Metalhalogen lampe

En metalhalogenlampe (MHL) er en af ​​typerne af højtryksgasudladningslamper ( GRL). Den adskiller sig fra andre GRL'er ved, at for at korrigere de spektrale karakteristika af en lysbueudledning i kviksølvdamp, doseres specielle strålingsadditiver (ID'er), som er halogenider af nogle metaller, ind i MGL-brænderen.

Terminologi

Indtil midten af ​​1970'erne. i indenlandsk belysningsteknik blev udtrykket "metalhalogenlampe" brugt, hvilket skyldtes navnet på de kemiske elementer i gruppe VII i det periodiske system  - "halogenider". I kemisk nomenklatur blev brugen af ​​dette udtryk anerkendt som forkert, da "halogen" i den bogstavelige oversættelse fra græsk er "saltlignende", og ordet " halogen " - bogstaveligt "salt", hvilket indikerer den høje kemiske aktivitet af disse stoffer og dannelsen i reaktioner med dem metalsalte. Derfor bruges i øjeblikket det russisksprogede udtryk "metalhalogenlampe", som er inkluderet i den russiske udgave af CIE International Lighting Dictionary . Brugen af ​​verbale krøblinge fra det engelske udtryk "metal halide lamp" ("metal halide", "metal halide") er uacceptabelt.

Ansøgning

MGL er en kompakt, kraftfuld og effektiv lyskilde (IS), som er meget udbredt i belysnings- og lyssignalenheder til forskellige formål. Hovedanvendelser: filmbelysning, utilitaristisk, dekorativ og arkitektonisk udendørsbelysning, billygter (såkaldt " xenon "), belysningsinstallationer (OU) af industrielle og offentlige bygninger, scene- og studiebelysning, OU til belysning af store åbne rum ( jernbanestationer) , stenbrud etc.), osv.belysning opampere .

Sådan virker det

MGL's lysende krop er et højtryksbueelektrisk udladningsplasma. I denne MGL ligner andre typer radar. Hovedelementet til påfyldning af udledningsrøret (DT) af MGL er en inert gas (som regel argon Ar) og kviksølv Hg. Ud over dem er der nogle metalhalogenider (udstrålende additiver - ID) til stede i påfyldningsgasmediet, normalt natriumiodid og scandiumiodid [1] . I kold tilstand kondenserer ID i form af en tynd film på RT'ens vægge. Ved en høj temperatur af lysbueudladningen opvarmes væggene, og disse forbindelser fordamper, dampe diffunderer ind i området af lysbueudladningssøjlen og nedbrydes til ioner. Som et resultat bliver ioniserede metalatomer exciterede og skaber optisk stråling (OR).

Hovedfunktionen af ​​den inerte gas, der fylder RT af MHL, som i andre kviksølv RL'er, er buffer, med andre ord letter gassen strømmen af ​​elektrisk strøm gennem RT ved dens lave temperatur, det vil sige på et tidspunkt, hvor det meste af kviksølvet og især ID , er stadig i flydende eller fast fase, og deres partialtryk er meget lille og utilstrækkeligt til udviklingen af ​​udledningen. Da RT'en opvarmes af strømmen, sker fordampningen af ​​kviksølv og ID, i forbindelse hermed ændres både de elektriske og lysparametre for lampen betydeligt - RT'ens elektriske modstand, lysstrømmen og emissionsspektret .

ID'et er valgt på en sådan måde, at "hullerne" i kviksølvemissionsspektret udfyldes for at opnå det nødvendige lampespektrum. I MGL'er, der anvendes til generel og lokal belysning, er det således nødvendigt at kompensere for manglen på rødt og gult lys i kviksølvspektret. I farve MGL'er er det nødvendigt at øge strålingsudbyttet i et givet snævert spektralområde. For MGL'er, der anvendes i fotokemiske eller fotofysiske processer, er det som regel nødvendigt at øge strålingsintensiteten i det nære ultraviolette område (UV-A) og området med synlig RI (violet) umiddelbart ved siden af ​​det.

Selve driftsprincippet for MGL blev foreslået i 1911 af C. Steinmetz , selvom man ved at tegne historiske analogier kan se en analogi i designet af "Auer-hætter", der bruges til at øge lysoutputtet fra petroleums- og gaslyskilder (IS) ).

Ligesom andre typer radar kræver MHL brug af specielle enheder for at starte udladningen. Som dem bruges enten hjælpeelektroder (tændings-) elektroder, der generelt ligner elektroderne på DRL-lamper, eller forvarmning af en af ​​elektroderne til temperaturen af ​​termionisk emission eller eksterne pulstændingsanordninger (IZU). Koordinering af parametrene (spændingsegenskaber, I–V-karakteristika) for strømforsyningen og lampen udføres ved hjælp af en ballast (ballast) , almindeligvis kaldet en ballast.

Som regel bruges en choker som et kontrolgear, nogle gange en step-up transformer med øget magnetisk dissipation af dens ferromagnetiske kerne, hvilket sikrer den indfaldende karakter af dens eksterne CVC. I sidstnævnte tilfælde antændes udladningen i MGL under påvirkning af en høj åben kredsløbsspænding i transformeren uden brug af andre tændingsanordninger.

Muligheden for en bred variation af MGL'ers spektrale og elektriske karakteristika, et bredt effektområde og høj lyseffektivitet bidrager til deres stadig bredere fordeling i forskellige belysningsinstallationer. MGL er en af ​​de mest lovende erstatninger for DRL-lamper, og på grund af strålingsspektret, der er mere gunstigt for menneskelig opfattelse, er det også natrium RLVD (NLVD).

Konstruktion

Grundlaget for MGL er RT (brænderen), normalt lavet af kvartsglas . I de senere år er MGL'er med RT lavet af specialkeramik blevet mere og mere udbredt. Fordelen ved keramiske brændere er deres højere varmebestandighed.

I de fleste MGL designs er brænderen placeret i en ekstern kolbe, som spiller en dobbelt rolle. For det første sikrer den ydre kolbe det normale termiske regime for RT, hvilket reducerer dets varmetab. For det andet fungerer kolbens glas som et lysfilter , som kraftigt afskærer brænderens hårde UV-stråling. Til fremstilling af eksterne MGL-kolber anvendes borosilikatglas , som er mekanisk og termisk stabilt, der tilhører gruppen af ​​wolframglas i henhold til temperaturkoefficienten for lineær udvidelse (TCLE).

MGL'er beregnet til brug i teknologiske processer har som udgangspunkt ikke en ekstern kolbe, hvilket skyldes behovet for effektiv udnyttelse af deres UV-stråling. For at reducere ozondannelsen bruges nogle gange ozonfrit kvartsglas til sådanne MGL'er, hvilket væsentligt dæmper outputtet fra 185-nm kviksølvresonanslinjen.

MHL kan fremstilles i enkelt- og dobbeltende (soffit) versioner (sidstnævnte er designet til kun at fungere i vandret position). Udvalget af baser, der anvendes, er ekstremt bredt og udvides konstant på grund af udviklingen af ​​nye lampemodeller designet til specifikke applikationer. Nogle modeller af lamper, hovedsagelig designet til at erstatte DRL-lamper, har et fosforlag på indersiden af ​​den ydre pære.

For at lette tændingen af ​​MGL'en sørger nogle RT-designs for installation af en eller to hjælpeelektroder (tændings-) -  svarende til designet af DRL -lamper . Imidlertid er brugen af ​​denne metode i MHL vanskelig af en række årsager på grund af de særlige forhold ved den kemiske sammensætning af RT-fyldningen. Som regel er strømforsyningen til sidstnævnte i MGL'er udstyret med en tændingselektrode slukket ved hjælp af en termisk kontakt efter tænding i hovedudladningsbrænderen og dens opvarmning. Tændingen af ​​MGL ved hjælp af IZU er mere udbredt.

Ordninger for inklusion i det elektriske netværk

MGL-strømmens skarpe afhængighed af spændingen over den kræver inkorporering af et strømbegrænsende element (PRA) i serie med lampen. De fleste MGL'er er designet til at arbejde med serielle forkoblinger til DRL-lamper med passende effekt (hvis der ikke er specielle tændere i pæren, er en IZU-installation påkrævet i sådanne kredsløb). Der findes MGL'er til at arbejde med forkoblinger, både DRL og HPS. Der er også forkoblinger af specielle designs med step-up autotransformere eller transformere med øget magnetisk dissipation eller med indbygget IZU, der kombinerer funktionerne strømbegrænsning og starttænding af lampen.

Processen med at varme op og gå ind i driftstilstanden for MGL er ledsaget af betydelige ændringer i lampestrømmen og spændingen på den, og der stilles særlige krav til design af ballasten og IZU, som adskiller sig væsentligt fra kravene til kontroludstyr til DRL og højtryksnatriumlamper. ID-fordampning under opvarmningen af ​​MGL gør det sandsynligt, at lampen vil gå ud på grund af en utilstrækkelig høj spænding over den.

