Metallhalidelamper: En omfattende guide

Metallhalidlampe er en type høyintensitetsdischarge (HID) lampe som produserer lys ved hjelp av en elektrisk bue gjennom et gassmiks av fordampt kvikksølv og metallhalider. Metallhalider er forbindelser av metaller med brom eller jod. Metallhalidlampene har høy lysverdi, fargegengivelse og lang levetid. De brukes vidt for generell belysning både innendørs og utendørs, som i kommersielle, industrielle og offentlige rom, parkeringsplasser, idrettsplasser, fabrikker, butikker, samt for bolig sikkerhetsbelysning og kjøretøylyster.

Hva er en metallhalidlampe?

En metallhalidlampe defineres som en elektrisk lampe som produserer lys ved hjelp av en elektrisk bue gjennom et gassmiks av fordampt kvikksølv og metallhalider. Den elektriske bua opprettes mellom to elektroder inne i en liten smeltet kvarts eller keramisk bue-rør, som er omsluttet av en større glasbolle som har en belægning for å filtrere bort ultralyset som produseres. Buerør-et opererer under høy trykk på 4 til 20 atmosfærer og høy temperatur på omtrent 1000 K.

De metallhalider som brukes i lampen er vanligvis natriumjodid, indiumjodid og talliumjodid. Disse forbindelsene forbedrer effektiviteten og fargegengivelsen av lyset ved å legge til oransje og røde farger til spekteret fra natriums D-linje og grønt til spekteret fra talliums linje når metallionene ioniseres. Den mest vanlige metallhalidforbindelsen som brukes er natriumjodid. Metallhalidene hjelper også med å stabilisere bua og redusere blinkingen av lyset.

Metallhalidlampene har høy lysverdi på omtrent 75 til 100 lumen per watt, som er omtrent dobbelt så mye som kvikksølvdampslampene og 3 til 5 ganger mer enn glødetrådlampene. De har også høy fargegengivelsesindeks (CRI) på 65 til 95, noe som betyr at de kan gjengi farger nøyaktig. Metallhalidlampene har en levetid på 6 000 til 15 000 timer, avhengig av typen og effekten til lampen.

Hvem oppfant metallhalidlampene?

Metallhalidlampene ble oppfunnet av Charles Proteus Steinmetz i 1912, men de var ikke kommersielt tilgjengelige før 1960-årene. Dr. Reiling fra General Electric var en av pionerene som utviklet metallhalidlampene i 1960. Han brukte natriumjodid som metalltilsetning i sin lampe. Senere eksperimenterte andre forskere med ulike metallhalider, som indiumjodid, talliumjodid, skandiumjodid og dysprosjiumjodid.

Hvordan fungerer en metallhalidlampe?

En metallhalidlampe fungerer ved å opprette en elektrisk bue mellom to elektroder inne i et buerør som inneholder et gassmiks av fordampt kvikksølv og metallhalider. Buerør-et er koblet til en elektronisk ballast som regulerer spenningen og strømmen som leveres til lampen.

Når lampen slås på, produseres ingen bue først fordi gasstrykket og temperaturen inne i buerør-et er for lav. For å starte lampen, oppretter en hjelpeelektrod eller en starterelektrod nær en av de hovedelektrodene en initiell utløsning mellom dem. En termisk skruve kortslutter starterelektroden til hovedelektroden akkurat ved starten.

Den initielle utløsningen varmer opp gassmikset inne i buerør-et og ioniserer noen av argongassen og kvikksølvdampen. Dette skaper en lavintensitetsbue mellom hovedelektrodene som gradvis øker i lysstyrke og temperatur når flere gasmolekyler blir ionisert.

Når buetemperaturen stiger, fordamper metallhalidene og diffuserer fra veggen inn i buestrømmen. Deretter dekomponerer de og gir frie metall- og jodatomer. Metallatomene produserer det meste av lyset ved å sende synlig stråling når de returnerer til sitt grunnleggende tilstand etter å være blitt opprørt av den elektriske bua.

De ulike metallhalidene fordamper med ulike hastigheter avhengig av deres damptrykk og energinivåkonfigurasjon. Generelt fordamper indiumjodid først og danner en blå skjold rundt kvikksøvlvbuen. Deretter fordamper talliumjodid og danner en gul skjold rundt indiumskjoldet. Til slutt fordamper natriumjodid og legger til oransje og rødt i spekteret.

Lampen når sitt maksimale lysutbytte etter omtrent 5 minutter med opvarming. I denne tiden endres fargetemperaturen og CRI-en til lampen mens flere metallhalider fordamper.

Hva er komponentene i en metallhalidlampe?

En metallhalidlampe består av flere komponenter som samarbeider for å produsere lys. Disse komponentene er:

• Glasbolle: Dette er den ytre omhylningen som omslutter buerør-et og beskytter det mot luft og fukt. Den har også en belægning for å filtrere bort ultralyset som produseres av bua.

• Buerør: Dette er et lite smeltet kvarts eller keramisk rør som inneholder elektrodene og gassmikset av fordampt kvikksølv og metallhalider. Det opererer under høyt trykk og temperatur.

• Elektroder: Dette er to tungstenstänger som er forseglet inn i motsatte ender av buerør-et. De oppretter en elektrisk bue mellom seg når strøm flyter gjennom dem.

• Starterelektrod: Dette er en hjelpeelektrod som er festet til en av de hovedelektrodene eller til et glassstemme nær dem. Den oppretter en initiell utløsning mellom seg selv og en annen elektrod for å starte lampen. Starterelektroden har høy motstand for å begrense strømmen ved den initielle bua.

• Glassstemme: Dette er et glastrør som kobler buerør-et til bunnen av lampen. Det holder også molybdenerdråtene som fører strøm til elektrodene.

• Molybdenerdråter: Dette er tynde metalltråder som er forseglet inn i buerør-et og glassstemmet. De er ikkemagnetiske og har høy smeltepunkt. De overfører strøm til elektrodene og forsegler buerør-et mot luft og fukt.

• Bunnen: Dette er delen av lampen som kobles til sokkelen eller lampaholderen. Den kan ha ulike former og størrelser avhengig av typen og effekten til lampen. Noen vanlige bunntyper er E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s, og RX7s-24.

• Gassmiks: Dette er en kombinasjon av argongass, kvikksølvdamp og metallhalider som fyller buerør-et. Argongassen hjelper til å starte lampen og opprettholde et lavt buetrykk. Kvikksølvdampen gir mesteparten av ultraviolettstrålingen som opprører metallatomene. Metallhalidene legger til synlig stråling og forbedrer fargegengivelsen av lyset.

Hva er fordeler og ulemper med metallhalidlampene?

Metallhalidlampene har mange fordeler og ulemper sammenlignet med andre typer lamp. Noen av dem er:

Fordeler

• Høy lysverdi: Metallhalidlampene kan produsere mer lys per watt enn glødetrådlampene og de fleste fluoretslampene. De kan nå opp til 100 lumen per watt for noen typer lamp.

• Høy fargegengivelsesindeks: Metallhalidlamp