Metallhalogenlampor: En omfattande guide

En metalhalidlysa är en typ av högintensitetsdischarge (HID)-lampa som producerar ljus genom en elektrisk båge genom en gasblandning av förädlat kvicksilver och metalhalider. Metalhalider är ämnen av metaller med brom eller jod. Metalhalidlampor har hög ljuseffektivitet, färgåtergivning och lång livslängd. De används vidt och bredt för allmänt belysningsändamål både inomhus och utomhus, såsom kommersiella, industriella och offentliga utrymmen, parkeringsplatser, idrottshallar, fabriker, detaljhandel och bostadssäkerhetsbelysning samt bilstrålkastare.

Vad är en metalhalidlampa?

En metalhalidlampa definieras som en elektrisk lampa som producerar ljus genom en elektrisk båge genom en gasblandning av förädlat kvicksilver och metalhalider. Den elektriska bågen skapas mellan två elektroder i ett litet fritt quartz- eller keramiskt bågelement, som är indragna i en större glasbulb som har en beläggning för att filtrera bort det ultraviolett ljus som produceras. Bågelementet fungerar under hög tryck på 4 till 20 atmosfärer och en hög temperatur på cirka 1000 K.

De metalhalider som används i lampan är vanligtvis natriumjodid, indiumjodid och talliumjodid. Dessa ämnen förbättrar effektiviteten och färgåtergivningen av ljuset genom att lägga till orange och röda till spektrumet från natrium-D-linjen och grönt till spektrumet från talliumlinjen när metalionerna joniserar. Det vanligaste metalhalidämnet som används är natriumjodid. Metalhaliderna hjälper också till att stabilisera bågen och minska lampans blinkande.

Metalhalidlampor har en hög ljuseffektivitet på cirka 75 till 100 lumen per watt, vilket är ungefär dubbelt så mycket som kvicksilverdamplampor och 3 till 5 gånger så mycket som glödlampor. De har också en hög färgåtergivningsindex (CRI) på 65 till 95, vilket betyder att de kan återge färger korrekt. Metalhalidlampor har en livslängd på 6 000 till 15 000 timmar, beroende på typ och effekt hos lampan.

Vem uppfinnade metalhalidlampor?

Metalhalidlampor uppfanns av Charles Proteus Steinmetz 1912, men de var inte kommersiellt tillgängliga förrän på 1960-talet. Dr. Reiling från General Electric var en av de pionjärer som utvecklade metalhalidlampor 1960. Han använde natriumjodid som metalladditiv i sin lampa. Senare experimenteerade andra forskare med olika metalhalider, såsom indiumjodid, talliumjodid, skandiumjodid och dysprosiumjodid.

Hur fungerar en metalhalidlampa?

En metalhalidlampa fungerar genom att skapa en elektrisk båge mellan två elektroder i ett bågelement som innehåller en gasblandning av förädlat kvicksilver och metalhalider. Bågelementet är anslutet till en elektronisk ballast som reglerar spänningen och strömmen som levereras till lampan.

När lampan slås på, producera ingen båge först eftersom gastrycket och temperaturen i bågelementet är för låga. För att starta lampan, skapar en hjälpselektrod eller en starthjälpselektrod nära en av huvudselektroder en initial diskontering mellan dem. En bimetallskiv växlar starthjälpselektroden till huvudselektroden just vid starten.

Den initiala diskonteringen värmer upp gasblandningen i bågelementet och joniserar en del av argongasen och kvicksilverdampen. Detta skapar en lågintensitetsbåge mellan huvudselektroder som gradvis ökar i ljusstyrka och temperatur när fler gasmolekyler joniseras.

När bågetemperaturen stiger, förångas metalhaliderna och diffuserar från väggen in i bågeströmmen. Sedan dekomponerar de och ger fria metaller och jodatomer. Metallatomerna producerar största delen av ljusutmatningen genom att emittéra synligt strålning när de återvänder till sitt grundtillstånd efter att ha blivit upphettade av den elektriska bågen.

De olika metalhaliderna förångar med olika hastigheter beroende på deras ångtryck och energinivåkonfiguration. Generellt sett förångar indiumjodid först och bildar en blå skyddsmantel runt kvicksilverbågen. Sedan förångar talliumjodid och bildar en gul skyddsmantel runt indiummanteln. Till sist förångar natriumjodid och lägger till orange och rött till spektrumet.

Lampan når sin fulla ljusutmatning efter omkring 5 minuter av uppvärmning. Under denna tid ändras färgtemperaturen och CRI:n på lampan när fler metalhalider förångar.

Vilka är komponenterna i en metalhalidlampa?

En metalhalidlampa består av flera komponenter som tillsammans producerar ljus. Dessa komponenter är:

• Glasbulb: Detta är den yttre omhöljet som omsluter bågelementet och skyddar det från luft och fukt. Den har också en beläggning för att filtrera bort det ultraviolett ljus som produceras av bågen.

• Bågelement: Detta är en liten fritt quartz- eller keramisk tub som innehåller elektroder och gasblandningen av förädlat kvicksilver och metalhalider. Det fungerar under hög tryck och temperatur.

• Elektroder: Detta är två tungstenstäänger som är sigillade i motsatta ändar av bågelementet. De skapar en elektrisk båge mellan sig när ström flyter genom dem.

• Starthjälpselektrod: Detta är en hjälpselektrod som är fastsatt vid en av huvudselektroder eller till en glasstam nära dem. Den skapar en initial diskontering mellan sig själv och en annan elektrod för att starta lampan. Starthjälpselektroden har en hög motstånd för att begränsa strömmen vid den initiala bågen.

• Glasstam: Detta är en glastub som ansluter bågelementet till lampan. Den håller också molybdendrartrådar som bär strömmen till elektroder.

• Molybdendrartrådar: Detta är tunna metalttrådar som är smältfastade i bågelementet och glasstammen. De är icke-magnetiska och har en hög smältpunkt. De överför strömmen till elektroder och sigillar bågelementet från luft och fukt.

• Bas: Detta är den delen av lampan som ansluter till socket eller lamphållare. Den kan ha olika former och storlekar beroende på typ och effekt på lampan. Några vanliga baser är E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s, och RX7s-24.

• Gasblandning: Detta är en kombination av argongas, kvicksilverdamp och metalhalider som fyller bågelementet. Argongasen hjälper till att starta lampan och bibehålla en låg bågespänning. Kvicksilverdampen ger största delen av ultraviolettstrålningen som upphettar metalatomerna. Metalhaliderna lägger till synligt strålning och förbättrar ljusets färgåtergivning.

Vilka är fördelarna och nackdelarna med metalhalidlampor?

Metalhalidlampor har många fördelar och nackdelar jämfört med andra typer av lampor. Några av dem är:

Fördelar

• Hög ljuseffektivitet: Metalhalidlampor kan producera mer ljus per watt än glö