لامپهای هالید فلزی: راهنمای جامع
ماسهای هالیدی یک نوع لامپ تخلیه با فشار بالا (HID) است که نور را از طریق یک مخلوط گازی از جیوه تبخیر شده و هالیدهای فلزی تولید میکند. هالیدهای فلزی ترکیباتی از فلزات با بروم یا ید هستند. لامپهای ماسهای هالیدی دارای کارایی روشنایی بالا، بازسازی رنگ و عمر طولانی هستند. این لامپها به طور گسترده برای منابع روشنایی عمومی در داخل و خارج ساختمان، مانند فضاهای تجاری، صنعتی و عمومی، پارکینگها، ورزشگاهها، کارخانهها و فروشگاهها، به علاوه روشنایی امنیتی مسکونی و چراغهای جلو خودرو استفاده میشوند.
لامپ ماسهای هالیدی چیست؟
لامپ ماسهای هالیدی به عنوان یک لامپ الکتریکی تعریف میشود که نور را از طریق یک مخلوط گازی از جیوه تبخیر شده و هالیدهای فلزی تولید میکند. قوس الکتریکی بین دو الکترود در داخل یک لوله قوس کوچک از کوارتز یا سرامیک ذوب شده ایجاد میشود که در داخل یک آبکی شیشهای بزرگتر که دارای پوششی برای فیلتر کردن نور فرابنفش تولید شده است، قرار دارد. لوله قوس در فشار بالای ۴ تا ۲۰ اتمسفر و دما بالای حدود ۱۰۰۰ کلوین عمل میکند.
هالیدهای فلزی استفاده شده در لامپ معمولاً ید سدیم، ید ایندیوم و ید تالیوم هستند. این ترکیبات با افزودن نارنجی و قرمز به طیف از خط D سدیم و سبز به طیف از خط تالیوم زمانی که یونهای فلزی یونیده میشوند، کارایی و بازسازی رنگ نور را بهبود میبخشند. پرکاربردترین ترکیب هالید فلزی استفاده شده ید سدیم است. هالیدهای فلزی همچنین به پایداری قوس و کاهش درخشیدگی نور کمک میکنند.
لامپهای ماسهای هالیدی دارای کارایی روشنایی بالای حدود ۷۵ تا ۱۰۰ لمبرت بر وات هستند که حدود دو برابر لامپهای جیوهای و ۳ تا ۵ برابر لامپهای لامپهای تابیده است. آنها همچنین دارای شاخص بازسازی رنگ (CRI) بالای ۶۵ تا ۹۵ هستند که به معنای توانایی آنها در بازسازی دقیق رنگها است. لامپهای ماسهای هالیدی دارای عمر ۶,۰۰۰ تا ۱۵,۰۰۰ ساعت هستند، به تبعیت از نوع و وات لامپ.
چه کسی لامپهای ماسهای هالیدی را اختراع کرد؟
لامپهای ماسهای هالیدی در سال ۱۹۱۲ توسط چارلز پروتوس شتاینمتس اختراع شدند، اما تا دهه ۱۹۶۰ در دسترس تجاری نبودند. دکتر ریلینگ از جنرال الکتریک یکی از پیشگامان توسعه لامپهای ماسهای هالیدی در سال ۱۹۶۰ بود. او از ید سدیم به عنوان مواد افزودنی فلزی در لامپ خود استفاده کرد. بعداً، محققان دیگر با هالیدهای فلزی مختلف، مانند ید ایندیوم، ید تالیوم، ید اسکاندیوم و ید دیسپروزیوم تجربه کردند.
لامپ ماسهای هالیدی چگونه کار میکند؟
لامپ ماسهای هالیدی با ایجاد یک قوس الکتریکی بین دو الکترود در داخل یک لوله قوس که شامل یک مخلوط گازی از جیوه تبخیر شده و هالیدهای فلزی است، کار میکند. لوله قوس به یک بالاست الکترونیکی متصل است که ولتاژ و جریان تأمین شده به لامپ را تنظیم میکند.
هنگامی که لامپ روشن میشود، ابتدا هیچ قوسی ایجاد نمیشود زیرا فشار گاز و دما در داخل لوله قوس خیلی کم است. برای شروع لامپ، یک الکترود کمکی یا یک الکترود شروع کننده نزدیک به یکی از الکترودهای اصلی یک تخلیه اولیه بین آنها ایجاد میکند. یک سوئیچ دوتایی الکترود شروع کننده را به الکترود اصلی در زمان شروع کوتاه میکند.
تخلیه اولیه گاز مخلوط در داخل لوله قوس را گرم میکند و برخی از گاز آرگون و بخار جیوه را یونیزه میکند. این باعث ایجاد یک قوس با شدت کم بین الکترودهای اصلی میشود که به تدریج در شدت و دما با یونیزه شدن بیشتر مولکولهای گاز افزایش مییابد.
با افزایش دما قوس، هالیدهای فلزی تبخیر میشوند و از دیواره به جریان قوس منتشر میشوند. سپس آنها تجزیه میشوند و فلز و اتمهای ید آزاد میکنند. اتمهای فلزی بیشترین مقدار نور تولید شده را با انتشار تشعشعات مرئی زمانی که از حالت برانگیخته به حالت پایه بازمیگردند، تولید میکنند.
هالیدهای فلزی مختلف با نرخهای مختلف تبخیر میکنند، به تبعیت از فشار بخار و سطح انرژی آنها. به طور کلی، ید ایندیوم ابتدا تبخیر میشود و یک پوشش آبی حول قوس جیوه تشکیل میدهد. سپس ید تالیوم تبخیر میشود و یک پوشش زرد حول پوشش ایندیوم تشکیل میدهد. در نهایت، ید سدیم تبخیر میشود و نارنجی و قرمز به طیف اضافه میکند.
لامپ پس از حدود ۵ دقیقه گرم شدن به حداکثر خروجی نوری خود میرسد. در این مدت، دمای رنگ و CRI لامپ با تبخیر بیشتر هالیدهای فلزی تغییر میکند.
مؤلفههای لامپ ماسهای هالیدی چیست؟
لامپ ماسهای هالیدی شامل چندین مؤلفه است که با هم برای تولید نور کار میکنند. این مؤلفهها عبارتند از:
آبکی شیشهای: این غلاف خارجی است که لوله قوس را در بر میگیرد و آن را از هوای خارج و رطوبت محافظت میکند. همچنین یک پوشش برای فیلتر کردن نور فرابنفش تولید شده توسط قوس دارد.
لوله قوس: این یک لوله کوچک از کوارتز یا سرامیک ذوب شده است که شامل الکترودها و مخلوط گازی از جیوه تبخیر شده و هالیدهای فلزی است. این لوله در فشار و دما بالا عمل میکند.
الکترودها: این دو میله تنگستن هستند که در دو سر مقابل لوله قوس محکم شدهاند. آنها وقتی جریان از آنها میگذرد، یک قوس الکتریکی بین خود ایجاد میکنند.
الکترود شروع کننده: این یک الکترود کمکی است که به یکی از الکترودهای اصلی یا به یک ساقه شیشهای نزدیک آنها متصل شده است. آن یک تخلیه اولیه بین خود و الکترود دیگری برای شروع لامپ ایجاد میکند. الکترود شروع کننده مقاومت بالایی دارد تا جریان در زمان قوس اولیه محدود شود.
ساقه شیشهای: این یک لوله شیشهای است که لوله قوس را به پایه لامپ متصل میکند. همچنین سیمهای مولیبدن را که جریان را به الکترودها منتقل میکنند، نگهداری میکند.
سیمهای مولیبدن: این سیمهای فلزی نازکی هستند که در لوله قوس و ساقه شیشهای ذوب شدهاند. آنها غیرمغناطیسی هستند و دارای نقطه ذوب بالا هستند. آنها جریان را به الکترودها منتقل میکنند و لوله قوس را از هوای خارج و رطوبت جدا میکنند.
پایه: این بخشی از لامپ است که به سوکت یا دستگاه نگهدارنده لامپ متصل میشود. میتواند با اشکال و اندازههای مختلفی بر اساس نوع و وات لامپ داشته باشد. برخی از انواع پایههای رایج عبارتند از E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s و RX7s-24.
مخلوط گازی: این ترکیبی از گاز آرگون، بخار جیوه و هالیدهای فلزی است که لوله قوس را پر میکند. گاز آرگون به شروع لامپ و حفظ ولتاژ قوس پایین کمک میکند. بخار جیوه بیشتر تشعشعات فرابنفش را که اتمهای فلزی را برانگیخته میکند، تأمین میکند. هالیدهای فلزی تشعشعات مرئی را اضافه کرده و بازسازی رنگ نور را بهبود میبخشند.
مزایا و معایب لامپهای ماسهای هالیدی چیست؟
