Metallihalogenidilamppu

Metallihalogenidilamppu (MHL) on yksi korkeapainekaasupurkauslamppujen ( GRL ) tyypeistä. Se eroaa muista GRL:istä siinä, että elohopeahöyryn kaaripurkauksen spektriominaisuuksien korjaamiseksi MGL-polttimeen annostellaan erityisiä säteileviä lisäaineita (IDs), jotka ovat joidenkin metallien halogenideja .

Terminologia

1970-luvun puoliväliin asti. kodin valaistustekniikassa käytettiin termiä "metallihalogenidilamppu", mikä johtui jaksollisen järjestelmän ryhmän VII kemiallisten alkuaineiden nimestä  - "halogenidit". Kemiallisessa nimikkeistössä tämän termin käyttö tunnustettiin virheelliseksi, koska "halogeeni" kirjaimellisessa käännöksessä kreikasta on "suolan kaltainen" ja sana " halogeeni " - kirjaimellisesti "suola", mikä osoittaa näiden korkean kemiallisen aktiivisuuden. aineet ja metallisuolojen muodostuminen reaktioissa niiden kanssa. Siksi tällä hetkellä käytetään venäjänkielistä termiä "metallihalogenidilamppu", joka sisältyy CIE International Lighting Dictionary -sanakirjan venäläiseen painokseen . Englanninkielisen termin "metallihalogenidilamppu" ("metallihalogenidi", "metallihalogenidi") sanallisia rampauksia ei voida hyväksyä.

Sovellus

MGL on kompakti, tehokas ja tehokas valonlähde (IS), jota käytetään laajasti valaistus- ja valosignaalilaitteissa eri tarkoituksiin. Pääsovellukset: elokuvavalaistus, utilitaarinen, koristeellinen ja arkkitehtoninen ulkovalaistus, auton ajovalot (ns. " xenon "), teollisuus- ja julkisten rakennusten valaistusasennukset (OU), lava- ja studiovalaistus, OU suurten avoimien tilojen ( rautatieasemat ) valaistukseen , louhokset jne.), urheilutilojen jne.valaistus opampeissa .

Kuinka se toimii

MGL:n valorunko on korkeapaineinen kaarisähköpurkausplasma. Tässä MGL on samanlainen kuin muun tyyppiset tutkat. Pääelementti MGL:n purkausputken (DT) täyttämiseksi on inertti kaasu (yleensä argon Ar) ja elohopea Hg. Niiden lisäksi täyttökaasuväliaineessa on joitakin metallihalogenideja (säteilylisäaineita - ID), yleensä natriumjodidia ja skandiumjodidia [ 1] . Kylmässä tilassa ohuen kalvon muodossa oleva ID tiivistyy RT:n seinille. Valokaaripurkauksen korkeassa lämpötilassa seinät kuumenevat ja nämä yhdisteet haihtuvat, höyryt diffundoituvat kaaripurkauskolonnin alueelle ja hajoavat ioneiksi. Tämän seurauksena ionisoidut metalliatomit virittyvät ja luovat optista säteilyä (OR).

MHL:n RT:n täyttävän inertin kaasun päätehtävä, kuten muissakin elohopea-RL:issä, on puskuri, toisin sanoen kaasu helpottaa sähkövirran kulkua RT:n läpi sen alhaisessa lämpötilassa, eli silloin, kun suurin osa elohopeasta ja erityisesti ID , ovat edelleen nestemäisessä tai kiinteässä faasissa ja niiden osapaine on hyvin pieni ja riittämätön purkauksen kehittymiseen. Kun RT lämmitetään virralla, tapahtuu elohopean ja ID:n haihtumista, minkä yhteydessä sekä lampun sähkö- että valoparametrit muuttuvat merkittävästi - RT:n sähkövastus, valovirta ja emissiospektri .

ID valitaan siten, että se täyttää "aukot" elohopean emissiospektrissä tarvittavan lampun spektrin saamiseksi. Näin ollen yleis- ja paikallisvalaistukseen käytettävissä MGL:issä on tarpeen kompensoida punaisen ja keltaisen valon puute elohopean spektrissä. Värillisissä MGL:issä on tarpeen lisätä säteilyn tuottoa tietyllä kapealla spektrialueella. Valokemiallisissa tai valofysikaalisissa prosesseissa käytettävien MGL:ien osalta on yleensä tarpeen lisätä säteilyn intensiteettiä lähellä ultraviolettialuetta (UV-A) ja näkyvän RI:n (violetti) alueella välittömästi sen vieressä.

MGL:n toimintaperiaatetta ehdotti vuonna 1911 C. Steinmetz , vaikka historiallisia analogioita piirtämällä voidaan nähdä analogia "Auer caps" -mallissa, jota käytetään lisäämään kerosiini- ja kaasuvalolähteiden valotehoa (IS). ).

Kuten muutkin tutkatyypit, MHL vaatii erikoislaitteiden käyttöä purkauksen aloittamiseksi. Niissä käytetään joko apu- (sytytys)elektrodeja, jotka ovat rakenteeltaan yleensä samanlaisia ​​kuin DRL-lamppujen elektrodeja, tai yhden elektrodin esilämmitystä termionisen emission lämpötilaan tai ulkoisia pulssisytytyslaitteita (IZU). Teholähteen ja lampun parametrien (jänniteominaisuudet, I–V-ominaisuudet) koordinointi suoritetaan käyttämällä liitäntälaitetta (liitäntälaite) , jota yleisesti kutsutaan liitäntälaiteeksi.

Ohjauslaitteena käytetään pääsääntöisesti kuristinta, joskus porrasmuuntajaa , jolla on lisääntynyt ferromagneettisen ytimen magneettinen hajoaminen, mikä varmistaa sen ulkoisen CVC:n sattuvan luonteen. Jälkimmäisessä tapauksessa MGL:ssä oleva purkaus sytytetään muuntajan korkean avoimen piirin jännitteen vaikutuksesta ilman muita sytytyslaitteita.

MGL:iden spektri- ja sähköominaisuuksien laaja vaihtelu, laaja tehoalue ja korkea valotehokkuus myötävaikuttavat niiden yhä laajempaan jakautumiseen erilaisissa valaistusasennuksissa. MGL on yksi lupaavimmista DRL-lamppujen korvikkeista, ja ihmisen havainnointikykyä suosivan säteilyspektrin ansiosta se on myös natrium-RLVD (NLVD).

Rakentaminen

MGL:n perusta on RT (poltin), joka on yleensä valmistettu kvartsilasista . Viime vuosina erikoiskeramiikasta valmistetut RT:llä varustetut MGL:t ovat yleistyneet yhä enemmän. Keraamisten polttimien etuna on niiden korkeampi lämmönkestävyys.

Useimmissa MGL-malleissa poltin on sijoitettu ulkoiseen pulloon, jolla on kaksi roolia. Ensinnäkin ulompi pullo varmistaa RT:n normaalin lämpötilan vähentäen sen lämpöhäviötä. Toiseksi, pullon lasi toimii valosuodattimena , joka katkaisee voimakkaasti polttimen kovan UV-säteilyn. Ulkoisten MGL-pullojen valmistukseen käytetään boorisilikaattilasia , joka on mekaanisesti ja termisesti stabiili ja joka kuuluu volframilasien ryhmään lineaarisen laajenemiskertoimen (TCLE) mukaan.

Teknologisissa prosesseissa käytettäväksi tarkoitetuissa MGL:issä ei pääsääntöisesti ole ulkoista pulloa, mikä johtuu niiden UV-säteilyn tehokkaan käytön tarpeesta. Otsonin muodostumisen vähentämiseksi tällaisissa MGL:issä käytetään joskus otsonitonta kvartsilasia, mikä vaimentaa merkittävästi 185 nm:n elohopearesonanssilinjan lähtöä.

MHL:ää voidaan valmistaa yksi- ja kaksipäisinä (soffit) versioina (jälkimmäiset on suunniteltu toimimaan vain vaaka-asennossa). Käytettyjen jalustojen valikoima on erittäin laaja ja se laajenee jatkuvasti uusien, tiettyihin sovelluksiin suunniteltujen lamppumallien kehityksen myötä. Joissakin lamppumalleissa, jotka on suunniteltu pääasiassa korvaamaan DRL-lamppuja, on loisteainekerros ulomman polttimon sisäpuolella.

MGL:n syttymisen helpottamiseksi joissakin RT-malleissa on mahdollisuus asentaa yksi tai kaksi apu (sytytys) elektrodia  - samanlainen kuin DRL -tyyppisten lamppujen malli . Tämän menetelmän käyttö MHL:ssä on kuitenkin vaikeaa useista syistä johtuen RT-täytteen kemiallisen koostumuksen erityispiirteistä. Pääsääntöisesti sytytyselektrodilla varustetuissa MGL:issä jälkimmäisen virransyöttö katkaistaan ​​lämpökoskettimella pääpurkauspolttimen sytytyksen ja sen lämpenemisen jälkeen. MGL:n sytytystä IZU:n avulla käytetään laajemmin.

Sähköverkkoon liittämisen kaaviot

MGL-virran jyrkkä riippuvuus sen yli olevasta jännitteestä edellyttää virtaa rajoittavan elementin (PRA) sisällyttämistä sarjaan lampun kanssa. Useimmat MGL:t on suunniteltu toimimaan sopivan tehon DRL-lamppujen sarjaliitäntälaitteiden kanssa (jos lampun polttimossa ei ole erityisiä sytyttimiä, tällaisissa piireissä vaaditaan IZU-asennus). Sekä DRL- että HPS-liitäntälaitteiden kanssa työskentelemiseen on olemassa MGL-laitteita. Saatavilla on myös erikoisrakenteisia liitäntälaitteita, joissa on tehostettuja automuuntajia tai muuntajia , joilla on lisääntynyt magneettinen häviö tai sisäänrakennettu IZU, jotka yhdistävät lampun virranrajoitus- ja sytytystoiminnot.

Lämpenemisprosessiin ja MGL:n toimintatilaan siirtymiseen liittyy merkittäviä muutoksia lampun virrassa ja jännitteessä, ja liitäntälaitteen ja IZU:n suunnittelulle asetetaan erityisiä vaatimuksia, jotka eroavat merkittävästi DRL- ja korkeapainenatriumlamppujen ohjauslaitteita koskevista vaatimuksista. ID-haihtuminen MGL:n lämmityksen aikana tekee todennäköiseksi, että lamppu sammuu sen yli olevan riittämättömän korkean jännitteen vuoksi.

Äärimmäisen vaarallinen MHL:lle on akustinen resonanssi (AR), joka syntyy, kun lamppu saa virtaa tietyn taajuuden vaihtovirrasta (akustisella alueella). Syynä AR:n esiintymiseen on se, että kun virran suunta muuttuu, kaari sammuu ja syttyy jälleen jännitteen kasvaessa. Tässä tapauksessa purkausalueen paineen jyrkän muutoksen vuoksi syntyy akustinen aalto, joka heijastuu polttimen seinistä. Tietyllä taajuusarvolla tapahtuu resonanssiilmiö. AR-taajuus riippuu lampun polttimen geometrisista mitoista ja siinä olevan äänen nopeudesta (eli sen hetkisestä paineesta). Akustisen resonanssin seurauksia ovat lampun epävakaus, spontaani sammuminen ja pahimmassa tapauksessa polttimen fyysinen tuhoutuminen. Tämä ilmiö vaikeuttaa korkeataajuisten elektronisten liitäntälaitteiden suunnittelua MGL:ille. Yhtenä AR:n torjuntamenetelmänä käytetään taajuusmodulaatiota satunnaisella signaalilla. Pienitehoisissa lampuissa tasasuunnattua (sykkivää) virtaa käytetään onnistuneesti.

Lyhytaikaiset virransyötön katkokset aiheuttavat MGL:n sammumisen. Voimakas tärinä voi johtaa samaan lopputulokseen, mikä on erityisen vaarallista vaaka-asennossa toimiville pitkäkaareisille lampuille. Uudelleensytytystä varten MGL:n on jäähdyttävä niin, että sen höyrynpaine ja vastaavasti RT:n läpilyöntijännite laskevat. Erityisen kriittisten kohteiden valaisemiseen, joissa keskeytyksiä ei voida hyväksyä, käytetään nopeita uudelleensytytyslaitteita. Niissä kuuman MHL:n sytytys saavutetaan syöttämällä tehokkaampia sytytyspulsseja, joiden amplitudi on jopa 30–60 kV. Tämä tila nopeuttaa merkittävästi lamppuelektrodien tuhoutumista, lisäksi se edellyttää virtaa kuljettavien osien paremman eristyksen käyttöä, ja siksi sitä käytetään harvoin.

Palava värilämpötila

Aluksi MGL-lamppuja käytettiin elohopealamppujen sijasta niissä paikoissa, joissa oli tarpeen luoda valoa, joka oli ominaisuuksiltaan lähellä luonnollista, koska nämä lamput lähettävät valkoista valoa (elohopealamput lähettävät valoa suurella sinisen valon sekoituksella ). Tällä hetkellä ero näiden lamppujen spektrien välillä ei kuitenkaan ole niin merkittävä. Jotkut metallihalogenidilamput voivat tuottaa erittäin puhdasta valkoista päivänvaloa, jonka värintoistoindeksi on yli 90.

MGL:t pystyvät lähettämään valoa, jonka värilämpötila vaihtelee välillä 2500 K (keltainen valo) 20 000 K (sininen valo). Tietyntyyppisiä erikoislamppuja on luotu säteilemään kasvien (käytetään kasvihuoneissa, kasvihuoneissa jne.) tai eläinten (käytetään akvaariovalaistuksessa) tarvitsemaa spektriä. On kuitenkin pidettävä mielessä, että lamppujen tehdastuotannossa esiintyvien toleranssien ja standardipoikkeamien vuoksi lamppujen väriominaisuuksia ei voida määrittää 100% tarkkuudella. Lisäksi ANSI-standardien mukaan metallihalogenidilamppujen väriominaisuudet mitataan 100 tunnin palamisen jälkeen (ns. valotus). Siksi näiden lamppujen väriominaisuudet eivät ole määritellyt ennen kuin lamppu on altistettu tälle valolle.

Suurimmat erot ilmoitettujen spesifikaatiotietojen kanssa ovat lampuissa, joissa on "esilämmitys" -käynnistystekniikka (±300 K). Uusimmalla "pulssikäynnistys"-tekniikalla valmistetut lamput ovat parantaneet vaatimustenmukaisuuttaan ilmoitettujen ominaisuuksien kanssa, minkä seurauksena ero on 100 - 200 K. Verkkosyötön sähköiset ominaisuudet sekä lamppujen poikkeamat itse, voivat myös vaikuttaa lamppujen värilämpötilaan. Mikäli lampulle syötetyssä tehossa ei ole riittävästi tehoa, sen fyysinen lämpötila on alhaisempi ja sen valo on "kylmää" (enemmän sinistä valoa, mikä tekee niistä hyvin samanlaisia ​​kuin elohopealamput). Tämä ilmiö johtuu siitä, että kaari, jonka lämpötila on riittämättömän korkea, ei pysty täysin haihtumaan ja ionisoimaan ID:tä, mikä antaa lampun valolle lämpimän sävyn (keltaiset ja punaiset värit), minkä vuoksi valon spektri on valoisampi. ionisoitu elohopea hallitsee lampun spektriä. Sama ilmiö havaitaan myös lampun lämpenemisen aikana, jolloin lampun polttimo ei ole vielä saavuttanut käyttölämpötilaansa ja ID:t eivät ole täysin ionisoituneet.

Liian korkealla jännitteellä toimivien lamppujen kohdalla tilanne on päinvastoin, mutta tämä tilanne on vaarallisempi, koska sisäpolttimo voi räjähtää sen ylikuumenemisen ja ylipaineen esiintymisen vuoksi. Lisäksi metallihalogenidilamppuja käytettäessä niiden väriominaisuudet muuttuvat usein ajan myötä. Suurissa valaistusasennuksissa, joissa käytetään metallihalogenidilamppuja, kaikki lamput eroavat usein merkittävästi väriominaisuuksiltaan.

Tyypit ja niiden nimitykset

MGL:n tehoalue alkaa kymmenistä wateista ja on 10–20 kW. Suosituimpia ovat ulkovalaistuksessa käytettävät valaisimet (yksipäiset 70, 150, 250, 400, 1000, 2000 W ja kohdevalot 70 ja 150 W).

Yksipäiset lamput on merkitty lyhenteellä SE (single-ended) ja kaksipuoleiset vastaavasti lyhenteellä DE (double-ended). Yksipuolisella pohjalla varustetut lamput ruuvataan pääsääntöisesti kantaan pohjassa olevan kierteen avulla (niillä on ns. Edison-jalusta). Kaksipuoleisella pohjalla varustetut lamput on asetettava käytettävän valaisimen molemmilla puolilla oleviin pistorasioihin.

Metallihalogenidien konvektiovirrat MGL-kaaren plasmassa riippuvat painovoiman suunnasta ja vaikuttavat merkittävästi MGL-polttimesta lähtevän energiavirran jakautumiseen. [2] [3] Siksi metallihalogenidilamput ovat herkkiä asennuspaikalle. Lamput on suunniteltu toimimaan vain tietyssä asennossa. "Universal"-merkinnällä varustettuja lamppuja voidaan kuitenkin käyttää missä tahansa asennossa, vaikka käyttöiän odote ja valoteho lyhenevät, jos niitä käytetään ei-pystyasennossa. Parhaan suorituskyvyn saamiseksi käytettäessä lamppua, jos sen suunta tiedetään etukäteen, ei ole tarpeen valita yleislamppu, vaan vastaava lamppu tähän asentoon.

Erilaisia ​​koodeja käytetään osoittamaan lampun suositeltua asentoa, jossa sitä tulisi käyttää (esim. U = universaali, BH = vaakasuora pohja, BUD = pohja ylös/alas jne.). Käytettäessä lamppuja vaakasuorassa asennossa on parasta suunnata sisemmän polttimon kärki (ns. nippa) ylöspäin.

ANSI-järjestelmässä MHL-merkintä alkaa kirjaimella "M", jota seuraa numeerinen koodaus, joka osoittaa lampun sähköiset ominaisuudet sekä vastaavan liitäntälaitteen tyypin (kirjainta "H" käytetään merkitsemään elohopeapurkauslamppuja , ja kirjainta "S" käytetään osoittamaan natriumlamppuja). Numeerisen koodin jälkeen seuraa kaksi kirjainta, jotka osoittavat lampun koon, muodon sekä pinnoitteen tyypin jne. väriä lukuun ottamatta. Tämän merkinnän jälkeen valmistaja voi valinnaisesti lisätä numeerisia tai aakkoskoodeja näyttääkseen tietoja, joita ANSI-merkintäjärjestelmä ei näytä, kuten lampun tehon ja lampun värin. Liitäntälaitteen valinnassa vain kirjain "M" ja seuraava numeerinen koodaus ovat tärkeitä. Esimerkiksi ANSI-koodaus M59-PJ-400 tarkoittaa lamppua, joka toimii vain M59-tyypin liitäntälaitteiden kanssa. Eurooppalaisten valmistajien lamput valmistetaan eurooppalaisten standardien mukaisesti, jotka joissain tapauksissa poikkeavat hieman ANSI-standardeista.

Toinen MGL:ää valittaessa usein esiintyvä nimitys on lyhenne HQI. Tämä lyhenne on OSRAM :n tavaramerkki ja viittaa tämän yrityksen valmistamaan erikoislamppuun. Mutta ajan myötä tätä lyhennettä alettiin kutsua minkä tahansa valmistajan MGL:ksi, mukaan lukien ne, joilla on kaksipuolinen pohja. Eurooppalaiset MGL:t eivät täsmälleen noudata ANSI-standardeja ja toimivat eri virta- ja jännitearvoilla. Useimmissa tapauksissa ANSI-lampun suoraa eurooppalaista analogia ei voida käyttää amerikkalaisen liitäntälaitteen kanssa, joten tämäntyyppisen lampun kanssa työskentelyyn on valittava sopiva liitäntälaite, jossa on merkintä HQI. Esimerkiksi M80- ja M81-liitäntälaitteilla on myös HQI-merkintä, ja niitä käytetään 150 W:n ja 250 W:n lamppujen kanssa.

Pullot

Pullojen nimitys koostuu kirjaimesta/kirjaimista, jotka osoittavat niiden muodon, ja numerokoodista, joka ilmaisee tuuman kahdeksasosissa pullon suurimman mahdollisen halkaisijan. Esimerkiksi merkintä E17 osoittaa, että lamppu on ellipsoidimainen, ja sen enimmäishalkaisija on 17/8 tai 2 1/8 tuumaa .

Pullon kirjainmerkinnät: BT (Bulbous Tubular) - sipulimainen putkimainen, E tai ED (Ellipsoidinen) - ellipsoidinen, ET (Ellipsoidinen putkimainen) - ellipsoidinen putkimainen, PAR (Parabolic) - parabolinen, R (Reflector) - heijastus, T (Tubular ) on putkimainen.

Muistiinpanot

  1. ↑ Flesch, Peter. Valo ja valonlähteet: korkean intensiteetin  purkauslamput . - Springer, 2006. - S. 45-46. — ISBN 3-540-32684-7 .
  2. ↑ Borodin V.I., Luizova L.A., Khakhaev A.D., Trukhacheva V.A. Monikomponenttisen korkeapaineisen suljetun kaariplasman parametrien ajallisten ja spatiaalisten jakaumien tutkiminen. - Petroskoi: Yliopistojen välinen. la Optics of inhomogenous media., 1981. - S. 117-141 .
  3. ↑ Borodin V.I. Konvektio elohopeakaaripurkauksissa, joissa on helposti ionisoituvia epäpuhtauksia. - Moskova: High Temperatures Thermal Physics., 1982. - T. 20 , no. 3 . - S. 443-446 .

Kirjallisuus

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat