Lampy metalohalogenkowe: obszar emisji metali

Artykuł poświęcony jest lampom metalohalogenkowym, cechom ich konstrukcji, działania i zastosowania.

Spełnienie terminu „Lampa metalohalogenkowa”, większość ma skojarzenia z żarówką, jej odmiana cyklu halogenowego. To jest najczęstsze nieporozumienie. Zwłaszcza, gdy po protestach chemików zmienili już ustaloną nazwę „metalohalogenek” na „metalohalogenek”. Bez wchodzenia w spory językowe zgadzamy się, że będziemy rozmawiać o jednym z przedstawicieli lamp wyładowczych.

Ten przedstawiciel jest raczej kapryśny, drogi i niebezpieczny. Niemniej jednak od ponad czterech dekad takie źródła światła są wytwarzane w szerokim asortymencie przez wiodące firmy oświetleniowe. Roczna produkcja lamp metalohalogenkowych przez samą firmę OSRAM wynosi ponad 10 milionów sztuk. Jeśli do tej kwoty dodamy produkty General Electric i Philips, stanie się jasne, że takie lampy są bardzo poszukiwane.

Co jest niezwykłego w tego rodzaju lampach, jeśli konsument znosi wysoką cenę i złożoność działania? Odpowiedź jest prosta: w przypadku stosowania lamp metalohalogenkowych obraz kolorowy jest przesyłany przy minimalnym zniekształceniu lub, jak mówią technicy oświetlenia, lampy mają wysoki wskaźnik oddawania barw.

Oglądając programy telewizyjne, nie zastanawiamy się, ile sztuczek potrzeba, aby obraz na kolorowym ekranie wyglądał naturalnie. Ludzkie oko ma różną wrażliwość na różne części spektrum. Fotodetektory kamer telewizyjnych mają nieliniową czułość widmową. Jeśli dodasz kolejne źródło światła o słabym renderowaniu kolorów, inżynierowie wideo w studiach mogą zwariować. W końcu nawet teraz wszyscy ludzie są wymyśleni, aby uzyskać naturalny kolor skóry.

Zdolność do emitowania światła w obszarze widzialnym, który znajduje się w bliskim spektrum słońca, zapewniła niezbędność lamp metalohalogenkowych. Konstrukcja takich lamp jest podobna do tradycyjnych lamp typu DRL (fluorescencyjna rtęć) lub sód (w przypadku palników ceramicznych). Ale mechanizmy promieniowania są nieco bardziej skomplikowane.

Zanim przejdziemy do funkcji dzieła, krótko rozważamy cechy projektu lampy metalohalogenkowe (MGL). Sercem lampy jest komora wyładowcza wykonana z optycznego szkła kwarcowego lub ceramiki. W przypadku ceramiki stosuje się polikor. Polycor to polikrystaliczny ceramiczny tlenek glinu odporny na wysokie temperatury i agresywne metale alkaliczne.

Komorę wyładowczą (palnik) umieszcza się w zewnętrznej kolbie wykonanej ze szkła wolframowego, co pozwala na maksymalną koordynację współczynnika temperaturowego rozszerzalności materiału wejściowych prądów ze szkłem TCR. Kształt zewnętrznych żarówek jest tak różnorodny, jak rodzaje trzonków lamp. Z reguły geometria kolb podyktowana jest konstrukcją oprawy, w której będzie działać MGL. Kolby o kształcie eliptycznym i cylindrycznym, tak zwana konstrukcja reflektora, są powszechne.

Schematy przełączania są typowe dla lamp wyładowczych. Ale w przypadku MGL oprócz stateczników elektromagnetycznych lub elektronicznych wymagane jest również urządzenie podpalające. Próby zrealizowania obwodu zapłonowego w MGL z palnikiem kwarcowym przy użyciu elektrod pomocniczych nie powiodły się. Po wstępnym wyżarzeniu technologicznym palników, wypełniające go dodatki skondensowały się w dodatkowej przestrzeni elektrod, a obwód zapłonowy został zablokowany. Dlatego obwód przełączający MGL jest podobny do obwodu lamp sodowych.

W instrukcji dla nich źródła światła często wymagane jest ustawienie lamp z palnikiem kwarcowym z wylewem wtyku lutowniczego. Zazwyczaj ten wymóg dotyczy lamp do stosowania w szczególnie wymagających warunkach i z dwoma gniazdami. Gniazda z gwintowanymi typami E27 i E40 nie są w stanie zapewnić takiej orientacji.

Znaczenie tego wymogu polega na tym, że korek (rura, przez którą wypompowywane są palniki i dozowane) po wylutowaniu wystaje ponad powierzchnię i ma niższą temperaturę niż główna powierzchnia palnika kwarcowego. Nawet tak niewielkie naruszenie geometrii może wpłynąć na procesy w wyładowaniu i zmienić parametry kolorów lamp.

Podczas produkcji palnika, oprócz rtęci i argonu, dozowana jest tabletka składająca się z mieszaniny trzech jodków metali. Związki indu, talu i sodu, z jasnymi liniami emisji w obszarach widma niebieskiego, zielonego i żółtego, dają ciepłe białe światło.

Ale tylko pod jednym warunkiem: temperatura najzimniejszego punktu palnika musi być ściśle określona podczas okresu użytkowania, aby zapewnić ciśnienie cząstkowe każdego elementu na wylocie.

Ta temperatura (i główne parametry elektryczne łuku wyładowczego) jest określona przez ilość rtęci dozowanej do palnika. Wyładowanie łukowe występuje w nienasyconych oparach rtęci (cała rtęć odparowuje) i nasyconych oparach emitujących zanieczyszczenia. W takich warunkach najmniejsze odchylenie w geometrii palników lub ilość rtęci powoduje zmianę temperatury zimnej strefy palnika. Stężenie każdego metalu w wyładowaniu i odpowiednio widmo lampy są zaburzone.

Wysoki wskaźnik oddawania barw lampy metalohalogenkowej jest wynikiem równowagi „na ostrzu noża”: gdy tylko stosunek wzajemny każdego elementu zostanie zerwany, lampa staje się nieodpowiednia do dalszego użycia w krytycznych zastosowaniach. Oświetlenie takich dróg lub obszarów produkcji takimi lampami jest drogie.

W jakich obszarach nie można obejść się bez lamp metalohalogenkowych? Przede wszystkim jest to oświetlenie studyjne, poligraficzne i tekstylne. Jeśli weźmiemy pod uwagę pełen zakres zastosowań, to jest to dekoracja okien, oświetlenie galerii sztuki i muzeów. Górną granicą wydajności są systemy naświetlaczy. Służą do oświetlenia architektonicznego budynków i budowli, stadionów, rozwoju kariery oświetleniowej. Moc lampy wynosi od 20 do 18000 W, napięcie zasilania wynosi 220 i 380 V.

Interesujące byłoby zastosowanie metalohalogenkowych lamp w reflektorach samochodowych. Zdolność korekcji widma od ciepłej bieli do żółci porównuje je korzystnie z wyładowaniem ksenonowym z jego chłodnym białym kolorem. Ale przeszkodą jest dość długi czas, aby osiągnąć tryb pracy lamp. „Czas przyspieszania” zależy od okresu nagrzewania się zimnego punktu palnika i wynosi od kilku do dziesięciu minut, w zależności od mocy lampy.

Kończąc historię o tego typu lampach, chcę ostrzec. Lampy MGL nie były używane do oświetlenia domowego ze względu na złożoność obwodów energetycznych. Ale jest jeszcze jeden powód, dla którego nigdy nie powinny być stosowane w sektorze krajowym. W skład palników oprócz rtęci wchodzi związek talu, którego toksyczność znacznie przewyższa rtęć. Tal i jego związki są najsilniejszą trucizną atakującą układ nerwowy, nerki itp.

Dlatego musisz zachować szczególną ostrożność w przypadkach, gdy nieznany typ lampy wpada w twoje ręce. Ze względu na rozpowszechnienie MGF, ta możliwość jest świetna, a konsekwencje mogą być smutne.