Metallhalogenidlampen – Typen, Eigenschaften, Anwendungen, Vorteile
Unter Metallhalogenidlampen (MGL) versteht man Hochdruck-Gasentladungsquellen. Während des Betriebs der Lampe entsteht die Bogenentladung in Quecksilberdampf in einer inerten Argonatmosphäre, während das Spektrum durch spezielle emittierende Zusätze – Halogenide einiger Metalle – bestimmt wird.
Halogenide wie Scandium- und Natriumiodide unterstützen die Entladung und reagieren nicht mit dem Quarzglas des Kolbens. Während die Lampe kalt ist, kondensieren die Halogenide in Form eines dünnen Films an den Wänden der Entladungsröhre (Brenner). Mit steigender Temperatur verdampfen die Halogenide, vermischen sich mit dem Quecksilberdampf im Entladungsbereich und zerfallen in Ionen . Dadurch werden ionisierte Atome angeregt strahlt sichtbares Licht aus.
Der Brenner besteht aus Quarzglas oder Keramik und der äußere Schutzkolben besteht aus Borosilikatglas (mit Ausnahme der mechanischen Schutzfunktion schneidet der Kolben das ultraviolette Licht aus dem Spektrum ab).
Bei einigen industriellen MGL-Typen fehlt der Außenkolben; in diesem Fall wird zur Herstellung des Sockels zonenloses Quarzglas verwendet. Es verhindert eine erhöhte Ozonbildung und verringert das Risiko einer Quecksilberresonanz (185 nm) in der Lampe.
Das Funktionsprinzip einer Metallhalogenidlampe wurde 1911 vom amerikanischen Elektroingenieur Charles Steinmetz beschrieben und vorgeschlagen. Die Lampe geht an unter Verwendung von Hochspannungsimpulsen vom Vorschaltgerät, die zunächst für die Zündung des Lichtbogens sorgt und dann die Lampe am Laufen hält.
Das Startgerät kann die Drossel selbst oder ein Hochspannungs-Hilfstransformator sein. Wenn dann die Entladung gezündet wird, bleibt die Nennspannung an den Elektroden erhalten und die Lampe emittiert sichtbares Licht.
Arten von Halogen-Metalldampflampen
Heutzutage werden MGL-Lampen in einem breiten Leistungsspektrum hergestellt. Für die Außenbeleuchtung werden Lampen mit einer Leistung von 70, 150, 250, 400, 1000, 2000 Watt, mit einem oder zwei Sockeln, mit Stiften oder Laibungssockel verwendet. Sie werden als SE- oder DE-Einzel- und Doppelbezeichnung bezeichnet.
Da auf das Plasma des Lichtbogens die Schwerkraft einwirkt, muss die Arbeitsposition der Lampe genau definiert sein. Daher sind Halogen-Metalldampflampen horizontal, vertikal und universell einsetzbar. Markierungen: BH, BUD, U – Basis horizontal, Basis oben/unten und universell. Wenn die Lampe nicht in der richtigen Arbeitsposition verwendet wird, verkürzt sich die Lebensdauer der Lampe und die Leistung verschlechtert sich.
Nach Angaben des American National Standards Institute (ANSI) werden Metallhalogenidlampen mit dem Buchstaben „M“ gekennzeichnet, gefolgt von einem Zahlencode, der die elektrischen Eigenschaften der Lampe und den Typ des Vorschaltgeräts angibt.Den Zahlen folgen zwei Buchstaben, die die Größe und Form des Kolbens sowie seine Beschichtung angeben. Darüber hinaus gibt jeder Hersteller auf seine Weise die Leistung der Lampe und die Farbe ihres Leuchtens an. Europäische Markierungen unterscheiden sich geringfügig von ANSI.
Der Kolben einer Metallhalogenidlampe ist durch Buchstaben gekennzeichnet, die seine Form angeben, und Zahlen, die den maximalen Durchmesser des Kolbens angeben. Buchstaben BT (Bulbous Tubular), E oder ED (Ellipsoidal) – ellipsoid, ET (Ellipsoidal Tubular) – ellipsoidal tubulär, PAR (Parabolic) – parabolisch, R (Reflector) – reflexartig, T (Tubular) – tubulär …
Beispielsweise ist die Lampe „Lisma DRI 250-7“ in Bezug auf die Glühbirne E90 gekennzeichnet – Ellipsoidform, Durchmesser etwa 90 mm. Fassungstyp E40, Leistung 250 Watt. Wie Sie sehen, ist die Notation hier anders. Generell ist das Angebot an Halogen-Metalldampflampen sehr breit gefächert.
Eigenschaften von Halogen-Metalldampflampen
Die Lichtfarbe der Halogen-Metalldampflampe und die Farbtemperatur hängen hauptsächlich von der Art des verwendeten Halogens ab. Natriumverbindungen ergeben einen gelben Farbton, Thallium - grün, Indium - blau. Ursprünglich wurden Metallhalogenidlampen überall dort eingesetzt, wo naturnahes Licht, Weiß ohne blaue Verunreinigungen, erforderlich war.
Reines Tageslicht ist mit Halogen-Metalldampflampen mit einem Farbwiedergabeindex über 90 möglich. Grundsätzlich ist jede Farbtemperatur im Bereich von 2500 bis 20.000 K erreichbar.
Spezielle MGL-Typen werden in Gewächshäusern und Gewächshäusern für Pflanzen sowie in Aquarien für Tiere eingesetzt, wo ein besonderes Spektrum erforderlich ist.Gleichzeitig ist bei der Auswahl einer Lampe zu bedenken, dass die Farbeigenschaften in der Realität zunächst von den in der Spezifikation angegebenen abweichen werden, da sich die angegebenen Eigenschaften auf eine Lampe beziehen, die bereits 100 Stunden im Einsatz war, d. h. Am Anfang werden sie etwas anders sein.
Die größte Abweichung in den Eigenschaften wird bei Halogen-Metalldampflampen mit Vorheizung beobachtet, bei denen der Unterschied in der Farbtemperatur 300 K erreicht. Bei Lampen mit Impulsstart ist die Abweichung geringer – von 100 bis 200 K.
Eine langfristige Abweichung der Versorgungsspannung vom Nennwert kann zu einer Veränderung der Lichtfarbe und des Lichtstroms führen. Starke Schwankungen der Netzspannung von mehr als +/- 10 % können zum Ausschalten der Lampen führen.
Wenn die Netzspannung springt, wird auch die Farbtemperatur erschreckt – liegt die Spannung unter dem Nennwert, ist das Licht kälter, da die für die Farbe verantwortlichen Zusatzstoffe nicht in ausreichender Menge ionisiert sind.
Wenn sich herausstellt, dass die Spannung höher als der Nennwert ist, wird die Farbe wärmer, aber bei längerem Überschreiten der Spannung besteht die Gefahr, dass die Glühbirne aufgrund des erhöhten Drucks in ihr explodiert. Es ist am besten, für eine Stabilisierung der Versorgungsspannung zu sorgen.
Vorteile von Halogen-Metalldampflampen
Die spektralen und elektrischen Eigenschaften von Metallhalogenidlampen können stark variieren und der Markt ist riesig. Die Lichtqualität und die hohe Lichtausbeute erklären den breiten Einsatz von MGL heute in verschiedenen Beleuchtungsanlagen und Lichtsignalgeräten.
Die Lampen sind kompakt, leistungsstark, effizient als Lichtquelle und stellen heute aufgrund des weicheren und sichereren Spektrums für Menschen einen vielversprechenden Ersatz für herkömmliche Quecksilberbogen-Fluoreszenzlampen (DRL) und Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPL) dar.
Der Lichtstrom von MGL-Lampen ist bis zu 4-mal höher als der von Glühlampen und die Lichtausbeute beträgt durchschnittlich 80-100 lm/W. Farbtemperaturen: 6400 K (kaltes Licht), 4200 K (natürliches Licht) oder 2700 K (warmes Licht) – leicht erreichbar mit einer Farbwiedergabe von etwa 90–95 % – das ist eine sehr gute Farbwiedergabe für eine Lampe, die achtmal effizienter ist als Glühlampen.
Die Leistung kann mit einer einzigen Quelle zwischen 20 W und 3500 W variieren und der Dauerbetrieb hängt nicht von der Umgebungstemperatur und ihren Unterschieden ab, wenn die Lampe bereits leuchtet. Die Lebensdauer der MGL-Lampe wird auf durchschnittlich 10.000 Stunden Dauerbetrieb berechnet.
Anwendungen von Halogen-Metalldampflampen
MGL-Lampen sind heute sehr weit verbreitet. Beleuchtung für Filmaufnahmen, Außenbeleuchtung in der Architektur, dekorative Beleuchtung, Bühnen- und Studiobeleuchtung usw. Halogen-Metalldampflampen erfreuen sich großer Beliebtheit in der Industriebeleuchtung in Werkstätten, als Flutlichtanlage auf Freiflächen an Bahnhöfen, in Steinbrüchen, auf Baustellen, auf Sportanlagen usw. usw.
Beleuchtung von öffentlichen und industriellen Gebäuden, Spezialbeleuchtung für Pflanzen und Tiere, als Quelle naher ultravioletter Strahlung. Schließlich haben Metallhalogenidlampen überall ihren rechtmäßigen Platz eingenommen, egal ob Straßenbeleuchtung, Landschaftsbeleuchtung und Vitrinen, um Lichteffekte in Design und Werbung, in Einkaufszentren zu erzeugen.