Metalli-halogenilamppu: Yleiskatsaus
Metallihalogeenivalo on tyyppiä korkean intensiteetin jännitelamppu (HID), joka tuottaa valoa sähkökaaren kautta nestevetyneen elohopean ja metallihalogeenien kaasumiesityksen läpi. Metallihalogeenit ovat metallien yhdisteitä bromidi- tai jodiidimuodossa. Metallihalogeenivalot ovat tehokkaita, ne tuottavat hyvää värinuanceja ja niillä on pitkä käyttöikä. Niitä käytetään laajasti sisä- ja ulkovalaistukseen, kuten kaupallisiin, teollisiin ja yleishyödyllisiin tiloihin, parkkipaikkoihin, urheiluareenoihin, tehtaamiin, kauppakeskuksiin sekä asuntojen turvavalaisuun ja auton etujen valaisimiin.
Mitä on metallihalogeenivalo?
Metallihalogeenivalo on sähkövalo, joka tuottaa valoa sähkökaaren kautta nestevetyneen elohopean ja metallihalogeenien kaasumiesityksen läpi. Sähkökaari luodaan kahden elektron välillä pienessä liittopainettuna tai keramiikan arkutubussa, joka on suljettu suuremman lasipallon sisällä, jolla on peite, joka suodattaa pois ultraviolettia valoa. Arkutubi toimii korkeassa paineessa 4–20 atmosfääriä ja korkeassa lämpötilassa noin 1000 K.
Lampoissa käytetyt metallihalogeenit ovat yleensä natriumjodiidi, indiumjodiidi ja thalliumjodiidi. Nämä yhdisteet parantavat valon tehokkuutta ja värinuanssia lisäämällä oransseja ja punaisia spektriin natriumin D-linjan avulla ja vihreää thalliumlinjan avulla, kun metallioni ionisoituvat. Yleisin käytetty metallihalogeeniyhdiste on natriumjodiidi. Metallihalogeenit myös stabilisoidvat kaaran ja vähentävät valon vilkkumista.
Metallihalogeenivalot ovat tehokkaita noin 75–100 lumen wattia kohden, mikä on noin kaksi kertaa enemmän kuin elohopeajännitelamput ja 3–5 kertaa enemmän kuin incandescent lamps. Ne myös näyttävät värit tarkasti, sillä niillä on korkea värinuanssin osoitin (CRI) 65–95. Metallihalogeenivalot kestävät 6 000–15 000 tuntia, riippuen lampun tyypistä ja tehosta.
Kuka keksi metallihalogeenivalot?
Metallihalogeenivalot keksittiin Charles Proteus Steinmetzin toimesta vuonna 1912, mutta ne eivät olleet kaupallisesti saatavilla ennen 1960-lukuun. General Electricin Dr. Reiling oli yksi ensimmäisistä, jotka kehittivät metallihalogeenivaloja vuonna 1960. Hän käytti natriumjodiidia metalliliitteenä lampussaan. Myöhemmin muut tutkijat kokeilivat erilaisia metallihalogeeneyhdisteitä, kuten indiumjodiidia, thalliumjodiidia, skandiumjodiidia ja dysprosiumjodiidia.
Miten metallihalogeenivalo toimii?
Metallihalogeenivalo toimii luomalla sähkökaaren kahden elektron välillä arkutubissa, joka sisältää nestevetyneen elohopean ja metallihalogeenien kaasumiesityksen. Arkutubi on yhdistetty sähköballastiin, joka säätää jännitten ja virtaa, jota toimitetaan lamppuun.
Kun lamppu kytketään päälle, ei aluksi syntyny sähkökaaraa, koska arkutubin sisällä oleva kaasupaine ja lämpötila ovat liian alhaisia. Lamppua käynnistää apuelektrodi tai aloituselktrodi, joka on lähellä yhtä pääelektrodeista. Bimetallinen kytkin lyhentää aloituselktrodin pääelektrodiin juuri käynnistyshetkellä.
Aloitusdischarge lämmittää arkutubin sisällä olevan kaasumiesityksen ja ionisoitaa osan argonia ja elohopean höyryä. Tämä luo heikon sähkökaaran pääelektrodeiden välille, joka kasvaa asteittain kirkkaudesta ja lämpötilasta, kun yhä useammat kaasuhiekset ionisoituvat.
Kun kaaran lämpötila nousee, metallihalogeenit höyryntävät ja levittyvät arkutilan halki. Sitten ne hajoavat ja tuottavat vapaita metalleja ja jodiidea atomeja. Metalliatomeet tuottavat suurimman osan valon tuloksesta, kun ne palautuvat perustilaansa sähkökaaren kautta aiheuttaman herättymisen jälkeen.
Erilaiset metallihalogeenit höyryntävät eri nopeuksilla riippuen niiden häivytyksen paineesta ja energiatason määrityksestä. Yleensä indiumjodiidi höyryntää ensin ja muodostaa sinisen peitekerroksen elohopeakaaren ympärille. Sitten thalliumjodiidi höyryntää ja muodostaa keltaisen peitekerroksen indiumpeitekerroksen ympärille. Lopuksi natriumjodiidi höyryntää ja lisää oransseja ja punaisia spektriin.
Lamppu saavuttaa täysin valon tuloksen noin 5 minuutin lämmittelyajan jälkeen. Tässä aikana lamppun värilämpötila ja CRI muuttuvat, kun yhä useampia metallihalogeeneyhdisteitä höyryntää.
Mitä komponentteja metallihalogeenivalossa on?
Metallihalogeenivalo koostuu useista komponenteista, jotka toimivat yhteistyössä valon tuottamiseksi. Nämä komponentit ovat:
Lasipallo: Tämä on ulkopakkaus, joka sulkee arkutubin ja suojelee sitä ilmalta ja kosteudelta. Se myös suodattaa pois ultraviolettivaloa, jota arkuti tuottaa.
Arkutubi: Tämä on pieni liittopainettu tai keramiikkainen putki, joka sisältää elektrot ja nestevetyneen elohopean ja metallihalogeenien kaasumiesityksen. Se toimii korkeassa paineessa ja lämpötilassa.
Elektrot: Nämä ovat kaksi tungstiinpalkkia, jotka on tiivistetty arkutubin vastakkaisiin päihin. Ne luovat sähkökaaren välillään, kun virta kulkee niiden kautta.
Aloituselktrodi: Tämä on apuelektrodi, joka on kiinnitetty yhteen pääelektrodeista tai lähelle sitä olevaan lasiputkiin. Se luoo aloitusdischargen itsensä ja toisen elektroden välille käynnistääkseen lamppun. Aloituselktrodiella on korkea resistanssi rajoittamaan virtaa aloituskaaren aikana.
Lasiputki: Tämä on lasiputki, joka yhdistää arkutubin lamppun pohjaan. Se myös pitää molybdeeniviivejä, jotka toimittavat virtaa elektrodeille.
Molybdeeniviivet: Nämä ovat ohuita metalliviivejä, jotka on liittopainettu arkutubiin ja lasiputkiin. Ne eivät ole magneettisia ja niillä on korkea sulamispiste. Ne toimittavat virtaa elektrodeille ja sulkevat arkutubin ilmalta ja kosteudelta.
Pohja: Tämä on lamppun osa, joka yhdistetään sokkeloon tai lamppukannepaikkaan. Sen muoto ja koko vaihtelevat lamppun tyypin ja tehon mukaan. Joitakin yleisiä pohjamuotoja ovat E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s ja RX7s-24.
Kaasumiesitys: Tämä on yhdistelmä argonia, elohopeanhöyryä ja metallihalogeeneyhdisteitä, jotka täyttävät arkutubin. Argoni auttaa lamppun käynnistämisessä ja ylläpitää alhaista kaarajännitettä. Elohopeanhöyry tuottaa suurimman osan ultraviolettiradiation, joka herättää metalliatomeja. Metallihalogeenit lisäävät näkyvää radiointia ja parantavat valon värinuanssia.
Mitä etuja ja haittoja metallihalogeenivaloilla on?
Metallihalogeenivaloilla on monia etuja ja haittoja verrattuna muihin lampputyyppeihin. Joitakin niistä ovat:
