Metal halide lamp je vrsta visoko intenzivne razraskavajuće (HID) lampe koja proizvodi svetlo putem električnog luka kroz plinovitu smesu parovitanog merkura i metalnih halogenida. Metalni halogenidi su spojevi metala sa bromom ili jodom. Metal halide lampe imaju visoku luminosnu efikasnost, prikaz boja i dug životni vek. Široko se koriste za opšte svetlosne potrebe, unutrašnje i spoljašnje, kao što su komercijalni, industrijski i javni prostori, parking mesta, sportske arene, fabrike, trgovine, kao i za sigurnosno svetlovanje u stambenim objektima i automobilskim farovima.
Metal halide lamp definisana je kao električna lampa koja proizvodi svetlo putem električnog luka kroz plinovitu smesu parovitanog merkura i metalnih halogenida. Električni luk se stvara između dva elektroda unutar male fuzirane kvarcne ili keramičke luke, koja je zatvorena unutar veće staklene boce koja ima poklopac za filtriranje ultraljubičastog svetla koje se proizvodi. Lukova cev radi pod visokim pritiskom od 4 do 20 atmosfera i visokoj temperaturi oko 1000 K.
Metalni halogenidi koji se koriste u lampi obično su natrijum iodid, indijum iodid i talijum iodid. Ovi spojevi poboljšavaju efikasnost i prikaz boja svetla dodavanjem narandžaste i crvene spektrumu iz natrijum D linije i zelene spektrumu iz talijum linije kako se metalni joni jonizuju. Najčešći metalni halogenid koji se koristi je natrijum iodid. Metalni halogenidi takođe pomažu u stabilizaciji luka i smanjuju treperenje svetla.
Metal halide lampe imaju visoku luminosnu efikasnost od oko 75 do 100 lumena po vat, što je otprilike dvostruko više od merkurijevih parovitih lampi i 3 do 5 puta više od incandescent lamps. Takođe imaju visoki indeks prikaza boja (CRI) od 65 do 95, što znači da mogu tačno reproducirati boje. Metal halide lampe imaju životni vek od 6.000 do 15.000 sati, u zavisnosti od tipa i snage lampe.
Metal halide lampe su izumljene od strane Charlesa Proteusa Steinmetza 1912. godine, ali nisu bile komercijalno dostupne sve do 1960-ih. Dr. Reiling iz General Electric bio je jedan od pionira koji je razvio metal halide lampe 1960. godine. Koristio je natrijum iodid kao metalni dodatak u svojoj lampi. Kasnije, drugi istraživači eksperimentisali su sa različitim metalnim halogenidima, poput indijum iodida, talijum iodida, skandijum iodida i disprozijum iodida.
Metal halide lampa funkcionise stvaranjem električnog luka između dva elektroda unutar lukove cevi koja sadrži plinovitu smesu parovitanog merkura i metalnih halogenida. Lukova cev je povezana sa elektronskim balastom koji reguliše napon i struju koje se dostavljaju lampi.
Kada se lampa upali, najpre ne postoji luk jer pritisak i temperatura plina unutar lukove cevi su prenizi. Da bi se lampa upalila, pomocni elektrod ili starter elektrod blizu jednog od glavnih elektroda stvara početni iskren između njih. Bimetalski prekidnik krati starter elektrod na glavni elektrod upravo u trenutku upaljivanja.
Početni iskren zagrijava plinovitu smesu unutar lukove cevi i jonizuje neke molekule argona i merkura. To stvara niskointenzivni luk između glavnih elektroda koji se postepeno povećava u svjetlosti i temperaturi kako se više molekula plina jonizuje.
Kako se temperatura luka povećava, metalni halogenidi paruju i difundiraju iz zida u tok luka. Zatim se disocijuju i dovode do slobodnih metala i jod atomi. Metalni atomi proizvode većinu svjetlosti emitovanjem vidljivog zračenja kada se vrate u svoje osnovno stanje nakon što su bili uzbuđeni električnim lukom.
Različiti metalni halogenidi paruju na različite brzine u zavisnosti od njihovog parnog pritiska i konfiguracije energetske ravni. Opšte, indijum iodid paruje prvi i formira plavu omotnicu oko merkurijevog luka. Zatim paruje talijum iodid i formira žutu omotnicu oko indijum omotine. Na kraju, natrijum iodid paruje i dodaje narandžasto i crveno spektru.
Lampa dostiže svoju punu svjetlosnu snagu nakon otprilike 5 minuta zagrevanja. Tijekom ovog vremena, temperatura boje i CRI lampe se menjaju kako se više metalnih halogenida paruje.
Metal halide lampa sastoji se od nekoliko komponenti koje zajedno proizvode svetlo. Te komponente su:
Staklena bočica: Ovo je spoljna omotača koja zatvara lukovu cev i štiti je od vazduha i vlage. Takođe ima poklopac za filtriranje ultraljubičastog svetla koje proizvodi luk.
Lukova cev: Ovo je mala fuzirana kvarcna ili keramička cev koja sadrži elektrode i plinovitu smesu parovitanog merkura i metalnih halogenida. Radi pod visokim pritiskom i temperaturom.
Elektrodi: To su dve volframske štapiće koje su zalepljene na suprotne krajeve lukove cevi. Stvaraju električni luk između njih kada struja teče kroz njih.
Starter elektrod: Ovo je pomocni elektrod koji je pričvršćen na jedan od glavnih elektroda ili na stakleni stub blizu njih. Stvara početni iskren između sebe i drugog elektroda da bi započeo rad lampe. Starter elektrod ima visoku otpornost da ograniči struju na početnom luku.
Stakleni stub: Ovo je staklena cev koja povezuje lukovu cev sa bazom lampe. Takođe drži molibdenumske žice koje prenose struju na elektrode.
Molibdenumske žice: Ovo su tanke metalne žice koje su zalepljene u lukovu cev i stakleni stub. Nisu magnetne i imaju visoku tačku taloženja. Premituju struju na elektrode i zatvaraju lukovu cev od vazduha i vlage.
Baza: Ovo je deo lampe koji se povezuje na utičnici ili držač lampe. Može imati različite oblike i veličine u zavisnosti od tipa i snage lampe. Neke česte tipovi baza su E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s i RX7s-24.
Plinovita smes: Ovo je kombinacija argona, merkurijevog para i metalnih halogenida koji ispunjavaju lukovu cev. Argon pomaže u upaljivanju lampe i održavanju niskog napona luka. Merkurijev par pruža većinu ultraljubičastog zračenja koje uzbuđuje metalne atome. Metalni halogenidi dodaju vidljivo zračenje i poboljšavaju prikaz boja svetla.
Metal halide lampe imaju mnoge prednosti i nedostace u poređenju sa drugim tipovima lamapa. Neki od njih su: