หลอดไฟฮาโลเจนโลหะ: คู่มือฉบับสมบูรณ์
หลอดไฟฮาไลด์โลหะเป็นประเภทหนึ่งของหลอดไฟความเข้มสูง (HID) ที่ผลิตแสงโดยใช้อาร์กไฟฟ้าผ่านสารผสมแก๊สของปรอทและฮาไลด์โลหะที่ระเหิด เกลือโลหะคือสารประกอบของโลหะกับบรอมีนหรือไอโอดีน หลอดไฟฮาไลด์โลหะมีประสิทธิภาพการให้แสงสูง การแสดงผลสีที่ดี และอายุการใช้งานยาวนาน หลอดไฟเหล่านี้ถูกใช้อย่างกว้างขวางสำหรับการใช้งานแสงสว่างทั่วไปทั้งภายในและภายนอกอาคาร เช่น สถานที่พาณิชย์ อุตสาหกรรม และสาธารณะ ลานจอดรถ สนามกีฬา โรงงาน ร้านค้าปลีก ตลอดจนแสงสว่างเพื่อความปลอดภัยในบ้านและไฟหน้ารถยนต์
หลอดไฟฮาไลด์โลหะคืออะไร?
หลอดไฟฮาไลด์โลหะได้นิยามว่าเป็นหลอดไฟที่ผลิตแสงโดยใช้อาร์กไฟฟ้าผ่านสารผสมแก๊สของปรอทและฮาไลด์โลหะที่ระเหิด อาร์กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นระหว่างสองอิเล็กโทรดภายในหลอดอาร์กขนาดเล็กที่ทำจากควอตซ์หรือเซรามิกที่หลอมรวมกัน ซึ่งถูกบรรจุอยู่ภายในหลอดแก้วขนาดใหญ่ที่มีการเคลือบเพื่อกรองรังสีอัลตราไวโอเลตที่เกิดขึ้น หลอดอาร์กทำงานภายใต้แรงดันสูง 4 ถึง 20 บรรยากาศ และอุณหภูมิสูงประมาณ 1000 K
ฮาไลด์โลหะที่ใช้ในหลอดไฟคือไอโอดีนโซเดียม ไอโอดีนอินเดียม และไอโอดีนทาลเลียม สารประกอบเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและการแสดงผลสีของแสงโดยการเพิ่มสีส้มและแดงในสเปกตรัมจากเส้น D ของโซเดียม และสีเขียวในสเปกตรัมจากเส้นทาลเลียมเมื่อไอออนโลหะถูกกระตุ้น สารประกอบฮาไลด์โลหะที่ใช้มากที่สุดคือไอโอดีนโซเดียม ฮาไลด์โลหะยังช่วยในการคงความเสถียรของอาร์กและลดการกระพริบของแสง
หลอดไฟฮาไลด์โลหะมีประสิทธิภาพการให้แสงสูงประมาณ 75 ถึง 100 ลูเมนต่อวัตต์ ซึ่งเป็นสองเท่าของหลอดไฟปรอทไอน้ำและ 3 ถึง 5 เท่าของหลอดไฟไส้ หลอดไฟเหล่านี้ยังมีดัชนีการเรนเดอร์สี (CRI) สูง 65 ถึง 95 ซึ่งหมายความว่าสามารถจำลองสีได้อย่างแม่นยำ หลอดไฟฮาไลด์โลหะมีอายุการใช้งาน 6,000 ถึง 15,000 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับประเภทและกำลังวัตต์ของหลอดไฟ
ใครคือผู้ประดิษฐ์หลอดไฟฮาไลด์โลหะ?
หลอดไฟฮาไลด์โลหะถูกประดิษฐ์โดย Charles Proteus Steinmetz ในปี 1912 แต่ไม่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์จนถึงทศวรรษ 1960 ดร. Reiling จาก General Electric เป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกที่พัฒนาหลอดไฟฮาไลด์โลหะในปี 1960 เขาใช้ไอโอดีนโซเดียมเป็นสารเติมโลหะในหลอดไฟของเขา ต่อมา นักวิจัยคนอื่น ๆ ทดลองใช้ฮาไลด์โลหะต่าง ๆ เช่น ไอโอดีนอินเดียม ไอโอดีนทาลเลียม ไอโอดีนสแคนเดียม และไอโอดีนไดโปรซิอุม
หลอดไฟฮาไลด์โลหะทำงานอย่างไร?
หลอดไฟฮาไลด์โลหะทำงานโดยการสร้างอาร์กไฟฟ้าระหว่างสองอิเล็กโทรดภายในหลอดอาร์กที่บรรจุสารผสมแก๊สของปรอทและฮาไลด์โลหะที่ระเหิด หลอดอาร์กเชื่อมต่อกับบอลัสต์ไฟฟ้า ที่ควบคุมแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหลอดไฟ
เมื่อเปิดหลอดไฟ จะไม่มีอาร์กไฟฟ้าเกิดขึ้นทันทีเนื่องจากแรงดันและอุณหภูมิภายในหลอดอาร์กต่ำเกินไป ในการเริ่มต้นหลอดไฟ อิเล็กโทรดเสริมหรืออิเล็กโทรดเริ่มต้นใกล้อิเล็กโทรดหลักจะสร้างการปล่อยประจุระหว่างกัน สวิตช์สองโลหะสั้นวงจรอิเล็กโทรดเริ่มต้นกับอิเล็กโทรดหลักในเวลาที่เริ่มต้น
การปล่อยประจุเริ่มต้นจะทำให้สารผสมแก๊สภายในหลอดอาร์กอุ่นขึ้นและไอโอนิไซส์บางส่วนของแก๊สอาร์กอนและไอน้ำปรอท ซึ่งสร้างอาร์กที่มีความเข้มต่ำระหว่างอิเล็กโทรดหลักที่ค่อยๆ เพิ่มความสว่างและอุณหภูมิเมื่อมีโมเลกุลแก๊สมากขึ้นที่ไอโอนิไซส์.
