Halogenidové výbojky: oblast vyzařujících kovů

Článek je věnován halogenidovým výbojkám, vlastnostem jejich konstrukce, provozu a použití.

Splnění termínu "Kovová halogenidová lampa", většina má asociace s žárovkou, její odrůda halogenového cyklu. Toto je nejběžnější mylná představa. Zvláště když po protestech chemiků změnili již zavedený název „halogenid kovu“ na „halogenid kovu“. Aniž bychom šli do jazykových sporů, souhlasíme, že budeme hovořit o jednom ze zástupců výbojek.

Tento zástupce je poněkud rozmarný, drahý a nebezpečný. Tyto světelné zdroje se však již více než čtyři desetiletí vyrábějí v širokém sortimentu předními světelnými společnostmi. Roční výroba halogenidových výbojek samotných OSRAM je více než 10 milionů kusů. Pokud k tomuto množství přidáme produkty General Electric a Philips, bude zřejmé, že tyto lampy jsou velmi žádané.

Co je pro tento typ žárovky pozoruhodné, když se spotřebitel udrží vysoké ceně a složitosti provozu? Odpověď je jednoduchá: při použití halogenidových výbojek je barevný obraz přenášen s minimálním zkreslením, nebo, jak říkají světlí technici, mají výbojky vysoký index podání barev.

Při sledování televizních programů nepřemýšlíme o tom, kolik triků je zapotřebí k tomu, aby obraz na barevné obrazovce vypadal přirozeně. Lidské oko má odlišnou citlivost na různé části spektra. Fotodetektory televizních kamer mají nelineární spektrální citlivost. Pokud přidáte další světelný zdroj se špatným barevným vykreslením, mohou se video inženýři ve studiích zbláznit. Koneckonců, i nyní jsou všichni lidé beze zbytku připraveni získat přirozenou barvu kůže.

Schopnost vyzařovat světlo ve viditelné oblasti, která je blízká spektru slunce, zajistila nezbytnost halogenidových výbojek. Konstrukce takových žárovek je podobná běžným žárovkám typu DRL (rtuťová zářivka) nebo sodík (v případě keramických hořáků). Ale radiační mechanismy jsou poněkud komplikovanější.

Než přejdeme k prvkům díla, stručně se podíváme na konstrukční prvky halogenidové výbojky (MGL). Srdcem lampy je výbojová komora, která je vyrobena z optického křemenného skla nebo keramiky. V případě keramiky se používá polycor. Polycor je polykrystalická alumina keramika, která je odolná vůči vysokým teplotám a agresivním alkalickým kovům.

Vypouštěcí komora (hořák) je umístěna ve vnější baňce vyrobené z wolframového skla, což umožňuje maximální koordinaci teplotního koeficientu expanze materiálu proudových vstupů s TCR sklem. Tvar vnějších žárovek je stejně rozmanitý jako u typů krytů lamp. Geometrie baněk je zpravidla dána konstrukcí svítidla, ve kterém bude MGL provozováno. Baňky eliptického tvaru a válcové, tzv. Design reflektoru, jsou běžné.

Schémata spínání jsou typická pro výbojky. Ale pro MGL, kromě elektromagnetických nebo elektronických předřadníků, je vyžadováno i žhářství. Pokusy o realizaci zapalovacího okruhu v MGL s křemenným hořákem pomocí pomocných elektrod selhaly. Po počátečním technologickém žíhání hořáků kondenzovaly přísady, které jej naplňovaly, ve zvláštním elektrodovém prostoru a zapalovací obvod se posunul. Spínací obvod MGL je proto podobný jako u sodíkových výbojek.

V návodu k použití světelné zdroje často je kladen požadavek na orientaci lamp s křemenným hořákem s výtokem pájecí zástrčky. Tento požadavek se obvykle vztahuje na žárovky pro použití ve zvláště náročných podmínkách a se dvěma zásuvkami. Zásuvky se závitovým typem E27 a E40 nejsou schopny zajistit tuto orientaci.

Význam tohoto požadavku spočívá v tom, že zátka (trubice, skrz kterou jsou hořáky odčerpávány a dávkovány) po odvápnění vyčnívá nad povrch a má nižší teplotu než hlavní povrch křemenného hořáku. I takové nepatrné narušení geometrie může ovlivnit procesy ve výboji a změnit barevné parametry lamp.

Při výrobě hořáku se kromě rtuti a argonu dávkuje tableta sestávající ze směsi tří kovových jodidů. Sloučeniny india, thallia a sodíku s jasnými emisními čarami v modré, zelené a žluté spektrální oblasti vedou k teplému bílému světlu.

Ale pouze za jedné podmínky: teplota nejchladnějšího bodu hořáku musí být během životnosti přesně stanovena, aby se zajistil parciální tlak každé komponenty ve výboji.

Tato teplota (a hlavní elektrické parametry výbojového oblouku) je určena množstvím rtuti, která se dávkuje do hořáku. Výboj oblouku se vyskytuje v nenasycených parách rtuti (veškerá rtuť se vypařuje) a nasycených parách emitujících nečistoty. Za takových podmínek způsobí nejmenší odchylka v geometrii hořáků nebo množství rtuti změnu teploty chladné zóny hořáku. Koncentrace každého kovu ve výboji a podle toho i spektrum lampy jsou narušeny.

Vysoký index podání barev halogenidové výbojky je výsledkem rovnováhy „na čepeli nože“: jakmile dojde k poškození vzájemného poměru každé součásti, stává se lampa nevhodnou pro další použití v kritických aplikacích. Osvětlení silnic nebo výrobních oblastí těmito lampami je drahé.

V jakých oblastech se neobejdete bez halogenidových výbojek? Především se jedná o studiové osvětlení, polygrafický a textilní průmysl. Pokud vezmeme v úvahu celou škálu aplikací, pak jde o oblékání oken, osvětlení uměleckých galerií a muzeí. Horní mez kapacit jsou světlometové systémy. Používají se pro architektonické osvětlení budov a staveb, stadiony, kariérní rozvoj osvětlení. Výkon lampy se pohybuje od 20 do 18 000 W, napájecí napětí je 220 a 380 V.

Bylo by zajímavé použít halogenidové výbojky v autosvětlech. Schopnost korigovat spektrum z teplé bílé na žlutou je srovnává s příznivým dopadem na xenonový výboj s chladnou bílou barvou. Překážkou je však poměrně dlouhá doba k dosažení provozního režimu lamp. Doba „posilovače“ je určena dobou zahřívání chladného bodu hořáku a pohybuje se od několika do deseti minut v závislosti na výkonu lampy.

Na závěr příběhu o tomto typu lampy chci varovat. Lampy MGL nebyly použity pro osvětlení domácnosti kvůli složitosti výkonových obvodů. Existuje však i další důvod, proč by se nikdy neměly používat v domácím sektoru. Složení hořáků zahrnuje kromě rtuti také sloučeninu thalia, jejíž toxicita výrazně převyšuje rtuť. Thallium a jeho sloučeniny jsou nejsilnější jed, který ovlivňuje nervový systém, ledviny atd.

Proto musíte být velmi opatrní v případech, kdy do vašich rukou spadne neznámý typ lampy. Vzhledem k prevalenci MGF je tato možnost skvělá a důsledky mohou být smutné.