Halógépes lámpák: Részletes útmutató
A metal halide lámpa egy fémhalidokkal és párologó higannyal teli gázkeveréken keresztül létrejövő elektrikus ív segítségével fényt termelő, nagy teljesítményű (HID) lámpa. A fémhalidok fémek brom- vagy jód-komplexumaiból állnak. A fémhalid lámpák magas fényhatékonysággal, színrendítési képességgel és hosszú élettel rendelkeznek. Széleskörűen használják belső és külső tárgyi felvilágításra, például kereskedelmi, ipari, közbeli területeken, parkolókban, sportpályákon, gyárakban, boltokban, valamint lakossági biztonsági világításra és járműfényekre.
Mi az a fémhalid lámpa?
A fémhalid lámpát olyan elektromos lámpának definiáljuk, amely fényt termel egy olyan gázkeverékben, amelyben párologó higany és fémhalidok vannak. Az elektrikus ív két elektrod között alakul ki egy kis összeolvasztott kvartc vagy kerámia arc-lámpában, amelyet egy nagyobb üveglámpa zár be, amely ultravilágítást szűr le. Az arc-lámpa 4-20 atmoszter nyomás mellett és 1000 K körül működik.
A fémhalid lámpákban használt fémhalidok általában nátrium-jód, indium-jód és thallium-jód. Ezek a vegyületek javítják a fény hatékonyságát és színrendítését, hozzáadva narancssárgát és piros színt a spektrumhoz a nátrium D-vonalból, valamint zöldet a thallium vonalból, ahogy a fémionok ionizálódnak. A leggyakrabban használt fémhalid vegyület a nátrium-jód. A fémhalidok segítenek stabilizálni az ívet és csökkenteni a fény pislogását.
A fémhalid lámpák magas fényhatékonysággal rendelkeznek, körülbelül 75-100 lumen per watt, ami két-szerese a higanygáz lámpákéval, és 3-5-szerese a incandescens lámpákéval. Magas színrendítési indexük (CRI) 65-95, ami azt jelenti, hogy pontosan reprodukálják a színeket. A fémhalid lámpák élettartama 6,000-15,000 óra, attól függően, hogy milyen típusú és teljesítményű lámpáról van szó.
Ki találta fel a fémhalid lámpákat?
A fémhalid lámpákat Charles Proteus Steinmetz találta fel 1912-ben, de csak a 1960-as években váltak elérhetővé. A General Electric Dr. Reiling volt az egyik első, aki 1960-ban fejlesztette a fémhalid lámpákat. Ő használta először nátrium-jódot fém-hozzávalónak a lámpában. Később más kutatók kísérleteztek más fémhalidokkal, mint például indium-jód, thallium-jód, skandium-jód és disprozium-jód.
Hogyan működik a fémhalid lámpa?
A fémhalid lámpa működése azon alapszik, hogy két elektrod között hoz létre elektrikus ívet, amelyek egy olyan arc-lámpában helyezkednek el, amelyben párologó higany és fémhalidok vannak. Az arc-lámpa kapcsolódik egy elektronikus ballasthoz, amely szabályozza a feszültséget és áramot, amit a lámpának szolgáltat.
Amikor a lámpát bekapcsolják, kezdetben nem jön létre ív, mert az arc-lámpa belsejében a gáznyomás és a hőmérséklet túl alacsony. A lámpa indításához egy segéd elektrod vagy egy indító elektrod, amely az egyik fő elektrod közelében található, kezdi meg az elektrodok közötti kezdeti discszeres húzódást. Egy bi-metáll szakasz egyszerre a segéd elektrot a fő elektrodhoz köti.
A kezdeti discshoz hozzájárulva a gázkeverék melegszik fel az arc-lámpa belsejében, és néhány argon gáz és higany pár molekulája ionizálódik. Ez alacsony intenzitású ívet hoz létre a fő elektrodok között, amely fokozatosan növekszik a fényerőssége és a hőmérséklete, ahogy további gáz molekulák ionizálódnak.
Ahogy az ív hőmérséklete emelkedik, a fémhalidok párolognak és diffúziós módon átadódnak a falból az ív-be. Ezután diszociálnak és szabad fém- és jódatomokat adnak. A fématomok a legnagyobb részét adják a fénykimenethez, amikor látható sugárzást bocsátanak ki, amikor a mélyebb energiaállapotba térnek vissza, miután az elektrikus ív által izgatták őket.
A különböző fémhalidok különböző sebességgel párolognak, attól függően, hogy milyen pároló nyomásuk és energiaszint konfigurációja. Általában az indium-jód először párolog és kék burkolatot hoz létre a higany ív körül. Ezután a thallium-jód párolog és sárga burkolatot hoz létre az indium burkolat körül. Végül a nátrium-jód párolog és hozzáadja a narancssárgát és a piros színt a spektrumhoz.
A lámpa teljes fénykimenetet elér 5 perc melegedés után. Ez alatt az idő alatt a lámpa színhőmérséklete és CRI-je változik, ahogy több fémhalid párolog.
Milyen komponensekből áll a fémhalid lámpa?
A fémhalid lámpa több komponensből áll, amelyek együtt működnek a fény termeléséhez. Ezek a komponensek:
Üveglámpa: Ez a külső borító, amely belefoglalja az arc-lámpát, és védi a levegőtől és a nedvtól. Van rajta egy szűrő, amely lefilterezi az ív által termelt ultravilágítást.
Arc-lámpa: Ez egy kis összeolvasztott kvartc vagy kerámia cső, amely tartalmazza az elektrodokat és a párologó higany és fémhalidok gázkeverékét. Magas nyomás és hőmérséklet mellett működik.
Elektrodok: Ezek két volfrám rudak, amelyek az arc-lámpa ellentétes végébe vannak beépítve. Elektromos ívet hoznak létre, ha áram folyik rajtuk keresztül.
Indító elektrod: Ez egy segéd elektrod, amely az egyik fő elektrodhoz vagy egy üvegből készült rúshoz van csatlakoztatva. Kezdeti discst hoz létre a saját és egy másik elektrod között a lámpa indításához. Az indító elektrod nagy ellenállás-gal rendelkezik, hogy korlátozza az elektromos ív kezdeti áramát.
Üvegrúshoz: Ez egy üvegcső, amely az arc-lámpát a lámpa aljához csatlakoztatja. Továbbá tartalmazza a molybdén drótokat, amelyek az áramot az elektrodokhoz viszik.
Molybdén drótok: Ezek vékony fém drótok, amelyek az arc-lámpába és az üvegrúshoz vannak beépítve. Nem mágnesesek és nagy olvadásponttal rendelkeznek. Áramot visznek az elektrodokhoz, és zárnak be az arc-lámpát a levegőtől és a nedvtól.
Alj: Ez a lámpa része, amely a csapcsavathoz vagy a lámpafogóhoz csatlakozik. Különböző formája és mérete lehet, attól függően, hogy milyen típusú és teljesítményű lámpáról van szó. Néhány gyakori alj típusa: E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s, és RX7s-24.
Gázkeverék: Ez a kombináció, amely argon gáz, higany pár és fémhalidokból áll, kitölti az arc-lámpát. Az argon gáz segít a lámpa indításában és a csekély ív feszültségének fenntartásában. A higany pár a legtöbb ultravilágítást termeli, amely a fématomokat izgatja. A fémhalidok látható sugárzást adjanak hozzá és javítanak a fény színrendítésére.
Milyen előnyei és hátrányai vannak a fémhalid lámpáknak?