เมื่ออุณหภูมิอาร์กเพิ่มขึ้น ฮาไลด์โลหะระเหิดและกระจายจากผนังเข้าสู่กระแสอาร์ก แล้วแยกออกและให้โลหะและอะตอมไอโอดีนอะตอม อะตอมโลหะส่วนใหญ่สร้างแสงโดยการปล่อยรังสีที่มองเห็นได้เมื่อกลับสู่สถานะพื้นฐานหลังจากถูกกระตุ้นโดยอาร์กไฟฟ้า
ฮาไลด์โลหะต่าง ๆ ระเหิดในอัตราที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับแรงดันไอและความตั้งค่าระดับพลังงาน ทั่วไปแล้ว ไอโอดีนอินเดียมระเหิดเป็นอันดับแรกและสร้างชั้นสีฟ้ารอบอาร์กปรอท ต่อมา ไอโอดีนทาลเลียมระเหิดและสร้างชั้นสีเหลืองรอบชั้นอินเดียม สุดท้าย ไอโอดีนโซเดียมระเหิดและเพิ่มสีส้มและแดงในสเปกตรัม
หลอดไฟจะถึงความสว่างสูงสุดหลังจากอุ่นเครื่องประมาณ 5 นาที ระหว่างเวลานี้ อุณหภูมิสีและ CRI ของหลอดไฟเปลี่ยนแปลงเมื่อมีฮาไลด์โลหะระเหิดเพิ่มขึ้น
ส่วนประกอบของหลอดไฟฮาไลด์โลหะคืออะไร?
หลอดไฟฮาไลด์โลหะประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่างที่ทำงานร่วมกันเพื่อผลิตแสง ส่วนประกอบเหล่านี้คือ
หลอดแก้ว: นี่คือเปลือกนอกที่ครอบคลุมหลอดอาร์กและปกป้องจากอากาศและความชื้น มันยังมีการเคลือบเพื่อกรองรังสีอัลตราไวโอเลตที่เกิดจากอาร์ก
หลอดอาร์ก: นี่คือหลอดควอตซ์หรือเซรามิกขนาดเล็กที่บรรจุอิเล็กโทรดและสารผสมแก๊สของปรอทและฮาไลด์โลหะที่ระเหิด มันทำงานภายใต้แรงดันและอุณหภูมิสูง
อิเล็กโทรด: นี่คือแท่งทังสเตนสองแท่งที่ถูกปิดผนึกเข้ากับปลายตรงข้ามของหลอดอาร์ก พวกเขาสร้างอาร์กไฟฟ้าระหว่างกันเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
อิเล็กโทรดเริ่มต้น: นี่คืออิเล็กโทรดเสริมที่ติดอยู่กับอิเล็กโทรดหลักหรือติดอยู่กับลำแก้วใกล้กับอิเล็กโทรดหลัก มันสร้างการปล่อยประจุระหว่างตัวเองและอิเล็กโทรดอีกตัวหนึ่งเพื่อเริ่มต้นหลอดไฟ อิเล็กโทรดเริ่มต้นมีความต้านทานสูงเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้าในขณะเริ่มต้นอาร์ก
ลำแก้ว: นี่คือหลอดแก้วที่เชื่อมต่อหลอดอาร์กกับฐานของหลอดไฟ มันยังคงตำแหน่งของสายโมลิบดีนัมที่นำกระแสไฟฟ้าไปยังอิเล็กโทรด
สายโมลิบดีนัม: นี่คือสายโลหะบาง ๆ ที่ถูกหลอมรวมเข้ากับหลอดอาร์กและลำแก้ว พวกมันไม่ใช่แม่เหล็กและมีจุดหลอมเหลวสูง พวกมันส่งกระแสไฟฟ้าไปยังอิเล็กโทรดและปิดผนึกหลอดอาร์กจากอากาศและความชื้น
ฐาน: นี่คือส่วนของหลอดไฟที่เชื่อมต่อกับซ็อกเก็ตหรือฐานหลอดไฟ มันสามารถมีรูปร่างและขนาดที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับประเภทและกำลังวัตต์ของหลอดไฟ ฐานที่พบบ่อยคือ E26, E39, G12, G8.5, GX10, RX7s, และ RX7s-24
สารผสมแก๊ส: นี่คือการผสมผสานของแก๊สอาร์กอน ไอน้ำปรอท และฮาไลด์โลหะที่บรรจุในหลอดอาร์ก แก๊สอาร์กอนช่วยในการเริ่มต้นหลอดไฟและรักษาแรงดันอาร์กต่ำ ไอน้ำปรอทให้รังสีอัลตราไวโอเลตส่วนใหญ่ที่กระตุ้นอะตอมโลหะ ฮาไลด์โลหะเพิ่มรังสีที่มองเห็นได้และปรับปรุงการแสดงผลสีของแสง
