لامپ‌های هالید فلزی: راهنمای جامع

لامپ هالید فلزی نوعی لامپ تابش قدرتمند (HID) است که نور را از طریق گازهای تبخیر شده مسحوم و هالیدهای فلزی تولید می‌کند. هالیدهای فلزی ترکیباتی از فلزات با برم یا ید هستند. لامپ‌های هالید فلزی دارای بهره تابیدگی بالا، بازگویی رنگی و عمر طولانی هستند. آنها به طور گسترده برای منظورهای روشنایی عمومی در داخل و خارج ساختمان، مانند کاربردهای تجاری، صنعتی و فضاهای عمومی، پارکینگ‌ها، ورزشگاه‌ها، کارخانه‌ها و فروشگاه‌ها، همچنین روشنایی امنیتی مسکونی و چراغ‌های جلو ماشین استفاده می‌شوند.

لامپ هالید فلزی چیست؟

لامپ هالید فلزی به عنوان یک لامپ الکتریکی تعریف می‌شود که نور را از طریق گازهای تبخیر شده مسحوم و هالیدهای فلزی تولید می‌کند. قوس الکتریکی بین دو الکترود در داخل یک لوله قوس کوچک که از کوارتز یا سرامیک ساخته شده، ایجاد می‌شود. این لوله قوس در داخل یک گلوبول شیشه‌ای بزرگ‌تر که پوششی برای فیلتر کردن نور فرابنفش تولید شده دارد، قرار دارد. لوله قوس در فشار بالا ۴ تا ۲۰ جو و دما 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، کارایی و بازگویی رنگی نور را بهبود می‌بخشند. معمول‌ترین ترکیب هالید فلزی استفاده شده ید سدیم است. هالیدهای فلزی همچنین به پایداری قوس و کاهش تپش نور کمک می‌کنند.

لامپ‌های هالید فلزی دارای بهره تابیدگی بالا حدود ۷۵ تا ۱۰۰ لمبرت بر وات هستند که حدود دو برابر لامپ‌های بخار مسحوم و ۳ تا ۵ برابر لامپ‌های لامپ‌های تابشی است. آنها همچنین دارای شاخص بازگویی رنگی (CRI) ۶۵ تا ۹۵ هستند که به معنای توانایی بازگویی دقیق رنگ‌ها است. لامپ‌های هالید فلزی عمر ۶۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ ساعت دارند، بسته به نوع و وات لامپ.

لامپ‌های هالید فلزی توسط چه کسی اختراع شدند؟

لامپ‌های هالید فلزی توسط چارلز پروتوس اشتاینتمتز در سال ۱۹۱۲ اختراع شدند، اما تا دهه ۱۹۶۰ در دسترس عموم قرار نگرفتند. دکتر ریلینگ از جنرال الکتریک یکی از پیشگامان توسعه لامپ‌های هالید فلزی در سال ۱۹۶۰ بود. او از ید سدیم به عنوان افزودنی فلزی در لامپ خود استفاده کرد. بعداً، محققان دیگر با هالیدهای فلزی مختلفی مانند ید ایندیوم، ید تالیوم، ید اسکاندیم و ید دیسپروزیوم آزمایش کردند.

لامپ هالید فلزی چگونه کار می‌کند؟

لامپ هالید فلزی با ایجاد یک قوس الکتریکی بین دو الکترود در داخل یک لوله قوس که حاوی گازهای تبخیر شده مسحوم 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 تولید نمی‌شود زیرا فشار گاز و دما در داخل لوله قوس خیلی پایین است. برای شروع لامپ، یک الکترود کمکی یا یک الکترود آغازگر نزدیک یکی از الکترودهای اصلی یک تخلیه اولیه بین آنها ایجاد می‌کند. یک سوئیچ دوتیغه الکترود آغازگر را به الکترود اصلی کوتاه می‌کند فقط در زمان شروع.