Ekstremt farlig for MHL er akustisk resonans (AR), som opstår, når lampen drives af en vekselstrøm af en bestemt frekvens (i det akustiske område). Årsagen til forekomsten af ​​AR er, at når strømretningen ændres, slukker lysbuen og lyser igen med en stigning i spændingen. I dette tilfælde opstår der på grund af en skarp ændring i tryk i udledningsområdet en akustisk bølge, som reflekteres fra brænderens vægge. Ved en bestemt frekvensværdi opstår et resonansfænomen. AR-frekvensen afhænger af lampebrænderens geometriske dimensioner og lydhastigheden i den (det vil sige af trykket i øjeblikket). Konsekvenserne af akustisk resonans er ustabilitet af lampen, spontan slukning og i værste fald fysisk ødelæggelse af brænderen. Dette fænomen komplicerer designet af højfrekvente elektroniske forkoblinger til MGL'er. Som en af ​​metoderne til bekæmpelse af AR anvendes frekvensmodulation med et tilfældigt signal. Til laveffektlamper anvendes ensrettet (pulserende) strøm med succes.

Kortvarige afbrydelser i strømforsyningen får MGL til at gå ud. Stærke vibrationer kan føre til det samme resultat, især farligt for lamper med en lang lysbue, der fungerer i vandret position. Til genantændelse skal MGL'en køle af, så damptrykket i den og følgelig RT'ens gennemslagsspænding falder. For at belyse særligt kritiske objekter, hvor afbrydelser er uacceptable, anvendes hurtige genoptændingsballaster. I dem opnås tændingen af ​​en varm MHL ved at levere kraftigere tændingsimpulser med en amplitude på op til 30-60 kV. Denne tilstand accelererer ødelæggelsen af ​​lampeelektroder betydeligt, desuden kræver den brug af bedre isolering af strømførende dele og bruges derfor sjældent.

Brændende farvetemperatur

Oprindeligt blev MGL'er brugt i stedet for kviksølvlamper de steder, hvor det var nødvendigt at skabe lys, der var tæt på naturligt i sine egenskaber, på grund af det faktum, at disse lamper udsender hvidt lys (kviksølvlamper udsender lys med en stor blanding af blåt lys ). Men på nuværende tidspunkt er forskellen mellem spektrene for disse typer lamper ikke så signifikant. Nogle metalhalogenlamper kan producere meget rent hvidt dagslys med et farvegengivelsesindeks på mere end 90.

MGL'er er i stand til at udsende lys med en farvetemperatur på mellem 2500 K (gult lys) til 20.000 K (blåt lys). Nogle typer specielle lamper er blevet skabt til at udsende det spektrum, som planter (bruges i drivhuse, drivhuse osv.) eller dyr (bruges i akvariebelysning) skal bruge. Det skal dog huskes, at på grund af tilstedeværelsen af ​​tolerancer og standardafvigelser i fabriksproduktionen af ​​lamper, kan farveegenskaberne for lamper ikke specificeres med 100% nøjagtighed. I henhold til ANSI-standarder måles farveegenskaberne for metalhalogenlamper desuden efter 100 timers brænding (såkaldt eksponering). Derfor vil disse lampers farveegenskaber ikke være som specificeret, før lampen har været udsat for denne eksponering.

De største uoverensstemmelser med de angivne specifikationsdata er for lamper med "forvarme"-startteknologi (±300 K). Lamper produceret ved hjælp af den nyeste "pulsstart"-teknologi har forbedret deres overensstemmelse med de deklarerede egenskaber, som et resultat af hvilken afvigelsen er fra 100 til 200 K. De elektriske egenskaber for netforsyningen, såvel som på grund af afvigelser i lamperne selv, kan også påvirke lampernes farvetemperatur. I tilfælde af at den strøm, der leveres til lampen, ikke har tilstrækkelig effekt, vil den have en lavere fysisk temperatur, og dens lys vil være "koldt" (med mere blåt lys, hvilket vil gøre dem meget lig kviksølvlamper). Dette fænomen opstår på grund af det faktum, at en lysbue med en utilstrækkelig høj temperatur ikke vil være i stand til fuldstændigt at fordampe og ionisere ID, hvilket giver lampens lys en varm nuance (gule og røde farver), på grund af hvilket lysspektret ioniseret kviksølv vil dominere i lampespektret. Det samme fænomen observeres også under lampens opvarmning, når pæren endnu ikke har nået driftstemperaturen, og ID'erne ikke er fuldstændig ioniseret.

For lamper drevet af for høj spænding er det modsatte sandt, men denne situation er mere farlig på grund af muligheden for en eksplosion af den indre pære på grund af dens overophedning og forekomsten af ​​overtryk i den. Derudover ændrer deres farveegenskaber sig ofte over tid, når der bruges metalhalogenlamper. I store belysningsinstallationer, der bruger metalhalogenlamper, adskiller alle lamper sig ofte markant i farveegenskaber.

Typer og deres betegnelser

MGL-effektområdet starter fra snesevis af watt og når 10–20 kW. De mest populære er de lamper, der bruges i udendørs belysning OS (enkeltende 70, 150, 250, 400, 1000, 2000 W og spotlights 70 og 150 W).

