Lâmpadas de Halogéneo Metálico: Um Guia Completo

Electrical4u

Campo: Eletricidade Básica

China

A lâmpada de halogênio metálico é um tipo de lâmpada de descarga de alta intensidade (HID) que produz luz por meio de um arco elétrico através de uma mistura gasosa de mercúrio vaporizado e halogênios metálicos. Halogênios metálicos são compostos de metais com bromo ou iodo. As lâmpadas de halogênio metálico têm alta eficácia luminosa, reprodução de cor e longa vida útil. Elas são amplamente utilizadas para fins de iluminação geral, tanto interna quanto externa, como em espaços comerciais, industriais e públicos, estacionamentos, arenas esportivas, fábricas e lojas, bem como para iluminação de segurança residencial e faróis automotivos.

O que é uma Lâmpada de Halogênio Metálico?

Uma lâmpada de halogênio metálico é definida como uma lâmpada elétrica que produz luz por meio de um arco elétrico através de uma mistura gasosa de mercúrio vaporizado e halogênios metálicos. O arco elétrico é criado entre dois eletrodos dentro de um pequeno tubo de arco de quartzo fundido ou cerâmico, que está encerrado dentro de uma maior lâmpada de vidro que tem um revestimento para filtrar a luz ultravioleta produzida. O tubo de arco opera sob alta pressão de 4 a 20 atmosferas e temperatura elevada de cerca de 1000 K.

Os halogênios metálicos usados na lâmpada são geralmente iodeto de sódio, iodeto de índio e iodeto de tálio. Esses compostos melhoram a eficiência e a reprodução de cor da luz, adicionando laranja e vermelho ao espectro da linha D do sódio e verde ao espectro da linha do tálio, conforme os íons metálicos se ionizam. O composto de halogênio metálico mais comumente usado é o iodeto de sódio. Os halogênios metálicos também ajudam a estabilizar o arco e reduzir o tremeluzir da luz.

As lâmpadas de halogênio metálico têm alta eficácia luminosa de cerca de 75 a 100 lumens por watt, que é cerca de duas vezes a das lâmpadas de vapor de mercúrio e 3 a 5 vezes a das lâmpadas incandescentes. Elas também têm alto índice de reprodução de cores (IRC) de 65 a 95, o que significa que podem reproduzir cores com precisão. As lâmpadas de halogênio metálico têm uma vida útil de 6.000 a 15.000 horas, dependendo do tipo e potência da lâmpada.

Quem Inventou as Lâmpadas de Halogênio Metálico?

As lâmpadas de halogênio metálico foram inventadas por Charles Proteus Steinmetz em 1912, mas não ficaram disponíveis comercialmente até a década de 1960. O Dr. Reiling, da General Electric, foi um dos pioneiros que desenvolveu as lâmpadas de halogênio metálico em 1960. Ele usou iodeto de sódio como aditivo metálico em sua lâmpada. Posteriormente, outros pesquisadores experimentaram com diferentes halogênios metálicos, como iodeto de índio, iodeto de tálio, iodeto de escândio e iodeto de disprosio.

Como Funciona uma Lâmpada de Halogênio Metálico?

Uma lâmpada de halogênio metálico funciona criando um arco elétrico entre dois eletrodos dentro de um tubo de arco que contém uma mistura gasosa de mercúrio vaporizado e halogênios metálicos. O tubo de arco está conectado a um balastro eletrônico que regula a tensão e corrente fornecidas à lâmpada.

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Quando a lâmpada é ligada, inicialmente não é produzido nenhum arco porque a pressão e a temperatura do gás dentro do tubo de arco são muito baixas. Para iniciar a lâmpada, um eletrodo auxiliar ou um eletrodo de partida próximo a um dos eletrodos principais cria uma descarga inicial entre eles. Um interruptor bimetálico curta o eletrodo de partida ao eletrodo principal no momento da partida.

A descarga inicial aquece a mistura gasosa dentro do tubo de arco e ioniza parte do gás argônio e vapor de mercúrio. Isso cria um arco de baixa intensidade entre os eletrodos principais, que gradualmente aumenta em brilho e temperatura à medida que mais moléculas de gás são ionizadas.

À medida que a temperatura do arco aumenta, os halogênios metálicos se vaporizam e difundem-se da parede para o fluxo do arco. Então, eles se dissociam e liberam átomos de metal e de iodo átomos. Os átomos de metal produzem a maior parte da saída luminosa emitindo radiação visível quando retornam ao seu estado fundamental após serem excitados pelo arco elétrico.

Os diferentes halogênios metálicos se vaporizam em taxas diferentes, dependendo de suas pressões de vapor e configurações de nível de energia. Geralmente, o iodeto de índio se vaporiza primeiro e forma uma camada azul ao redor do arco de mercúrio. Em seguida, o iodeto de tálio se vaporiza e forma uma camada amarela ao redor da camada de índio. Finalmente, o iodeto de sódio se vaporiza e adiciona laranja e vermelho ao espectro.

A lâmpada atinge sua saída luminosa total após cerca de 5 minutos de aquecimento. Durante esse tempo, a temperatura de cor e o IRC da lâmpada mudam à medida que mais halogênios metálicos são vaporizados.

Quais São os Componentes de uma Lâmpada de Halogênio Metálico?

Uma lâmpada de halogênio metálico consiste em vários componentes que trabalham juntos para produzir luz. Esses componentes são:

Bulbo de vidro: Este é o envelope externo que encerra o tubo de arco e o protege do ar e da umidade. Ele também possui um revestimento para filtrar a luz ultravioleta produzida pelo arco.
Tubo de arco: Este é um pequeno tubo de quartzo fundido ou cerâmico que contém os eletrodos e a mistura gasosa de mercúrio vaporizado e halogênios metálicos. Ele opera sob alta pressão e temperatura.
Eletrodos: Estes são duas hastes de tungstênio seladas nas extremidades opostas do tubo de arco. Eles criam um arco elétrico entre si quando a corrente flui através deles.
Eletrodo de partida: Este é um eletrodo auxiliar que está anexado a um dos eletrodos principais ou a um pedaço de vidro próximo a eles. Ele cria uma descarga inicial entre si e outro eletrodo para iniciar a lâmpada. O eletrodo de partida tem uma alta resistência para limitar a corrente no arco inicial.
Pedaço de vidro: Este é um tubo de vidro que conecta o tubo de arco à base da lâmpada. Ele também mantém os fios de molibdênio que levam a corrente aos eletrodos.
Fios de molibdênio: Estes são fios metálicos finos que são fundidos no tubo de arco e no pedaço de vidro. Eles são não magnéticos e têm um ponto de fusão alto. Eles transmitem a corrente aos eletrodos e selam o tubo de arco contra o ar e a umidade.
Base: Esta é a parte da lâmpada que se conecta ao soquete ou suporte da lâmpada. Ela pode ter diferentes formas e tamanhos, dependendo do tipo e potência da lâmpada. Alguns tipos comuns de bases são E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s e RX7s-24.
Mistura gasosa: Esta é uma combinação de gás argônio, vapor de mercúrio e halogênios metálicos que preenche o tubo de arco. O gás argônio ajuda a iniciar a lâmpada e manter uma tensão de arco baixa. O vapor de mercúrio fornece a maior parte da radiação ultravioleta que excita os átomos de metal. Os halogênios metálicos adicionam radiação visível e melhoram a reprodução de cor da luz.