Lămpi cu halogenuri metalice: zona de emitere a metalelor

Articolul este dedicat lămpilor cu halogenuri metalice, caracteristicile proiectării, funcționării și aplicării lor.

Îndeplinirea termenului "Lampa cu halogenură de metal", majoritatea au asocieri cu o lampă incandescentă soi de ciclu halogen. Acum aceasta este cea mai frecventă concepție greșită. Mai ales când, după protestele chimiștilor, au schimbat numele deja consacrat „halură de metal” în „halură de metal”. Fără a intra în dispute lingvistice, suntem de acord că vom vorbi despre unul dintre reprezentanții lămpilor cu descărcare.

Acest reprezentant este destul de capricios, scump și periculos. Cu toate acestea, de mai bine de patru decenii, astfel de surse de lumină au fost produse într-o gamă largă de companii de iluminat de top. Producția anuală de lămpi cu halogenuri de metal numai de OSRAM este de peste 10 milioane de unități. Dacă adăugăm produsele de la General Electric și Philips la această cantitate, va deveni clar că astfel de lămpi au o cerere semnificativă.

Ce este remarcabil pentru acest tip de lampă dacă consumatorul pune prețul ridicat și complexitatea de funcționare? Răspunsul este simplu: atunci când folosiți lămpi cu halogenuri metalice, o imagine color este transmisă cu o distorsiune minimă sau, după cum spun tehnicienii de iluminat, lămpile au un indice ridicat de redare a culorilor.

Urmărind programe de televiziune, nu ne gândim la câte trucuri sunt necesare pentru a face imaginea de pe ecranul culorilor să pară naturală. Ochiul uman are o sensibilitate diferită la diferite părți ale spectrului. Fotodetectoarele camerelor de televiziune au sensibilitatea lor spectrală neliniară. Dacă adăugați o altă sursă de lumină cu o redare redusă a culorilor, atunci inginerii video din studiouri pot înnebuni. Până la urmă, chiar și acum toți oamenii sunt alcătuiți fără a obține o culoare naturală a pielii.

Capacitatea de a emite lumină în regiunea vizibilă, care este aproape în spectru de soare, a furnizat ireparabilitatea lămpilor cu halogenuri metalice. Proiectarea unor astfel de lămpi este similară cu lămpile convenționale de tipul DRL (fluorescent mercur) sau sodiu (în cazul arzătoarelor ceramice). Dar mecanismele de radiație sunt ceva mai complicate.

Înainte de a trece la caracteristicile lucrării, avem în vedere pe scurt caracteristicile de proiectare lămpi cu halogenuri de metal (MGL). Inima lămpii este o cameră de descărcare, care este realizată din sticlă optică de cuarț sau ceramică. În cazul ceramicii se folosește policor. Polycor este o ceramică de alumină policristalină care este rezistentă la temperaturi ridicate și metale alcaline agresive.

Camera de descărcare (arzătorul) este plasată într-un balon extern din sticlă de wolfram, care permite coordonarea maximă a coeficientului de temperatură de expansiune a materialului intrărilor curente cu sticla TCR. Forma becurilor exterioare este la fel de variată ca tipurile de capace ale lămpii. De regulă, geometria baloanelor este dictată de proiectarea corpului de iluminat în care va fi acționat MGL. Flacile de formă eliptică și cilindrică, așa-numitul design al luminii reflectoarelor, sunt comune.

Schemele de comutare sunt tipice pentru lămpile cu descărcare. Dar pentru MGL, pe lângă balasturile electromagnetice sau electronice, este necesar și un dispozitiv incendiar. Încercările de realizare a unui circuit de aprindere într-un MGL cu un arzător de cuarț folosind electrozi auxiliari au eșuat. După recoacerea tehnologică inițială a arzătoarelor, aditivii care o umplu condensau în spațiul suplimentar al electrozilor și circuitul de aprindere a fost evitat. Prin urmare, circuitul de comutare MGL este similar cu cel al lămpilor cu sodiu.