Enkeltende lamper betegnes henholdsvis med forkortelsen SE (enkeltende) og dobbeltsidede med forkortelsen DE (dobbeltende). Lamper med en ensidig base skrues som regel ind i fatningen ved hjælp af gevindet på sokkelen (de har den såkaldte Edison base). Lamper med dobbeltsidet sokkel skal indsættes i fatninger placeret på begge sider af det anvendte armatur.

Konvektionsstrømmene af metalhalogenider i plasmaet i MGL-buen afhænger af tyngdekraftens retning og påvirker i væsentlig grad fordelingen af ​​energifluxen, der forlader MGL-brænderen. [2] [3] Derfor er metalhalogenlamper følsomme over for den position, de er installeret i. Lamper er kun designet til at fungere i en bestemt retning. Lamper mærket "universal" kan dog betjenes i enhver position, selvom hvis de betjenes i en ikke-lodret position, vil den forventede levetid og lysudbytte blive reduceret. For at opnå den bedste ydeevne ved brug af en lampe i tilfælde af, at dens orientering er kendt på forhånd, er det nødvendigt at vælge ikke en universallampe, men en tilsvarende lampe til denne position.

Forskellige koder bruges til at angive den anbefalede orientering af lampen, som den skal betjenes i (f.eks. U = universal, BH = base vandret, BUD = base op/ned osv.). Når du bruger lamper i vandret position, er det bedst at pege næsen på den indre pære (såkaldt nippel) opad.

I ANSI-systemet begynder MHL-betegnelsen med bogstavet "M", efterfulgt af en numerisk kodning, der angiver lampens elektriske egenskaber, samt den tilsvarende type ballast (bogstavet "H" bruges til at betegne kviksølvudladningslamper , og bogstavet "S" bruges til at betegne natriumlamper). "). Efter den numeriske kodning følger to bogstaver, der angiver lampens størrelse, dens form, samt belægningstype osv. med undtagelse af farven. Efter denne betegnelse kan producenten eventuelt tilføje alle numeriske eller alfabetiske koder for at vise oplysninger, der ikke vises af ANSI-betegnelsessystemet, såsom lampeeffekt og lampefarve. For valget af ballast er kun bogstavet "M" og den følgende numeriske kodning vigtige. For eksempel angiver ANSI-koden M59-PJ-400 en lampe, der kun fungerer med M59 type forkoblinger. Lamper fra europæiske producenter produceres efter europæiske standarder, som i nogle tilfælde afviger lidt fra ANSI-standarder.

En anden betegnelse, man ofte støder på, når man vælger en MGL, er forkortelsen HQI. Denne forkortelse er et varemærke tilhørende OSRAM og henviser til en speciel type lampe produceret af dette firma. Men med tiden begyndte denne forkortelse at blive kaldt MGL af enhver producent, inklusive dem med en dobbeltsidet base. Europæiske MGL'er overholder ikke nøjagtigt ANSI-standarder og fungerer ved forskellige strøm- og spændingsværdier. I de fleste tilfælde kan den direkte europæiske analog af ANSI-lampen ikke bruges med den amerikanske ballast, derfor er det nødvendigt at vælge den passende ballast mærket HQI for at arbejde med denne type lampe. For eksempel bærer forkoblingerne M80 og M81 også HQI-betegnelsen og bruges med henholdsvis 150W og 250W lamper.

Flasker

Betegnelsen for kolberne består af et bogstav/bogstaver, der angiver deres form, og en numerisk kode, der i ottendedele af en tomme angiver den størst mulige diameter af kolben. For eksempel angiver markering E17, at lampen er ellipseformet med en maksimal diameter på 17/8 eller 2 1/8 tommer .

Kolbebogstavbetegnelser: BT (Bulbous Tubular) - bulbous tubular, E eller ED (Ellipsoidal) - ellipsoidal, ET (Ellipsoidal Tubular) - ellipsoidal tubular, PAR (Parabolic) - parabolisk, R (Reflector) - refleks, T (Tubular ) er rørformet.

Noter

  1. ↑ Flesch, Peter. Lys- og lyskilder: højintensive  udladningslamper . - Springer, 2006. - S. 45-46. — ISBN 3-540-32684-7 .
  2. ↑ Borodin V.I., Luizova L.A., Khakhaev A.D., Trukhacheva V.A. Undersøgelse af tidsmæssige og rumlige fordelinger af parametrene for et multikomponent højtryks lukket lysbueplasma. - Petrozavodsk: Interuniversitet. Lør. Optics of inhomogeneous media., 1981. - S. 117-141 .
  3. ↑ Borodin V.I. Konvektion i kviksølvbueudledninger med let ioniserbare urenheder. - Moscow: Thermal Physics of High Temperatures., 1982. - T. 20 , no. 3 . - S. 443-446 .

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier