Halogen-Metalldampflampen: Bereich der emittierenden Metalle

Der Artikel befasst sich mit Metallhalogenidlampen, den Merkmalen ihrer Konstruktion, ihres Betriebs und ihrer Anwendung.

Den Begriff erfüllen "Halogen-Metalldampflampe", die meisten haben Assoziationen mit einer Glühlampe, seine Halogenzyklus-Sorte. Dies ist das häufigste Missverständnis. Besonders wenn sie nach den Protesten der Chemiker den bereits etablierten Namen „Metallhalogenid“ in „Metallhalogenid“ änderten. Ohne auf sprachliche Streitigkeiten einzugehen, sind wir uns einig, dass wir über einen der Vertreter von Entladungslampen sprechen werden.

Dieser Vertreter ist ziemlich launisch, teuer und gefährlich. Dennoch werden solche Lichtquellen seit mehr als vier Jahrzehnten von führenden Beleuchtungsunternehmen in einem breiten Sortiment hergestellt. Allein von OSRAM werden jährlich mehr als 10 Millionen Metallhalogenidlampen hergestellt. Wenn wir die Produkte von General Electric und Philips zu dieser Menge hinzufügen, wird deutlich, dass solche Lampen sehr gefragt sind.

Was ist für diesen Lampentyp bemerkenswert, wenn der Verbraucher den hohen Preis und die Komplexität des Betriebs in Kauf nimmt? Die Antwort ist einfach: Bei Verwendung von Halogen-Metalldampflampen wird ein Farbbild mit minimaler Verzerrung übertragen, oder, wie Lichttechniker sagen, Lampen haben einen hohen Farbwiedergabeindex.

Beim Anschauen von Fernsehprogrammen denken wir nicht darüber nach, wie viele Tricks erforderlich sind, damit das Bild auf dem Farbbildschirm natürlich aussieht. Das menschliche Auge hat eine unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Teilen des Spektrums. Die Fotodetektoren von Fernsehkameras haben ihre nichtlineare spektrale Empfindlichkeit. Wenn Sie eine weitere Lichtquelle mit schlechter Farbwiedergabe hinzufügen, können Videoingenieure in den Studios verrückt werden. Schließlich sind auch jetzt noch alle Menschen geschminkt, um eine natürliche Hautfarbe zu erhalten.

Die Fähigkeit, Licht im sichtbaren Bereich zu emittieren, der im Spektrum nahe an der Sonne liegt, stellte die Unentbehrlichkeit von Halogen-Metalldampflampen sicher. Das Design solcher Lampen ähnelt herkömmlichen Lampen vom Typ DRL (Quecksilber fluoreszierend) oder Natrium (bei Keramikbrennern). Die Strahlungsmechanismen sind jedoch etwas komplizierter.

Bevor wir zu den Merkmalen der Arbeit übergehen, betrachten wir kurz die Gestaltungsmerkmale Halogen-Metalldampflampen (MGL). Das Herzstück der Lampe ist eine Entladungskammer aus optischem Quarzglas oder Keramik. Bei Keramik wird Polycor verwendet. Polycor ist eine polykristalline Aluminiumoxidkeramik, die gegen hohe Temperaturen und aggressive Alkalimetalle beständig ist.

Die Entladungskammer (Brenner) befindet sich in einem Außenkolben aus Wolframglas, der eine maximale Koordination des Temperaturausdehnungskoeffizienten des Materials der Stromeingänge mit TCR-Glas ermöglicht. Die Form der äußeren Lampen ist so unterschiedlich wie die Arten der Lampenkappen. Die Geometrie der Kolben wird in der Regel durch das Design der Leuchte bestimmt, in der die MGL betrieben wird. Üblich sind elliptische und zylindrische Flaschen, das sogenannte Spotlight-Design.

Schaltschemata sind typisch für Entladungslampen. Für MGL ist jedoch neben elektromagnetischen oder elektronischen Vorschaltgeräten auch ein Brandstiftungsgerät erforderlich. Versuche, einen Zündkreis in einer MGL mit einem Quarzbrenner unter Verwendung von Hilfselektroden zu realisieren, schlugen fehl. Nach dem anfänglichen technologischen Tempern der Brenner kondensierten die Additive, die sie füllten, im zusätzlichen Elektrodenraum und der Zündkreis wurde überbrückt. Daher ist die MGL-Schaltschaltung ähnlich der für Natriumdampflampen.

