opvarmer gasmiksningen indeni bue-røret og ioniserer nogle af argongassen og kviksølvdampen. Dette skaber en lav-intensitets bue mellem de hovedelektroder, der gradvist øges i lysstyrke og temperatur, mens flere gasmolekyler bliver ioniseret.

Når buetemperaturen stiger, fordampes metalhaliderne og diffuserer fra væggen ind i buestrømmen. Herefter dissociere de og frigør frie metal- og jodatomer. Metalatomerne producerer det meste af lysudbyttet ved at udsende synligt stråling, når de vender tilbage til deres grundtilstand efter at være blevet ansporet af den elektriske bue.

De forskellige metalhalider fordampes i forskellige hastigheder, afhængigt af deres damptryk og energiniveau-konfiguration. Generelt fordampes indiumjodid først og danner en blå skjold omkring kviksølvbuen. Derefter fordampes talliumjodid og danner en gul skjold omkring indiumskjoldet. Til sidst fordampes natriumjodid og tilføjer orange og rødt til spektrummet.

Lampe når sit fulde lysudbytte efter cirka 5 minutter opvarmning. I denne periode ændres farvetemperaturen og CRI'en af lampe, da flere metalhalider fordampes.

Hvilke komponenter findes i en metalhalid lampe?

En metalhalid lampe består af flere komponenter, der arbejder sammen for at producere lys. Disse komponenter er:

• Glasblomme: Dette er den ydre omhulling, der indkapsler bue-røret og beskytter det mod luft og fugt. Den har også en overfladebehandling, der filtrerer ultraviolettlys, der produceres af bue.

• Bue-rør: Dette er et lille flettet kvarts- eller keramisk rør, der indeholder elektroderne og gasmiksningen af fordampet kviksølv og metalhalider. Det fungerer under højt tryk og temperatur.

• Elektroder: Dette er to tungsten-stænger, der er sigillet ind i modsatte ender af bue-røret. De skaber en elektrisk bue mellem sig, når strøm flyder gennem dem.

• Startereletrode: Dette er en hjælpeeletrode, der er fastgjort til en af de hovedelektroder eller til et glasstilk ved siden af dem. Den skaber en initial udløsning mellem sig selv og en anden eletrode for at starte lampe. Startereletroden har en høj modstand for at begrænse strømmen ved den initielle bue.

• Glasstilk: Dette er et glastråd, der forbinder bue-røret til lampefoden. Det holder også molybdæntråde, der fører strøm til elektroderne.

• Molybdæntråde: Dette er tynde metaltråde, der er flettet ind i bue-røret og glasstilken. De er ikkemagnetiske og har et højt smeltepunkt. De transmitterer strøm til elektroderne og sigillerer bue-røret mod luft og fugt.

• Fod: Dette er den del af lampe, der forbinder til soklen eller lampeholderen. Den kan have forskellige former og størrelser, afhængigt af typen og effekten af lampe. Nogle almindelige fodtyper er E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s, og RX7s-24.

• Gasmiksning: Dette er en kombination af argongas, kviksølvdampe og metalhalider, der fylder bue-røret. Argongassen hjælper med at starte lampe og opretholde et lavt bue-spænd. Kviksølvdamperne giver det meste af ultraviolett-strålingen, der ansporer metalatomerne. Metalhaliderne tilføjer synligt stråling og forbedrer farverenditionen af lyset.

Hvad er fordele og ulemper ved metalhalid lampes?

Metalhalid lampes har mange fordele og ulemper sammenlignet med andre lampe typer. Nogle af dem er:

Fordele

• Højt lysudbytte: Metalhalid lampes kan producere mere lys per watt end glødelampes og de fleste fluorescerende lampes.