În manualul de instrucțiuni pentru acestea surse de lumină adesea este necesară o cerință pentru orientarea lămpilor cu un arzător de cuarț cu orificiul dopului de lipit. În mod obișnuit, această cerință se aplică lămpilor utilizate în condiții deosebit de solicitante și cu două prize. Soclurile cu tipurile filetate E27 și E40 nu pot oferi această orientare.

Înțelesul acestei cerințe este acela că dopul (tubul prin care sunt pompate și dozate arzătoarele) după deselectare iese deasupra suprafeței și are o temperatură mai mică decât suprafața principală a arzătorului de cuarț. Chiar și o astfel de încălcare ușoară a geometriei poate afecta procesele din descărcare și poate modifica parametrii de culoare ai lămpilor.

La fabricarea arzătorului, pe lângă mercur și argon, este dozat un comprimat format dintr-un amestec de trei ioduri metalice. Compușii de indiu, taliu și sodiu, cu linii de emisie strălucitoare în regiunile spectrale albastre, verzi și galbene, rezultă în lumină albă caldă.

Dar numai într-o singură condiție: temperatura punctului cel mai rece al arzătorului trebuie să fie strict determinată pe durata de viață pentru a asigura presiunea parțială a fiecărui component din descărcare.

Această temperatură (și principalii parametri electrici ai arcului de descărcare) este determinată de cantitatea de mercur care este dozată în arzător. Descărcarea arcului are loc în vaporii de mercur nesaturați (tot mercurul se evaporă) și vaporii saturați ai impurităților care emit. În astfel de condiții, cea mai mică abatere din geometria arzătoarelor sau cantitatea de mercur determină o schimbare a temperaturii zonei reci a arzătorului. Concentrația fiecărui metal din descărcare și, în consecință, spectrul lămpii sunt perturbate.

Un indice ridicat de redare a culorii unei lămpi cu halogenuri metalice este rezultatul echilibrului „pe lama cuțitului”: de îndată ce raportul reciproc al fiecărui component este rupt, lampa devine improprie pentru utilizarea ulterioară în aplicații critice. Iluminarea drumurilor sau a zonelor de producție cu astfel de lămpi este costisitoare.

În ce zone nu se poate face fără lămpi cu halogenură de metal? În primul rând, aceasta este industria de iluminat, imprimerie și textile. Dacă luăm în considerare gama completă de aplicații, atunci este vorba de dressing-ul ferestrelor, iluminarea galeriilor de artă și a muzeelor. Limita superioară a capacităților este sistemele de iluminare. Sunt utilizate pentru iluminarea arhitecturală a clădirilor și structurilor, stadioanelor, pentru iluminarea dezvoltării carierei. Puterea lămpii este cuprinsă între 20 și 18000 W, tensiunea de alimentare este de 220 și 380 V.

Ar fi interesant să folosiți lămpi cu halogenură de metal în farurile auto. Posibilitatea de a corecta spectrul de la alb cald la galben le compară favorabil cu descărcarea de xenon cu culoarea sa albă rece. Dar obstacolul este un timp destul de lung pentru a ajunge la modul de funcționare al lămpilor. „Timpul de rapel” este determinat de perioada de încălzire a punctului de frig al arzătorului și variază de la câteva la zece minute, în funcție de puterea lămpii.

Încheind povestea despre acest tip de lampă, vreau să fac un avertisment. Lămpile MGL nu au fost utilizate pentru iluminarea casnică datorită complexității circuitelor de alimentare. Există însă un alt motiv pentru care acestea nu ar trebui utilizate niciodată în sectorul intern. Compoziția arzătoarelor, pe lângă mercur, include un compus de taliu, a cărui toxicitate depășește semnificativ mercurul. Taliul și compușii săi sunt cea mai puternică otravă care afectează sistemul nervos, rinichii etc.

Prin urmare, trebuie să fii extrem de atent în cazurile în care un tip de lampă necunoscut îți cade în mâini. Datorită prevalenței MGF, această posibilitate este mare, iar consecințele pot fi triste.