In der Bedienungsanleitung dazu Lichtquellen häufig wird eine Ausrichtung für die Ausrichtung von Lampen mit einem Quarzbrenner mit dem Auslauf des Lötstopfens angegeben. Typischerweise gilt diese Anforderung für Lampen für den Einsatz unter besonders anspruchsvollen Bedingungen und mit zwei Fassungen. Buchsen mit Gewindetypen E27 und E40 können diese Ausrichtung nicht bieten.

Die Bedeutung dieser Anforderung besteht darin, dass der Stopfen (das Rohr, durch das die Brenner abgepumpt und dosiert werden) nach dem Entlöten über die Oberfläche hinausragt und eine niedrigere Temperatur als die Hauptoberfläche des Quarzbrenners aufweist. Selbst eine solche geringfügige Verletzung der Geometrie kann die Prozesse in der Entladung beeinflussen und die Farbparameter der Lampen ändern.

Bei der Herstellung des Brenners wird zusätzlich zu Quecksilber und Argon eine Tablette dosiert, die aus einer Mischung von drei Metalliodiden besteht. Verbindungen von Indium, Thallium und Natrium mit hellen Emissionslinien im blauen, grünen und gelben Spektralbereich führen zu warmweißem Licht.

Aber nur unter einer Bedingung: Die Temperatur des kältesten Punktes des Brenners muss während der Lebensdauer streng bestimmt werden, um den Partialdruck jeder Komponente im Auslass sicherzustellen.

Diese Temperatur (und die wichtigsten elektrischen Parameter des Entladungslichtbogens) wird durch die Menge an Quecksilber bestimmt, die in den Brenner dosiert wird. Die Lichtbogenentladung erfolgt in ungesättigten Quecksilberdämpfen (alles Quecksilber verdampft) und gesättigten Dämpfen emittierender Verunreinigungen. Unter solchen Bedingungen bewirkt die kleinste Abweichung in der Geometrie der Brenner oder der Quecksilbermenge eine Änderung der Temperatur der kalten Zone des Brenners. Die Konzentration jedes Metalls in der Entladung und dementsprechend das Spektrum der Lampe werden gestört.

Ein hoher Farbwiedergabeindex einer Halogen-Metalldampflampe ist das Ergebnis der Waage „auf der Messerklinge“: Sobald das gegenseitige Verhältnis jeder Komponente gebrochen ist, ist die Lampe für die weitere Verwendung in kritischen Anwendungen ungeeignet. Das Beleuchten von Straßen oder Produktionsbereichen mit solchen Lampen ist teuer.

In welchen Bereichen kann man nicht auf Halogen-Metalldampflampen verzichten? Dies ist vor allem die Studiobeleuchtungs-, Druck- und Textilindustrie. Wenn wir das gesamte Anwendungsspektrum betrachten, dann ist dies Schaufensterdekoration, Beleuchtung von Kunstgalerien und Museen. Die Obergrenze der Kapazitäten sind Flutlichtsysteme. Sie werden für die architektonische Beleuchtung von Gebäuden und Bauwerken, Stadien und die berufliche Entwicklung der Beleuchtung eingesetzt. Die Lampenleistung reicht von 20 bis 18000 W, die Versorgungsspannung beträgt 220 und 380 V.

Es wäre interessant, Halogen-Metalldampflampen in Autoscheinwerfern zu verwenden. Die Fähigkeit, das Spektrum von warmweiß bis gelb zu korrigieren, vergleicht sie günstig mit der Xenonentladung mit ihrer kühlen weißen Farbe. Das Hindernis ist jedoch ziemlich lang, um den Betriebsmodus der Lampen zu erreichen. Die „Booster-Zeit“ wird durch die Aufwärmzeit des Kaltpunkts des Brenners bestimmt und liegt je nach Lampenleistung zwischen einigen und zehn Minuten.

Zum Abschluss der Geschichte über diesen Lampentyp möchte ich eine Warnung aussprechen. MGL-Lampen wurden aufgrund der Komplexität der Stromkreise nicht für die Haushaltsbeleuchtung verwendet. Es gibt aber noch einen anderen Grund, warum sie niemals im heimischen Sektor eingesetzt werden sollten. Die Zusammensetzung der Brenner enthält neben Quecksilber eine Thalliumverbindung, deren Toxizität Quecksilber deutlich übersteigt. Thallium und seine Verbindungen sind das stärkste Gift, das das Nervensystem, die Nieren usw. beeinflusst.

Daher müssen Sie äußerst vorsichtig sein, wenn ein unbekannter Lampentyp in Ihre Hände fällt. Aufgrund der Verbreitung von MGF ist diese Möglichkeit groß und die Folgen können traurig sein.