تخلیه اولیه گازهای داخل لوله قوس را گرم می‌کند و برخی از گاز آرگون و بخار مسحوم را یونیزه می‌کند. این باعث ایجاد یک قوس با شدت کم بین الکترودهای اصلی می‌شود که به تدریج در تابیدگی و دما افزایش می‌یابد زیرا بیشتر مولکول‌های گاز یونیزه می‌شوند.

با افزایش دما قوس، هالیدهای فلزی تبخیر می‌شوند و از دیواره به جریان قوس پخش می‌شوند. سپس آنها تجزیه شده و اتم‌های آزاد فلز و ید تولید می‌کنند. اتم‌های فلز با انتشار تابش مرئی وقتی به حالت پایه بازمی‌گردند، بیشتر تابش نوری را تولید می‌کنند.

هالیدهای فلزی مختلف با نرخ‌های مختلفی تبخیر می‌شوند بسته به فشار بخار و سطح انرژی آنها. معمولاً ید ایندیوم ابتدا تبخیر می‌شود و یک پوشش آبی حول قوس مسحوم 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 تابش کامل خود می‌رسد. در طول این زمان، دمای رنگی و CRI لامپ با تبخیر بیشتر هالیدهای فلزی تغییر می‌کند.

اجزای لامپ هالید فلزی چه هستند؟

لامپ هالید فلزی شامل چندین جزء است که با هم برای تولید نور کار می‌کنند. این اجزا عبارتند از:

• گلوبول شیشه‌ای: این پوشش بیرونی که لوله قوس را در بر می‌گیرد و آن را از هوای محیط و رطوبت محافظت می‌کند. همچنین پوششی برای فیلتر کردن نور فرابنفش تولید شده توسط قوس دارد.

• لوله قوس: این یک لوله کوچک کوارتز یا سرامیک است که الکترودها و گازهای تبخیر شده مسحوم و هالیدهای فلزی را در خود جای داده است. آن در فشار و دما بالا عمل می‌کند.

• الکترودها: این دو میله تنگستن هستند که در دو سر مقابل لوله قوس می‌آیند. آنها وقتی جریان الکتریکی از آنها می‌گذرد، یک قوس الکتریکی بین خود ایجاد می‌کنند.

• الکترود آغازگر: این یک الکترود کمکی است که به یکی از الکترودهای اصلی یا به یک شیشه‌ای نزدیک آنها متصل می‌شود. آن یک تخلیه اولیه بین خود و الکترود دیگری برای شروع لامپ ایجاد می‌کند. الکترود آغازگر مقاومت بالایی دارد تا جریان اولیه قوس را محدود کند.

• شیشه‌ای: این یک لوله شیشه‌ای است که لوله قوس را به پایه لامپ متصل می‌کند. همچنین سیم‌های مولیبدن که جریان را به الکترودها منتقل می‌کنند را نگهداری می‌کند.

• سیم‌های مولیبدن: این سیم‌های فلزی نازک هستند که در لوله قوس و شیشه‌ای دواره شده‌اند. آنها غیرمغناطیسی هستند و دارای نقطه ذوب بالا هستند. آنها جریان را به الکترودها منتقل می‌کنند و لوله قوس را از هوا و رطوبت جدا می‌کنند.

• پایه: این بخشی از لامپ است که به پایه یا دستگاه نگهدارنده لامپ متصل می‌شود. می‌تواند اشکال و اندازه‌های مختلفی داشته باشد بسته به نوع و وات لامپ. 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 مسحوم و هالیدهای فلزی است که لوله قوس را پر می‌کند. گاز آرگون به شروع لامپ و حفظ ولتاژ قوس کم کمک می‌کند. بخار مسحوم بیشتر تابش فرابنفش را که اتم‌های فلزی را تحریک می‌کند، تأمین می‌کند. هالیدهای فلزی تابش مرئی را اضافه کرده و بازگویی رنگی نور را بهبود می‌بخشند.

مزایا و معایب لامپ‌های هالید فلزی چیست؟

لامپ‌های هالید فلزی نسبت به دیگر