Галогенные металлические лампы: Полное руководство

Electrical4u

Поле: Основы электротехники

China

Галогенная металлическая лампа — это тип лампы высокого давления (HID), которая производит свет за счет электрической дуги, проходящей через газовую смесь из испаренного ртути и галогенидов металлов. Галогениды металлов — это соединения металлов с бромом или йодом. Галогенные металлические лампы обладают высокой световой отдачей, цветопередачей и долгим сроком службы. Они широко используются для общего освещения как внутри помещений, так и на улице, таких как коммерческие, промышленные и общественные пространства, парковки, спортивные арены, фабрики и розничные магазины, а также для охранного освещения жилых зданий и автомобильных фар.

Что такое галогенная металлическая лампа?

Галогенная металлическая лампа определяется как электрическая лампа, которая производит свет за счет электрической дуги, проходящей через газовую смесь из испаренной ртути и галогенидов металлов. Электрическая дуга создается между двумя электродами внутри небольшой кварцевой или керамической дуговой трубки, которая заключена в более крупную стеклянную колбу, имеющую покрытие для фильтрации ультрафиолетового света, производимого лампой. Дуговая трубка работает при высоком давлении 4-20 атмосфер и высокой температуре около 1000 К.

Галогениды металлов, используемые в лампе, обычно включают йодид натрия, индия и таллия. Эти соединения повышают эффективность и цветопередачу света, добавляя оранжевые и красные оттенки к спектру от линии D натрия и зеленые оттенки к спектру от линии таллия, когда металлические ионы ионизируются. Наиболее распространенным галогенидом металла, используемым в лампе, является йодид натрия. Галогениды металлов также помогают стабилизировать дугу и уменьшить мерцание света.

Галогенные металлические лампы имеют высокую световую отдачу около 75-100 люмен на ватт, что примерно вдвое больше, чем у ртутных ламп высокого давления, и в 3-5 раз больше, чем у ламп накаливания. Они также имеют высокий индекс цветопередачи (CRI) 65-95, что означает, что они могут точно воспроизводить цвета. Срок службы галогенных металлических ламп составляет 6000-15000 часов, в зависимости от типа и мощности лампы.

Кто изобрел галогенные металлические лампы?

Галогенные металлические лампы были изобретены Чарльзом Протеусом Штайнмецем в 1912 году, но они стали доступны коммерчески только в 1960-х годах. Доктор Райлинг из компании General Electric был одним из пионеров, разработавших галогенные металлические лампы в 1960 году. Он использовал йодид натрия в качестве металлического добавки в своей лампе. Позже другие исследователи экспериментировали с различными галогенидами металлов, такими как йодид индия, йодид таллия, йодид скандия и йодид диспрозия.

Как работает галогенная металлическая лампа?

Галогенная металлическая лампа работает, создавая электрическую дугу между двумя электродами внутри дуговой трубки, содержащей газовую смесь из испаренной ртути и галогенидов металлов. Дуговая трубка подключена к электронному балласту, который регулирует напряжение и ток, поступающие в лампу.

галогенная металлическая лампа, доступная на рынке

Когда лампа включается, сначала дуга не возникает, потому что давление и температура газа внутри дуговой трубки слишком низки. Для запуска лампы используется вспомогательный электрод или стартерный электрод, расположенный рядом с одним из основных электродов, который создает начальный разряд между ними. Биметаллический переключатель коротко замыкает стартерный электрод с основным электродом именно в момент запуска.

Начальный разряд нагревает газовую смесь внутри дуговой трубки и ионизирует часть аргона и паров ртути. Это создает слабую дугу между основными электродами, которая постепенно увеличивает яркость и температуру, поскольку ионизируется все больше газовых молекул.

По мере повышения температуры дуги галогениды металлов испаряются и диффундируют из стенки в поток дуги. Затем они распадаются, образуя свободные металлы и атомы йода. Атомы металлов производят большую часть светового выхода, излучая видимое излучение, когда они возвращаются в основное состояние после возбуждения электрической дугой.

Разные галогениды металлов испаряются с разной скоростью в зависимости от их парового давления и конфигурации энергетических уровней. Обычно йодид индия испаряется первым, образуя синюю оболочку вокруг ртутной дуги. Затем испаряется йодид таллия, образуя желтую оболочку вокруг оболочки индия. Наконец, йодид натрия испаряется, добавляя оранжевый и красный цвета к спектру.

Лампа достигает полного светового выхода через примерно 5 минут после прогрева. В течение этого времени температура цвета и CRI лампы изменяются, так как испаряется больше галогенидов металлов.

Из каких компонентов состоит галогенная металлическая лампа?

Галогенная металлическая лампа состоит из нескольких компонентов, которые работают вместе, чтобы производить свет. Эти компоненты включают:

Стеклянная колба: Это внешняя оболочка, которая заключает в себе дуговую трубку и защищает ее от воздуха и влаги. Она также имеет покрытие, которое фильтрует ультрафиолетовый свет, производимый дугой.
Дуговая трубка: Это небольшая кварцевая или керамическая трубка, содержащая электроды и газовую смесь из испаренной ртути и галогенидов металлов. Она работает при высоком давлении и температуре.
Электроды: Это две вольфрамовые пластины, запаянные в противоположные концы дуговой трубки. Они создают электрическую дугу между собой, когда через них протекает ток.
Стартерный электрод: Это вспомогательный электрод, прикрепленный к одному из основных электродов или к стеклянному стержню рядом с ними. Он создает начальный разряд между собой и другим электродом, чтобы запустить лампу. Стартерный электрод имеет высокое сопротивление, чтобы ограничить ток в начальной дуге.
Стеклянный стержень: Это стеклянная трубка, которая соединяет дуговую трубку с основанием лампы. Она также удерживает молибденовые провода, которые передают ток к электродам.
Молибденовые провода: Это тонкие металлические провода, запаянные в дуговую трубку и стеклянный стержень. Они немагнитны и имеют высокую температуру плавления. Они передают ток к электродам и герметизируют дуговую трубку от воздуха и влаги.
Основание: Это часть лампы, которая подключается к патрону или держателю лампы. Оно может иметь различные формы и размеры в зависимости от типа и мощности лампы. Некоторые распространенные типы оснований: E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s и RX7s-24.
Газовая смесь: Это комбинация аргона, паров ртути и галогенидов металлов, заполняющая дуговую трубку. Аргон помогает запустить лампу и поддерживать низкое напряжение дуги. Пары ртути обеспечивают большую часть ультрафиолетового излучения, возбуждающего атомы металлов. Галогениды металлов добавляют видимое излучение и улучшают цветопередачу света.