Metaalhalogeenlampen: Een Uitgebreide Gids
Een metalhalide lamp is een type hogedrukbooglamp (HID) die licht produceert door een elektrische boog door een gasmengsel van verdampt kwik en metalhaliden. Metalhaliden zijn verbindingen van metalen met broom of jood. Metalhalidelampen hebben een hoge lichtopbrengst, kleurrenditie en lange levensduur. Ze worden breed gebruikt voor algemene verlichting, zowel binnen als buiten, zoals in commerciële, industriële en openbare ruimtes, parkeerterreinen, sportaccommodaties, fabrieken, winkels, evenals voor bewakingsverlichting in woonhuizen en koplampen in voertuigen.
Wat is een Metalhalide Lamp?
Een metalhalide lamp wordt gedefinieerd als een elektrische lamp die licht produceert door een elektrische boog door een gasmengsel van verdampt kwik en metalhaliden. De elektrische boog ontstaat tussen twee elektroden binnen een kleine gesmolten kwarts- of keramische boogbuis, die is omgeven door een grotere glazen bol die een coating heeft om de ultraviolette straling te filteren. De boogbuis werkt onder een hoog druk van 4 tot 20 atmosfeer en een hoge temperatuur van ongeveer 1000 K.
De metalhaliden die in de lamp worden gebruikt, zijn meestal natriumjood, indiumjood en thalliumjood. Deze stoffen verbeteren de efficiëntie en kleurrenditie van het licht door oranje en rood toe te voegen aan het spectrum van de natrium D-lijn en groen aan het spectrum van de thallium-lijn, terwijl de metaalionen ioniseren. Het meest gebruikte metalhalideverbinding is natriumjood. De metalhaliden helpen ook om de boog te stabiliseren en het flikkeren van het licht te verminderen.
Metalhalidelampen hebben een hoge lichtopbrengst van ongeveer 75 tot 100 lumen per watt, wat ongeveer twee keer zo hoog is als bij kwikdamplampen en 3 tot 5 keer zo hoog als bij glowielampen. Ze hebben ook een hoge kleurrenditie-index (CRI) van 65 tot 95, wat betekent dat ze kleuren nauwkeurig kunnen weergeven. Metalhalidelampen hebben een levensduur van 6.000 tot 15.000 uur, afhankelijk van het type en de vermogen van de lamp.
Wie vond Metalhalidelampen uit?
Metalhalidelampen werden uitgevonden door Charles Proteus Steinmetz in 1912, maar ze waren pas in de jaren zestig commercieel verkrijgbaar. Dr. Reiling van General Electric was een van de pioniers die metalhalidelampen in 1960 ontwikkelde. Hij gebruikte natriumjood als metaaladditief in zijn lamp. Later experimenteerden andere onderzoekers met verschillende metalhaliden, zoals indiumjood, thalliumjood, scandiumjood en dysprosiumjood.
Hoe werkt een Metalhalide Lamp?
Een metalhalide lamp werkt door een elektrische boog te creëren tussen twee elektroden binnen een boogbuis die een gasmengsel bevat van verdampt kwik en metalhaliden. De boogbuis is verbonden met een elektronische ballast die de spanning en stroom reguleert die naar de lamp wordt gevoerd.
Wanneer de lamp wordt aangezet, wordt eerst geen boog geproduceerd omdat de gasdruk en -temperatuur binnen de boogbuis te laag zijn. Om de lamp te starten, creëert een hulp-elektrode of starter-elektrode dicht bij een van de hoofdelektroden een initiële ontlading tussen hen. Een bimetale schakelaar kortsluit de starter-elektrode op de hoofdelektrode net op het moment van starten.
De initiële ontlading verwarmt het gasmengsel binnen de boogbuis en ioniseert enkele argongas en kwikdamp. Dit creëert een lage-intensiteit boog tussen de hoofdelektroden die geleidelijk in helderheid en temperatuur toeneemt naarmate meer gasmoleculen worden geïoniseerd.
Terwijl de boogtemperatuur stijgt, verdampen de metalhaliden en diffunderen van de wand naar de boogstroom. Vervolgens dissociëren ze en leveren ze vrije metalen en jood atomen. De metalen atomen produceren het grootste deel van het licht door zichtbare straling uit te zenden wanneer ze terugkeren naar hun grondtoestand nadat ze door de elektrische boog zijn opgewonden.
De verschillende metalhaliden verdampen met verschillende snelheden, afhankelijk van hun dampdruk en energieniveauconfiguratie. Over het algemeen verdampen indiumjood als eerste en vormen een blauwe mantel rond de kwikboog. Daarna verdampen thalliumjood en vormen een gele mantel rond de indiummantel. Tenslotte verdampen natriumjood en voegen oranje en rood toe aan het spectrum.
De lamp bereikt zijn volledige lichtopbrengst na ongeveer 5 minuten warmlopen. Tijdens deze periode veranderen de kleurtemperatuur en CRI van de lamp naarmate meer metalhaliden verdampen.
Welke componenten bestaan er in een Metalhalide Lamp?
Een metalhalide lamp bestaat uit verschillende componenten die samenwerken om licht te produceren. Deze componenten zijn:
Glazen bol: Dit is de buitenste envelop die de boogbuis omsluit en beschermt tegen lucht en vocht. Het heeft ook een coating om de ultraviolette straling die door de boog wordt geproduceerd te filteren.
Boogbuis: Dit is een kleine gesmolten kwarts- of keramische buis die de elektroden en het gasmengsel van verdampt kwik en metalhaliden bevat. Het werkt onder hoge druk en temperatuur.
Elektroden: Dit zijn twee wolframstaven die aan de tegenovergestelde uiteinden van de boogbuis zijn aangebracht. Ze creëren een elektrische boog tussen hen wanneer stroom door hen heen loopt.
Starter-elektrode: Dit is een hulp-elektrode die is bevestigd aan een van de hoofdelektroden of aan een glazen steel in de buurt daarvan. Het creëert een initiële ontlading tussen zichzelf en een andere elektrode om de lamp te starten. De starter-elektrode heeft een hoge weerstand om de stroom bij de initiële boog te beperken.
Glazen steel: Dit is een glazen buis die de boogbuis verbindt met de basis van de lamp. Het houdt ook de molybdeenbedrade vast die de stroom naar de elektroden brengen.
Molybdeenbedrade: Dit zijn dunne metalen bedrade die in de boogbuis en de glazen steel zijn gesmolten. Ze zijn niet-magnetisch en hebben een hoge smeltpunt. Ze brengen de stroom naar de elektroden en sluiten de boogbuis af van lucht en vocht.
Basis: Dit is het deel van de lamp dat verbinding maakt met de fitting of lampenhouder. Het kan verschillende vormen en maten hebben, afhankelijk van het type en de vermogen van de lamp. Enkele algemene basistypen zijn E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s, en RX7s-24.
Gasmengsel: Dit is een combinatie van argongas, kwikdamp en metalhaliden die de boogbuis vult. Het argongas helpt om de lamp te starten en een lage boogspanning te handhaven. De kwikdamp levert het grootste deel van de ultraviolette straling die de metalen atomen opwindt. De metalhaliden voegen zichtbare straling toe en verbeteren de kleurrenditie van het licht.
Wat zijn de Voordelen en Nadelen van Metalhalidelampen?
Metalhalidelampen hebben veel voordelen en nadelen ten opzichte van andere types lampen. Sommige van deze zijn:
Voordelen
