金属ハロゲンランプ：包括的なガイド
金属ハロゲンランプは、水銀蒸気と金属ハロゲン化合物のガス混合物を通過する電弧によって光を生成する高輝度放電（HID）ランプの一種です。金属ハロゲン化合物は、金属と臭素またはヨウ素の化合物です。金属ハロゲンランプは、高い明るさ効率、色再現性、長寿命を特徴としています。これらのランプは、商業施設、工業施設、公共空間、駐車場、スポーツアリーナ、工場、小売店舗、住宅用セキュリティ照明、自動車ヘッドライトなど、室内および屋外での一般的な照明用途に広く使用されています。
金属ハロゲンランプとは？
金属ハロゲンランプは、水銀蒸気と金属ハロゲン化合物のガス混合物を通過する電弧によって光を生成する電気ランプです。この電弧は、小さな融解石英またはセラミック製のアーク管内の2つの電極間で生成され、このアーク管は紫外線をフィルタリングするコーティングが施された大きなガラス球の中に封入されています。アーク管は4〜20気圧の高圧と約1000 Kの高温で動作します。
ランプに使用される金属ハロゲン化合物は通常、ナトリウムイオド化物、インジウムイオド化物、タリウムイオド化物です。これらの化合物は、ナトリウムDラインからのスペクトルにオレンジと赤を追加し、タリウムラインからのスペクトルに緑を追加することで、光の効率と色再現性を向上させます。最も一般的に使用される金属ハロゲン化合物はナトリウムイオド化物です。金属ハロゲン化合物はまた、アークの安定化と光のちらつきの減少にも役立ちます。
金属ハロゲンランプは、約75〜100ルーメン/ワットという高い明るさ効率を持ち、これは水銀蒸気ランプの約2倍、白熱電球の3〜5倍です。白熱電球。また、65〜95の高い色再現指数（CRI）を持つため、色を正確に再現することができます。金属ハロゲンランプの寿命は、ランプの種類やワット数によりますが、6,000〜15,000時間です。
金属ハロゲンランプは誰が発明したのか？
金属ハロゲンランプは1912年にチャールズ・プロテウス・スタインメッツによって発明されました。しかし、商用化されたのは1960年代からでした。ゼネラル・エレクトリックのライリング博士は、1960年に金属ハロゲンランプを開発した先駆者の一人でした。彼はランプにナトリウムイオド化物を使用しました。その後、他の研究者は、インジウムイオド化物、タリウムイオド化物、スカンジウムイオド化物、ジスプロシウムイオド化物などの異なる金属ハロゲン化合物を試験しました。
金属ハロゲンランプの仕組み
金属ハロゲンランプは、水銀蒸気と金属ハロゲン化合物のガス混合物を通過する電弧を生成することで動作します。アーク管は、電子バラストに接続されており、ランプへの電圧と電流を制御します。
ランプがオンになった最初は、アーク管内のガス圧と温度が低いため、電弧は生成されません。ランプを始動させるために、主電極の一つ近くにある補助電極またはスタータ電極がそれらの間に初期放電を生成します。バイメタルスイッチがスタータ電極を主電極にショートして始動します。
初期放電により、アーク管内のガス混合物が加熱され、アルゴンガスと水銀蒸気の一部がイオン化されます。これにより、主電極間に低強度のアークが生成され、さらに多くのガス分子がイオン化されることで、徐々に明るさと温度が上昇します。
アークの温度が上昇すると、金属ハロゲン化合物が蒸発し、アークストリームに拡散します。その後、これらは分解し、自由な金属とヨウ素原子を生成します。金属原子は、電弧によって励起された後、基底状態に戻る際に可視光を放出することで、大部分の光出力を生成します。
異なる金属ハロゲン化合物は、その蒸気圧とエネルギー準位構成に基づいて異なる速度で蒸発します。一般的には、インジウムイオド化物が最初に蒸発し、水銀アークの周りに青い鞘を形成します。次に、タリウムイオド化物が蒸発し、インジウム鞘の周りに黄色の鞘を形成します。最後に、ナトリウムイオド化物が蒸発し、スペクトルにオレンジと赤を追加します。
ランプは、約5分間のウォームアップ後に全光量に達します。この期間中、より多くの金属ハロゲン化合物が蒸発することにより、ランプの色温度とCRIが変化します。
金属ハロゲンランプの構成部品
金属ハロゲンランプは、光を生成するために一緒に働くいくつかの部品で構成されています。これらの部品は以下の通りです：
ガラス球：これは、アーク管を囲んで空気や湿気から保護する外部のエンベロープです。また、アークによって生成された紫外線をフィルタリングするコーティングも施されています。
アーク管：これは、電極と水銀蒸気と金属ハロゲン化合物のガス混合物を含む小さな融解石英またはセラミック管です。高圧と高温で動作します。
電極：これらは、アーク管の反対側の端に密封された2つのタングステン棒です。電流が流れると、それらの間に電弧が生成されます。
スタータ電極：これは、主電極の1つまたはそれらの近くのガラス軸に取り付けられた補助電極です。自身と別の電極の間に初期放電を生成してランプを始動します。スタータ電極は、初期アーク時の電流を制限するための高い抵抗を持っています。
ガラス軸：これは、アーク管をランプのベースに接続するガラス管です。また、電流を電極に伝えるモリブデン線も保持しています。
モリブデン線：これらは、アーク管とガラス軸に溶接された細い金属線です。非磁性であり、融点が高いです。電流を電極に伝導し、アーク管を空気や湿気から密封します。
ベース：これは、ソケットまたはランプホルダーに接続するランプの部分です。ランプのタイプやワット数によって形状とサイズが異なります。一般的なベースタイプには、E26、E39、G12、G8.5、GX10、RX7s、RX7s-24があります。
ガス混合物：これは、アーク管内に満たされているアルゴンガス、水銀蒸気、および金属ハロゲン化合物の組み合わせです。アルゴンガスは、ランプの始動と低アーク電圧の維持に役立ちます。水銀蒸気は、金属原子を励起する大部分の紫外線を提供します。金属ハロゲン化合物は、可視光を追加し、光の色再現性を改善します。
金属ハロゲンランプの利点と欠点
金属ハロゲンランプは、他のタイプのランプと比較して、多くの利点と欠点があります。以下にいくつか挙げます。
利点
高い明るさ効率：金属ハロゲンランプは、白熱電球やほとんどの蛍光灯よりもワットあたりの光量が多いです。一部のランプでは、100ルーメン/ワットまで達することがあります。
高い色再現指数：金属ハロゲンランプは、CRI 65〜95で色を正確に再現できます。ランプのタイプやワット数によって、暖白色から昼白色までの色温度範囲を生産できます。
長寿命：金属ハロゲンランプは、一部のランプで最大15,000時間まで持続します。これは、白熱電球よりも長く、蛍光灯と同等です。
小型：金属ハロゲンランプは、同じ光量の白熱電球や蛍光灯と比較して小型です。これにより、コンパクトで効率的な器具やアプリケーションに適しています。
多目的：金属ハロゲンランプは、室内と屋外のさまざまな用途に使用できます。例えば、一般照明、セキュリティ照明、自動車照明、舞台照明、写真照明、植物栽培照明など。
