Lampy halogenowe metalowe: kompleksowy przewodnik
Lampa halogenowa metaliczna to rodzaj wysokonapiętoowej lampy (HID), która produkuje światło poprzez elektryczną łuk w gazowej mieszance parowanych rtęci i halogenów metali. Halogeny metali to związki metali z bromem lub jodem. Lampy halogenowe metaliczne mają wysoką efektywność świetlną, oddawanie kolorów i długie życie użytkowe. Szeroko stosowane są do ogólnych celów oświetleniowych zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz, takich jak komercyjne, przemysłowe i publiczne przestrzenie, parkingi, areny sportowe, fabryki, sklepy detaliczne, jak również oświetlenie bezpieczeństwa w domach i reflektory samochodowe.
Co to jest lampa halogenowa metaliczna?
Lampą halogenową metaliczną nazywamy lampę elektryczną, która produkuje światło poprzez elektryczny łuk w gazowej mieszance parowanych rtęci i halogenów metali. Łuk elektryczny powstaje między dwoma elektrodami w małym kwarcowym lub ceramicznym tubusie łuku, który jest zamknięty w większej szklanej bańce, która ma powłokę filtrującą promieniowanie ultrafioletowe. Tubus łuku działa pod wysokim ciśnieniem od 4 do 20 atmosfer i wysoką temperaturą około 1000 K.
Halogeny metali używane w lampie to zwykle jodki sodu, indu i talu. Te związki poprawiają efektywność i oddawanie kolorów światła, dodając pomarańczowe i czerwone barwy do widma z linii D sodu oraz zielone do widma z linii talu, gdy jony metali jonizują. Najczęściej używanym związkem halogenu metali jest jod sodu. Halogeny metali pomagają również stabilizować łuk i zmniejszać migotanie światła.
Lampy halogenowe metaliczne mają wysoką efektywność świetlną około 75-100 lumenów na watt, co jest około dwukrotnie więcej niż u lamp rtęciowych i 3-5 razy więcej niż u lamp żarowych. Mają również wysoki wskaźnik oddawania kolorów (CRI) 65-95, co oznacza, że mogą dokładnie odtwarzać kolory. Lampy halogenowe metaliczne mają żywotność 6000-15000 godzin, w zależności od typu i mocy lampy.
Kto wynalazł lampy halogenowe metaliczne?
Lampy halogenowe metaliczne zostały wynalezione przez Charlesa Proteusa Steinmetza w 1912 roku, ale były dostępne komercyjnie dopiero w latach 60. Dr Reiling z General Electric był jednym z pionierów, którzy opracowali lampy halogenowe metaliczne w 1960 roku. Użył jako dodatku metalowego jodu sodu w swojej lampie. Później inni badacze eksperymentowali z różnymi halogenami metali, takimi jak jodki indu, talu, skandu i dysprozu.
Jak działa lampa halogenowa metaliczna?
Lampa halogenowa metaliczna działa poprzez tworzenie elektrycznego łuku między dwoma elektrodami w tubusie łuku, który zawiera gazową mieszaninę parowanych rtęci i halogenów metali. Tubus łuku jest połączony z balastem elektronicznym, który reguluje napięcie i prąd dostarczany do lampy.
Gdy lampa jest włączona, nie powstaje początkowo łuk, ponieważ ciśnienie gazu i temperatura w tubusie łuku są zbyt niskie. Aby uruchomić lampę, elektroda pomocnicza lub elektroda rozruchowa blisko jednej z głównych elektrod tworzy początkowy rozładowanie między nimi. Przełącznik termiczny krótko łączy elektrodę rozruchową z główną elektrodą w momencie startu.
Początkowy rozładowanie nagrzewa mieszaninę gazową w tubusie łuku i jonizuje niektóre cząsteczki argonu i par rtęci. Tworzy to niskointensywny łuk między głównymi elektrodami, który stopniowo zwiększa się w jasności i temperaturze, gdy jonizuje się więcej cząsteczek gazu.
W miarę wzrostu temperatury łuku, halogeny metali parują i dyfundują ze ścianki do strumienia łuku. Następnie rozpadają się, wydzielając wolne atomy metali i jodu. Atomy metali produkują większość światła, emitując widzialne promieniowanie, gdy wracają do stanu podstawowego po pobudzeniu przez elektryczny łuk.
Różne halogeny metali parują w różnych tempach, w zależności od ich ciśnienia parowania i konfiguracji poziomów energetycznych. Ogólnie rzecz biorąc, najpierw paruje jod indu, tworząc niebieską osłonę wokół łuku rtęci. Następnie paruje jod talu, tworząc żółtą osłonę wokół osłony indu. Na końcu paruje jod sodu, dodając pomarańczowe i czerwone barwy do widma.
Lampa osiąga pełną moc świetlną po około 5 minutach rozgrzewania. W tym czasie temperatura barwa i CRI lampy zmieniają się, gdy paruje się więcej halogenów metali.
Jakie są komponenty lampy halogenowej metalicznej?
Lampa halogenowa metaliczna składa się z kilku komponentów, które współpracują, aby produkować światło. Są to:
Szkło bańki: To zewnętrzna obudowa, która otacza tubus łuku i chroni go przed powietrzem i wilgocią. Ma także powłokę filtrującą promieniowanie ultrafioletowe produkowane przez łuk.
Tubus łuku: To mały kwarcowy lub ceramiczny tubus, który zawiera elektrody i gazową mieszaninę parowanych rtęci i halogenów metali. Działa pod wysokim ciśnieniem i temperaturą.
Elektrody: To dwie wolframowe pręty, które są zapieczętowane na przeciwległych końcach tubusu łuku. Tworzą elektryczny łuk między sobą, gdy przez nie płynie prąd.
Elektroda rozruchowa: To pomocnicza elektroda, która jest przyłączona do jednej z głównych elektrod lub do szklanej nitki w pobliżu nich. Tworzy początkowy rozładowanie między sobą a inną elektrodą, aby uruchomić lampę. Elektroda rozruchowa ma wysoką oporność do ograniczenia prądu w początkowym łuku.
Szklana nitka: To szklana rurka, która łączy tubus łuku z podstawą lampy. Trzyma także molybdene druty, które przesyłają prąd do elektrod.
Druty molybdene: To cienkie metalowe druty, które są spawane do tubusu łuku i szklanej nitki. Są niemagnetyczne i mają wysoką temperaturę topnienia. Przeprowadzają prąd do elektrod i zapieczętowują tubus łuku przed powietrzem i wilgocią.
Podstawa: To część lampy, która łączy się z gniazdem lub trójnikiem. Może mieć różne kształty i rozmiary w zależności od typu i mocy lampy. Niektóre popularne typy podstaw to E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s, RX7s-24.
Gazowa mieszanka: To kombinacja gazu argonowego, par rtęci i halogenów metali, która wypełnia tubus łuku. Gaz argonowy pomaga w uruchomieniu lampy i utrzymaniu niskiego napięcia łuku. Par rtęci dostarcza większość promieniowania ultrafioletowego, które pobudza atomy metali. Halogeny metali dodają widzialne promieniowanie i poprawiają oddawanie kolorów światła.
Jakie są zalety i wady lamp halogenowych metalicznych?
Lampy halogenowe metaliczne mają wiele zalet i wad w porównaniu do innych typów lamp. Oto niektóre z nich:
Zalety
Wysoka efektywność świetlna: Lampy halogenowe metaliczne mogą produkować więcej światła na watt niż lampy żarowe i większość lamp fluorescencyjnych. Mogą osiągnąć nawet 100 lumenów na watt dla niektórych typów lamp.
Wysoki wskaźnik oddawania kolorów: Lampy halogenowe metaliczne mogą dokładnie odtwarzać kolory z CRI 65-95. Mogą również produkować szeroki zakres temperatur kolorystycznych od ciepłego białego do białego dziennego,
