Специфика работы металлогалогенных светильников | Световое Оборудование
Металлогалогенные светильники способны совместить функцию общего и акцентного освещения, что способствует энергосбережению.
Используя металлогалогенные светильники, нужно учитывать некоторые специфичные требования к их работе.
- Лампа включается не сразу после подачи сигнала со светильника, а постепенно разгорается и достигает максимальной яркости света в течение семи минут,
- а после отключения светильника повторно его включить можно не раньше, чем через десять минут, в противном случае он выйдет из строя. (Современные модели имеют встроенную защиту от повторного быстрого включения. Специальный датчик не позволит подать напряжение на только что выключившуюся лампу.)
Металлогалогенные светильники излучают световой поток гораздо мощнее остальных светильников, следовательно, и общий уровень освещенности помещения становится гораздо ярче. Еще совсем недавно оформление общего освещения такими светильниками было большой редкостью, то в последнее время можно часто встретить металлогалогенные лампы, например, в бутиках и элитных магазинах. Использование таких ламп, учитывая их очень яркий световой поток, не требует дополнительной подсветки, потому что стандартный общий уровень освещения обычно составляет не менее 1000 люкс, тогда как стандартное требование – до 500 люкс.
Устройства для включения металлогалогенной лампы
Для запуска металлогалогенной лампы используются специальные пускорегулирующие аппараты (ПРА), встраиваемые в светильники. До недавнего времени в большинстве случаев использовали недорогие электромагнитные ПРА (ЭМПРА). Средний металлогалогенный светильник с ЭМПРА имеет внушительные размеры и вес до 4 кг, что довольно сильно затрудняет монтаж такой лампы. В последнее время многие изготовители переходят на применение электронных пускорегулирующих устройств, светильники на основе которых имеют меньший размер и весят 900 граммов. Помимо этого, электроПРА обладают улучшенными характеристиками, что дает возможность гораздо быстрее зажечь лампу и увеличить срок ее эксплуатации, сократив при этом энергопотребление самого ПРА, также сводится на нет характерный для ЭМПРА фоновый звук работы.
Наиболее востребованные эксплуатационные возможности
В настоящее время использование металлогалогенных ламп наиболее экономически оправдано и выгодно благодаря их повышенной светоотдаче и цветопередаче, низкой теплоотдаче, очень длительному сроку работы. Светоотдача металлогалогенных ламп превышает светоотдачу классических ламп накаливания схожей мощности более чем в шесть раз, а длительность работы выше более чем в десять раз. Допустим, чтобы добиться уровня освещения в 1500 люкс, нужны четыре металлогалогенные лампы с мощностью 150 ватт каждая или, в случае с лампами накаливания, тридцать ламп по 120 ватт.
Источники света могут быть люминесцентными, галогенными и металлогалогенными. Все эти лампы используются для оформления общего освещения, а также акцентного освещения. Их выбор обусловлен размером площади для торговли. К примеру, если маленькое помещение с невысоким потолком освещать металлогалогенными лампами, имеющими самую большую мощность (150 Вт), то свет будет такой яркости, что станет ослеплять покупателей. Именно по этой причине металлогалогенное освещение применяется чаще всего для привлечения внимания к конкретным участкам торговой площади.
Целесообразность применения светильников с металлогалогенными лампами
По стоимости светильники, работающие в комплекте с металлогалогенными лампами, имеют диапазон цен от $100 до $500, встраиваемые в подвесной потолок, и экспозиционные соответственно. По нашим наблюдениям, намного выгоднее применять именно дорогие лампы и светильники, от $170, так как они наиболее экономичны и более долговечны, дают качественный свет – увеличивающий продажи. Долгий срок службы при этом не требует частого присутствия специалиста по замене ламп. При оборудовании магазина традиционными светильниками с электромагнитным ПРА наступает определенный момент, когда затраты на замену ламп и оплату электрической энергии в разы превышают стоимость монтажа дорогостоящих ламп и светильников (в перспективе трех лет).
Помимо этого, руководство многих торговых компаний и магазинов, находящихся в густо застроенных центральных улицах города, должны решать и проблему нехватки выделенных мощностей электросети из-за периодических ее перегрузок. Эту проблему можно устранить только с применением более экономичных и современных источников света.
Металлогалогенные светильники обладают достоинствами, выделяющими их из перечня современных осветительных приборов. При этом существуют нюансы эксплуатационного плана, не свойственные ряду изделий. Эти не недостаток, а преодолеваемая (при необходимости) специфика.
Металлогалогенные лампы. Технические характеристики
Содержание статьи:
Одной из последних разработок современных технологов считается изобретение металлогалогенных ламп (МГЛ). Это разновидность газоразрядных ламп, которые, несмотря на свою компактную форму, являются одними их максимально сильных ресурсов света. Они широко применяются в самых различных сферах, от архитектурной и сценической подсветки до освещения парников и аквариумов.
Принцип действия МГЛ
МГЛ имеет сходные черты с некоторыми видами разрядных ламп, где принцип светящегося тела заключен в работе плазмы дугового электрического разряда высокого давления. Горелка МГЛ заполнена инертным газом, ртутью и рядом галоидов (солей-галогенидов). Принцип работы металлогалогенной лампы заключается в следующем: излучение света в колбе МГЛ совершается под высоким давлением вследствие реакции инертного газа и ртути с определенным числом солей-галогенидов. Во время первичного поступления напряжения на МГЛ тепло, которое фокусируется в колбе после зажжения аргоновой дуги, при повышении температуры и давления, начинает превращать ртуть и соляную смесь в пар, что приводит к излучению света.
Как и многие газоразрядные лампы МГЛ нуждаются во вспомогательных устройствах (дополнительно зажигающихся электродах, импульсно зажигающихся единицах) для инициирования разряда, функционирования должного уровня рабочего напряжения.
Для того чтобы параметры источника электропитания и лампы соответствовали друг другу, используется пускорегулирующий аппарат (ПРА), всем известный под названием балласта.
Особенности конструкции МГЛ
Учитывая конфигурацию, устройство МГЛ имеет свои отличительные характеристики:
- наличие внутренней оболочки, МГЛ с однонаправленным цоколем, или её отсутствие, МГЛ с двунаправленным цоколем;
- металлический цоколь;
- внешняя колба из боросиликатного стекла, которое служит для сбережения внутренних элементов МГЛ, выступает в роли светофильтра и терморегулятора, является источником защиты от оксидирования элементов внутренней оболочки. МГЛ без наружной колбы, изготавливаются из безозонного кварцевого стекла с целью ослабления выхода ртути;
- дополнительные (зажигающие) и вольфрамовые электроды;
- особое покрытие фосфором внутренней оболочки наружно стеклянной колбы для улучшения качества цветопередачи;
- провода, поддерживающие внутреннюю колбу электрической дуги (горелку), которая изготовлена из плавленого кварца, или алюминиевую внутреннюю колбу, изготовленную из поликристаллического алюминиевого оксида.
Виды металлогалогенных ламп
Типы МГЛ
Определенная форма дуги во внутренней колбе оказывает влияние на фиксированное положение лампы, что и определяет её тип:
- одноцокольные / односторонние МГЛ с условным обозначением SE (single-ended) вставляются в патрон при помощи резьбы на цоколе;
- двухцокольные / двусторонние МГЛ имеют условное обозначение DE (double-ended) и вставляются в патроны, которые находятся с обеих сторон лампы;
- универсальные МГЛ с маркировкой «universal», которые могут работать в горизонтальном или вертикальном положении.
Двухцокольная МГЛ
Технические характеристики МГЛ
Эффективность определяется целым набором высокотехнических характеристик металлогалогенных ламп.
Мощность. Спектр номинальной энергии МГЛ необычайно огромен. Диапазон начинается от небольшого количества десятков ватт (70, 100, 150, 175, 250, 400 и 1000 Вт) и способен доходить до 10 ‑ 20 кВт.
Срок службы. Срок действия немногих видов МГЛ может составлять 15 000 часов. Чтобы определить средний срок службы МГЛ рекомендуется учитывать продолжительность эксплуатации и их техническое устройство (дросселя или электронный ПРА). Средняя частота включения и ритм выключения ‑ еще один немаловажный признак, влияющий на срок службы МГЛ. Длительность службы таких ламп зависит от постоянной номинальной мощности и избегания выключения МГЛ во время запуска.
Не рекомендуется использовать МГЛ, срок эксплуатации которых превышает хотя бы 25% указанного срока службы из-за возможности растрескивания. По истечении срока службы у таких ламп может снизиться уровень качества светового потока.
Качество цветопередачи. При выборе ламп для освещения различных предметов и сооружений нужно принимать во внимание её способность к передаче истинного цвета и учитывать возможные эффекты оттенков света. Это определяется параметром индекса цветопередачи, о котором читайте тут. Изначально МГЛ использовались для создания света, максимально приближенного к естественному, так как способны были излучать белый дневной свет с индексом передачи 80.
Современные МГЛ уже имеют индекс цветопередачи свыше 90. Например, индекс цветопередачи более 80 или 90 играет главенствующую роль для придания естественного цвета продуктам. Неестественный оттенок, который создается при освещении ламп с низким индексом цветопередачи, приводит к тому, что покупатель не обращает внимания на товар или, более того, избегает его покупки.
Однако определить цветовые коэффициенты МГЛ 100% не всегда возможно по причине фабричных отклонений или без преодоления порога горения в 100 часов. Мощность питания электрической сети также сказывается на цветопередаче лампы. Недостаточная мощность питания изменяет физическую температуру, так что свет такой лампы приобретает синеватый оттенок. Качество цветопередачи часто изменяется по мере эксплуатации, отражаясь на свете лампы.
Цветовая температура. Характеристики цветовой температуры и спектральный состав излучения, измеряемой в единицах Кельвина (К.), очень важны для создания теплых или холодных оттенков при освещении предметов и создания правильного визуального образа. Так, способность МГЛ создавать температуру горения со спектром от 2500 единиц Кельвина (приобретает жёлтый оттенок) до 20 000 единиц Кельвина (становится синим) может быть вызвана необходимостью различного применения, например, для растений или животных.
Некоторые МГЛ обладают функцией «предварительный прогрев» (примерно 300 единиц Кельвина), что сказывается на цветопередаче, но МГЛ нового поколения улучшили показания от 100 до 200 единицах Кельвина.
Цоколь. Наиболее употребительными МГЛ считаются лампы с односторонним винтовым цоколем, который вкручивается в патрон светильника. Двуцокольные МГЛ популярны благодаря возможности снижать потерю световой энергии.
Область применения напрямую зависит от типов цоколей МГЛ, среди которых выделяют одноцокольные МГЛ с керамической / кварцевой горелкой, двухцокольные МГЛ с керамической / кварцевой горелкой, бесцокольные МГЛ с кварцевой горелкой.
Световой поток. Световой поток металлогалогенных лампочень важен при определении силы света лампа. Эта техническая характеристика лампы способна раскрыть возможность определенного источника света при освещении помещения.
Световая величина МГЛ составляет 75 ‑ 100 лм / Вт и превышает показатели других световых источников. Так, вольфрамовая лампа накаливания имеет всего лишь светоотдачу в 10 ‑ 22 лм / Вт.
Схема включения МГЛ
Схема включения металлогалогенной лампы сходна со схемой всех газоразрядных ламп. Небольшое отличие состоит лишь в том, что вместе с электромагнитным или электронным ПРА, о которых читайте здесь, требуется специальное поджигающее устройство, которое обеспечивает зажигание в несколько кВт.
Подключение металлогалогенных ламп идет с балластом, который создаёт сдвиг между током и напряжением, и конденсатором, служащим для компенсации коэффициента мощности. МГЛ поглощают малочастотный ток, а электронные аппараты включения иногда гораздо легче (в 3 ‑ 4 раза), так как функционируют как балласт, зажигающее устройство и компенсирующий конденсатор.
Схема подключения металлогалогенных ламп
Применение МГЛ
МГЛ имеют широкий спектр применения не только в промышленных сферах, но и в специфических областях:
- освещение в парниках, зимних садах, аквариумах;
- уличное освещение Вашего города;
- внешнее освещение или подсветка архитектурных сооружений;
- внутренне или внешнее освещение больших объектов, спортивных арен;
- освещение производственных зданий, АЗС;
- внутренняя подсветка цирковых манежей, торговых центров, магазинов, рекламных стяжек, магазинных витрин;
- внешнее освещение различных карьерных разработок;
- во время съемок телевизионных репортажей и кино.
Металлогалогенный прожектор для архитектурной подсветки
МГЛ – энергоэффективный тип лампы, который обладает повышенной светоотдачей и цветоотдачей. Высокий срок эксплуатации и хорошее качество освещения делает возможным применение этих ламп в разных сферах, а компактность и небольшой размер подходят для установки в труднодоступных местах.
Вконтакте
Google+
Одноклассники
Мой мир
Поделиться ссылкой:
Металлогалогенные светильники
Светильник под металлогалогенную лампу, встраиваемый, потолочный.
Металлогалогеновыми называются светильники, предназначенные для использования с металлогалогеновой ( Metal Halide Lamp) лампой, другое название — HID светильники (High-Intensity Discharge — световое излучение большой яркости).
Металлогалогеновая лампа — газоразрядная лампа, в которой электрический разряд происходит в среде, содержащей, кроме инертных газов (ксенона и аргона), небольшое количество паров металла и галогенидов некоторых металлов (например, галлия, натрия). Путем подбора определенного состава наполнителя из данных компонентов, получают световое излучение, нужного спектра. Описание и технические характеристики основных типов металлогалогеновых ламп и маркировок основных производителей здесь.
Световая отдача металлогалогеновой лампы примерно в шесть раз больше чем у лампы накаливания такой же мощности, а срок срок жизни превышает срок жизни лампы накаливания в десять раз.
При эксплуатации металлогалогеновые светильники имеют некоторые особенности. Лампа загорается не сразу, а достигает своей максимальной яркости в течении 5 — 10 минут. После выключения светильника, повторное включение возможно не ранее чем через 10 — 15 минут, иначе светильник может выйти из строя. Это накладывает некоторые ограничения на область применения металлогалогеновых светильников, они применяются преимущественно для подсветки зданий, больших рекламных щитов, торговых и производственных помещений.
Металлогалогеновая лампа, так же как и люминесцентная, для работы требует дополнительного оборудования, это дроссель, ИЗУ и фазокомпенсирующий конденсатор. Схема подключения приведена ниже:
Здесь мы приводим выдержки из статей посвященных применению металлогалогеновых светильников.
На данный момент наиболее практичными являются металлогалогеновые лампы: экономически выгодные, с высокой световой отдачей, низким тепловым излучением, прекрасной цветопередачей, очень большим сроком эксплуатации. Приведем пример: для того чтобы добиться освещенности 1500Lx, необходимы четыре металлогалогеновые лампы мощностью 150 Вт или тридцать (120 Вт) зеркальных ламп накаливания. К тому же, применение последних рискованно с точки зрения повреждения демонстрируемых образцов. Особенно следует отметить цветопередачу металлогалогеновых ламп, благодаря которой цвета не искажаются, а усиливаются, делаются более сочными, что способствует продаже товаров, которые порой невозможно разглядеть в темных магазинах.
В дополнение к лампам общего освещения и направленного (или точечного) используются лампы Halospot и Decostar, которые обычно служат для дополнительной подсветки.
Карданные металлогалогенные светильники 70W / 35W PEGASUS HID 1x
ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА Лист описания продукта Product Data Sheet (English) Вы всегда можете получить дополнительную информацию
о продуктах и их применении. |
Тип светильника
Встраиваемый металлогалогенный светильник 70W / 35W с поворотными лампами в карданном подвесе для акцентного освещения.
Категория светильника
Встраиваемый светильник, металлогалогенный светильник 70W / 35W, карданный светильник, светильник акцентного освещения.
Описание
Светильники серии PEGASUS HID поставляются в стальном корпусе с серебристой окантовкой. С внутренней стороны корпус окрашен черной антибликовой краской. В корпусе светильника установлен карданный механизм из двух колец. Фасетный отражатель светильника из зеркального алюминия установлен на карданном подвесе. Конструкция светильника позволяет свободно регулировать световой поток в любом направлении. В светильнике используются металлогалогенные лампы под цоколь GX8,5. Модификации светильников различаются мощностью металлогалогенных ламп – 35W, 70W.
Способ установки
Карданный металлогалогенный светильник 70W / 35W предназначен для встраиваемого монтажа. Светильник устанавливаются в подвесные потолки из гипсокартона или в потолки из аналогичных листовых материалов.
Область применения
Карданные светильники PEGASUS HID имеют высокий световой, идеально подойдут для акцентного освещения торговых залов, выставочных павильонов, витрин магазинов.
Модификации
Карданный металлогалогенный светильник 70W / 35W поставляются в следующих модификациях
Артикул
|
Код товара для заказа
|
Тип лампы
|
Размеры, мм
|
Вес, кг
|
Мощность, Вт
|
Pegasus HID 135 O97 HF
|
1001883
|
1x35W (GX8,5)
|
190x190x173
|
1,2
|
39
|
Pegasus HID 170 O98 HF
|
1001885
|
1x70W (GX8,5)
|
190x190x173
|
1,2
|
78
|
Дополнительные опции
По требованию заказчика светильники серии PEGASUS HID могут быть изготовлены с дополнительными опциями:
HF – ЭПРА
RAL – окраска в цвет RAL
Технические характеристики
Степень защиты: IP20
Источник света: Металлогалогенные лапы
Цоколь: GX8,5
Класс защиты от поражения электрически током: ПЕРВЫЙ ( I )
Рабочее напряжение: 220−240V AC / 50Hz
Заказать карданный металлогалогенный светильник 70W / 35W PEGASUS HID
Отправьте свой запрос специалистам нашей компании. Мы оперативно ответим на все ваши вопросы, связанные с применением светильников, подготовим коммерческое предложение с указанием цен, сроков производства и поставки. Если Вы затрудняетесь с определением необходимого типа и количества светильников – мы предоставим Вам расчет освещения и полную спецификацию на светотехническое оборудование.
Для оперативной обработки ваших запросов пишите на почту
Похожие светильники
Мы всегда готовы ответить на Ваши вопросы. Пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону:
Тел.:
+7 (495) 740-26-58
Для оперативной обработки ваших запросов пишите на почту:
E-mail:
Металлогалогенные лампы(МГЛ) в быту / Хабр
Периодически всплывает тема использования металлогалогенных ламп(МГЛ) ламп в быту. Такие лампы обладают очень хорошей цветопередачей, но имеют ряд эксплуатационных особенностей. Последнее обсуждение МГЛ источников света было
здесь
. До этого была
статья
от
BarsMonster
, именно она мена и вдохновила на эксперименты, хотя конструкция там уж чересчур концептуальна. Обзор ламп МГЛ пробегал
тут
.
Расскажу о своем опыте с МГЛ лампами в квартире…
Первый вопрос: зачем? Здесь уместно сравнить со светодиодами. Сфероконный светодиод обходит МГЛ и по CRI, и по энергоэффективности. Светодиод, но не светильник. Наверное, у устройств из каталогов Philips или Osram тоже будет все хорошо и с мерцанием, и с долговечностью, но тот ширпотреб, который мне в поле зрения попадается МГЛ не конкурент. Даже мощные лампы светодиодные под E27 из Икеи, купленные чтобы вкрутить в обычную люстру, уже поменяны дважды, третий комплект пока живет, но яркость тоже сильно упала.
МГЛ сходят со сцены, то ли зеленые ртуть нашли, то ли светодиодные действительно выгоднее получаются, но ситуация нынче такая, что брендовые МГЛ светильники комплекте с лампой на барахолках массово по 500-1000 р продаются, зачастую новые, со складов. Это дешевле чем лампа отдельно стоит!
Первой попыткой поставить МГЛ была люстра на кухне. В 250 мм стеклянный матовый шар (опять шведы, но сейчас в ассортименте таких нет) была установлена 150 Вт лампа. Балласт установил сверху. Родной провод, за который люстра была подвешена, заменил арамидным шнурком (важно так нужна термостойкость). Лампа успешно отработала 4 года (~7 тыс. часов.), за это время, совершенно не напоминая о своем существовании, и была заменена новой, так как стала нестабильно включаться. Месяц назад захотел такой же в детскую повесить, неожиданная проблема обнаружилась: стеклянную люстру-шар найти непросто, сплошной пластик вокруг, долго гуглил, нашел: Eglo Rondo 85263, может кому пригодится. На обеденном столе получается 800 лк. Очень комфортный уровень, все точные работы (сборка Лего, вышивание, зашивание, аппликация бриллиантового зеленого теперь происходят на кухне).
Второй опыт: установка 3х35 Вт в люстру над рабочим местом. Лампы стоят горизонтально, светильник открыт с торца. Не совсем правильная конструкция – лампа без защиты, хотя увидеть её можно либо с торца, через «пипку» отпаянного баллона, либо сильно по касательной, т.е. для глаз угрозы не несет, так что вариант имеет право на жизнь. Из минусов: мух лампа привлекает очень эффективно, после встречи с раскаленной колбой у мухи нет шансов. В результате сушеные мухи копятся и требуют регулярного удаления (при этом не горят, не воняют, а мирно себе лежат, ждут, на природе можно снеки в товарных количествах заготавливать).
Третья попытка: МГЛ 70 Вт в настольной лампе… pixar, нет, снова от шведов, но похожей. По 500 р подвернулись новые трековые светильники с лампой со встроенным отражателем.
Получилось плохо, 40° лампа в таком виде в качестве настольной не годится. Пятно излишне яркое, на периферии света мало.
Но буквально на прошлой неделе понял как надо! Срезал отражатель. Там лампа с толстой стеклянной трубке (от взрыва колбы) и закрыта колпаком так что яркую колбу напрямую не видно.
В итоге получилось идеально: лампа стоит по всем правилам, в глаза не бьет при взрыве колбы последствий не будет. Колпачок, однако, при работе горячий, следы наждачки на нем – это результаты чистки от воскового карандаша, который, как оказало, очень интересно об этот колпачок плавить.
Трековые светильники над партой 3 х 70 Вт. Очень хорошо работают! Пара слов что такое трековые светильники: в П-образный алюминиевый профиль встраиваются токоведущие шины и монтируются светильники, которые могут перемещаться вдоль профиля. Токоведущих шин может быть несколько, что позволяет коммутировать светильники многополюсными выключателями в нужном сочетании. Система широко используется в торговле – взгляните на потолок в любом бутике. Светильники бывают разных типов: МГЛ, галогенные и светодиодные. От галогенных хорошо греться. Светодиодные неприлично дорого. МГЛ массово меняются на светодиодные, а потому на барахолках очень доступны. Светильники направленные 20-40°, так что для освещения рабочей зоны размещать надо на потолке и минимум 2-3 шт, иначе будут неприятные тени. В итоге над партой повисла такая конструкция:
Где еще стоит попробовать: подсветка растений (речь не про наркоманов, а про комнатные цветы). Специально темой не интересовался, на профильных форумах, наверное, давно все проверили. Так как здесь была статья про то что белые светодиоды не сильно уступают фитолампам с их неприятным фиолетовым светом, подозреваю что и МГЛ будет хорошо работать, а направленность трекового светильника здесь как раз в плюс.
Долгий розжиг в быту проблем не составляет, дело привычки. На кухне ночью даже очень удобно: плавный старт. Периодически ребенок путает выключатель, вместо ванной выключая свет на кухне – пару раз ужинали при свечах. Проблему можно решить установкой в параллель двух ламп: при старте какая-то пробивается первой, зажигает дугу и выходит на режим. Вторая при этом не горит и остается холодной. При выключении света и повторном включении горячая лампа не пробивается (большое сопротивление), а включается та которая была холодной. Сам не пробовал, но звучит правдоподобно.
Что такое металлогалогенные лампочки? от экспертов по коммерческому освещению.
Металлогалогенная лампа — это электрический свет, который излучает свет от электрической дуги через газообразную смесь испаренной ртути и галогенидов металлов [1] [2] (соединения металлов с бромом или йодом). Это газоразрядная лампа высокой интенсивности (HID). [1] Разработанные в 1960-х годах, они похожи на ртутные лампы [1], но содержат дополнительные соединения галогенидов металлов в дуговой трубке, которые улучшают эффективность и цветопередачу света.
Металлогалогенные лампы обладают высокой светоотдачей, составляющей около 75-100 люмен на ватт [2], примерно вдвое большей, чем у ртутных ламп, и в 3-5 раз больше, чем у ламп накаливания, [1] умеренно долгим сроком службы лампы (6000-15,000 часов) [2] [3] и производят интенсивный белый свет. Как один из наиболее эффективных источников белого света с высоким индексом цветопередачи, галогениды металлов являются наиболее быстрорастущим сегментом в осветительной промышленности. [1] Они используются для верхнего освещения [2] коммерческих, промышленных и общественных помещений, таких как парковки, спортивные арены, фабрики и магазины розничной торговли [1], а также для освещения жилых помещений и автомобильных фар (ксеноновые фары). .
Лампы состоят из небольшой трубки из плавленого кварца или керамической дуги, содержащей газы и дугу, заключенной в большую стеклянную колбу, имеющую покрытие для фильтрации производимого ультрафиолетового света. [1] [3] Как и другие лампы HID, они работают под высоким давлением (от 4 до 20 атмосфер) [1] и требуют специальных приспособлений для безопасной работы, а также электрического балласта. Им также требуется период прогрева в течение нескольких минут для достижения полной светоотдачи [2], поэтому они обычно не используются для освещения жилых помещений, которое часто выключается и включается.
Выходная мощность | Коды ANSI |
20 Вт | M175 |
39 Вт | M130 |
50 Вт | M110 |
70 Вт | М98, М139, М143 |
100 Вт | М90, М140 |
150 Вт | М102, М142 |
175 Вт | М57, М137 |
200 Вт | M136 |
250 Вт | М58, М138, М153 |
320 Вт | M132, M154 |
350 Вт | М131, М171 |
400 Вт | М59, М135, М155 |
450 Вт | M144 |
750 Вт | M149 |
1000 Вт | М47, М141 |
Металлогалогенная лампа — Принцип работы и история
Металл
Галогенидные лампы
СПРЯТАННЫЙ источник света с отличным
цветопередача
История производства (с 1960 г. по настоящее время)Металлогалогенные лампы — мощный источник света.Фотография: « 379-й авиалайнер »
Экспедиционное крыло, ВВС СШАВведение:
Этот тип лампы также известен как лампа «MH». Это СПРЯТАННАЯ лампа (высокая
Интенсивность разряда), что означает, что он обеспечивает большую часть своего света от
электрическая дуга в небольшой газоразрядной трубке. Это
становится все более популярным благодаря качественному белому свету
и хорошая эффективность. Лампы MH чаще всего используются на стадионах.
и спортивные площадки.Он также широко используется для парковок и уличных
освещение городских территорий. Среди его конкурентов — HPS.
лампа, лампа ртутная, ЛПС
лампы, галогенные лампы и светодиоды.
Лампы MH имеют преимущества перед остальными, что делает их более полезными для
определенные приложения.
Все
кредиты и источники расположены внизу каждой страницы освещения
Преимущества:
* Более чистый белый свет, чем у популярных ламп HPS,
близко к дневным частотам, что позволяет использовать его для
выращивание растений
* Более энергоэффективно, чем ртутные и галогенные лампы,
большой световой поток
* Подходит для использования внутри помещений (высокие потолки — «высокий пролет»
применения) и использования на открытом воздухе благодаря хорошему качеству освещенияНедостатки:
* Дорогая стоимость одной лампы: дорого в производстве
— многие детали для сборки и материалы не из дешевых
* Световое загрязнение: свет настолько яркий, что производит много
больше светового загрязнения, чем уличные фонари HPS или LPS, белые
от лампы MH ближе к дневному свету по частоте.Видео
на лампы MH . 8 мин. YouTube не должен быть заблокирован на вашем сервере
и требуются плагины для прошивки.
Статистика
* Люмен
на ватт: 65 (большие лампочки) до 115
(маленькие лампы HP MH) (25%
энергии создает свет, 75% тепла)
* Срок службы лампы: 20000 часов (при установленном основании
вверх)
10000 часов (горизонтальный монтаж)
* CRI
60 — 90 (в зависимости от марки и химического состава)
* Цветовая температура: 3000 (теплый белый)
— 20,000K (синий)
Время разогрева: 1-15 минутОбычный
использует: наружное освещение, где требуется хорошая цветопередача,
телевизионное / кино освещение, спортивные площадки, автомобильные фары, наводнение
фонари, тяжелые фонарики, тепличные аппликации
1. ) Как это работает:
Лампа использует пары ртути для
создать мощный свет (как пар ртути под высоким давлением), но
включает другие металлы (соли галогенидов) для улучшения цвета.А
Галогенид — химическое соединение
галоген в сочетании с электроположительным элементом, или в случае
лампы: металл. Галоген — одновалентный элемент, который легко
образует отрицательные ионы. Есть 5 галогенов: фтор, хлор, бром,
йод и астат.
галогенид
«соли», используемые в лампе MH, включают:рт.
(Ртуть) — голубоватый
AgCl — белый
AgF — без цвета
AgBr — бледно-желтый
Agl — зеленый желтыйНормальный
MH Работа лампы (не импульсный запуск)1. )
Когда лампа остыла, галогениды и ртуть конденсируются на плавленом элементе.
кварцевая трубка. При включении лампы ток проходит через пусковой
электрод и перескакивает на короткое расстояние к основному электроду (см.
диаграмму ниже), этому помогает газообразный аргон. Газ аргон ударяет
дуга при низких температурах. (Вы также можете посмотреть 8-минутное видео
на этой странице, которая включает в себя анимированную графику, как это работает)2.)
После начальной небольшой дуги трубка нагревается и ртуть
испарился. Электрическая дуга борется за работу через сопротивление
газ, но со временем ионизируются больше молекул газа. Этот
еще больше облегчает прохождение большего количества электрического тока, поэтому
дуга становится шире и горячее. В лампе по мере нагрева первой дуги она
начинает превращать твердую ртуть в пар, вскоре дуга способна
пройти через пары ртути, чтобы достичь другой основной
электрод на противоположной стороне газоразрядной трубки. Меньше
сопротивление на этом пути теперь, и ток перестает течь через пусковой
электрод, как река меняет курс на путь наименьшего сопротивления,
просушивание предыдущего канала.
3.)
После зажигания и нагрева дуги в парах ртути галогениды испаряются и
галогениды диссоциируют. Атомы металла диффундируют от дуги к
более прохладные области и рекомбинируют с галогеном, прежде чем они повредят какую-либо часть
кремнезема или электродов.Теперь лампа полностью прогрета и производит
его белый свет.Металл
галогенные рабочие лампы хорошо заметны в строительстве на мировой арене
центральная башня (на фото пока нет стен, которые бы загораживали рабочее освещение)Строительство
Материалы:высокое давление и температура этого света обычно реагируют и
разрушить кремнезем в обычном стекле. Кварц плавленый б / у
до высокой температуры плавления, а с помощью галогенов разрушающие
процесс остановлен.Вольфрам
имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов, поэтому он делает
лучший электродный материал. Вольфрам обрабатывают радиоактивным
торий (Thl4) (ThO2). Это помогает продлить срок службы вольфрама и
сама лампа.
Металл
галогенид — фаворит для освещения спортивных площадокборосиликат
стекло используется во внешней оболочке (колбе) благодаря своей способности
для изоляции, а также блокирования УФ-В-излучения, исходящего от
дуга.Лампа также предотвращает прикосновение и загрязнение.
разрядная трубка из плавленого кварца с маслом из кожи. В
Дуга на парах ртути в металлогалогенной лампе излучает ультрафиолетовый свет.
Боросиликатное стекло, также известное как Pyrex, изолирует лампу,
изоляция лампы чрезвычайно важна для сохранения цвета
постоянный. Некоторые галогениды имеют более низкую точку испарения и будут
начинают выпадать из разряда, если лампа остывает.Галогениды разработаны с учетом баланса для создания желаемого
белый свет, потеря галогенида Agl, например, приведет к
лампа станет более синей. Стабилизация дуги и цвета лампы MH
была главная проблема, что Штайнмец
не был оборудован для решения первых ламп 1912 года.молибден
используется в уплотнении выпускной трубки, потому что он не расширяется
или легко размягчается даже при очень высоких температурах. Расширение
электрод, выходящий из разрядной трубки, треснет или сломается
герметичная трубка, образующая плоский шов на каждом конце. Молибден также
обладает высокой устойчивостью к коррозии и также используется в высокопрочной стали,
броня и электрические контакты.Металл
галогенные рабочие фонари на реке Гудзон. Вы можете ясно увидеть силу
СПРЯТАННЫХ ламп здесь. Более мощные только точечные и поисковые огни.2.
Варианты и способы применения
Первые лампы MH
имел большой внешний конверт. За последние 20 лет инженеры
удалось сделать лампу MH меньшего размера при более высоком давлении. В
более высокое давление означает также более высокую эффективность.
Слева: лампа MH диаметром 1 см, используемая в ручном фонарике.Лампы меньшего размера с
более низкая мощность позволила более широкое применение. Меньший
лампочки используются в ручных фонариках (они не очень популярны
так как им требуется большая батарея (1+ килограмм), но они
мощный ручной светильник). Меньшие лампы MH имеют
чрезвычайно высокое давление до 700 фунтов на квадратный дюйм (4826325 Паскалей).
Венчурное освещение
Лампа International MH: это модель с импульсным запуском, импульсная
start обычно используется с лампами HPS. Он использует воспламенитель для
создают импульс высокого напряжения. Эта модель имеет экран для рассеивания
зажечь и предотвратить повреждение лампы в случае взрыва лампы (это
может случиться в конце жизни).Использование в автомобильных фарах:
Лампа MH использовалась
в Европе для автомобильных фар с некоторого времени. Это недавно недавно
стали легальными для использования в качестве автомобильных фар в США. Эти лампы
излучает более холодный свет с худшим индексом цветопередачи, чем галогенный.
Этот свет ярче и вызвал споры, поскольку может
Дорога опаснее, ослепляя других водителей.Этот головной свет иногда
путают с Сильванской «Яркой Звездой», которая является галогеновым
фара с синим светофильтром.Обратите внимание на другой цвет
температуры ниже. У движущегося слева автомобиля есть СПРЯТАННЫЙ свет.
6000К (голубоватый), второй справа — обычная галогенная вольфрамовая лампа,
около 3000К. Уличные фонари изготовлены из галогенида металла более теплого цвета, примерно
3000К.
The
HMIДругой вид галогенидов металлов
лампа — это галогенная иодидная лампа или лампа HMI.Он в основном используется для
фотография, поскольку она дает свет 5600 K (соответствует естественному дневному свету)
и имеет отличный индекс цветопередачи. В лампе оптимальное сочетание галогенидов металлов.
из редкоземельных металлов. Имеет кварцевую газоразрядную трубку со стержневидным
электроды из вольфрама и источник питания постоянного тока высокого напряжения. В
Внешний балласт довольно тяжелый, около 6+ фунтов. Свет самый лучший
используется как мощный источник света на расстоянии 8+ футов (2 м) от таланта.Этот светильник дорогой и пользуется спросом в кино и на телевидении.
профессионалы отрасли. 90 люмен на ватт.Выше:
Схема лампы HMI. Трубка дугового разряда находится внутри большего
внешний конверт. Геттер остается внутри во время производства для удаления
все примеси остались, это помогает создать настоящий вакуум. Вакуум изолирует
дуговая трубка, чтобы она оставалась горячей и не меняла цвета.К вашему сведению: йодид
галоген был первым галогеном, использованным в галогенных лампах накаливания.
фонарь.Выше:
Металлогалогенная лампа с короткой дугой. Фото: Lamptech.co.ukКороткая дуга
Галогенид металла (МЭИ)Металлогалогенид с короткой дугой
лампа аналогична ксеноновой короткодуговой
лампа на вид. Это стеклянная трубка с выпуклой центральной колбой.
с двумя вольфрамовыми электродами.Колба высокого давления изготовлена из прозрачного
кварцевый и имеет более 100 люмен на ватт (из-за более высокого давления).
Лампа позиционируется как «самая мощная газоразрядная лампа в широко распространенных
Использование ». В трубке используется йодид диспрозия и ртуть.
6000 K / CRI 95Если вы знаете, кто разработал прибор Short-arc MH
лампа, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы мы могли почтить
его / ее в разделе нашего изобретателя ниже.Фотография: LUXIM
.
ЛЭП
— Светоизлучающая плазмаLEP высокой интенсивности
свет, который часто ставят параллельно светодиоду.LEP не
то же самое, на самом деле это форма металлогалогенной лампы и индукционной
фонарь. Он имеет кварцевую колбу высокого давления, содержащую галогениды металлов.
и электродов нет. Эта лампочка расположена в блоке, создающем радио.
частотная энергия и направляет ее в лампочку. Галогениды испаряются
и свет сделан, на тыльной стороне кварцевой колбы находится сильно отражающая
пудра. Этот свет имеет потенциал для более длительного срока службы, чем стандартный.
галогенид металла, потому что он имеет идеально герметичную колбу без электродов
проникая в конверт.Эту лампу можно использовать для
уличное освещение, пленочное освещение и другие приложения, требующие интенсивного
освещение, эквивалентное лампам HPS или MH.Компании: Luxim, Topang
Technologies
Срок службы:
— Использование магнетрона: до 40 000 часов, обычно 20 000 часов.
— Использование твердой стружки
сделать РФ: более 20 000 ч.LEP связан с
к лампе HEP, указанной на нашем
Страница Индукционные лампы.3. Изобретатели и разработки
1912
Чарльз П. Стейнмец
является первым, кто использовал галогенидные соли в ртутной лампе. Он
использовал галогениды для исправления цвета и добился успеха, но он
не удалось получить последовательную дугу.Сложные явления плазмы
физика все еще изучалась. Дуга Штейнмеца будет танцевать
позволяя температуре в газоразрядной трубке упасть,
более низкие температуры остановят горение галогенидных солей
изменились бы цвет и яркость лампы.Скенектади,
Нью-ЙоркФотография:
Технический центр Эдисона1962
Роберт Рейлинг использовал последние разработки в
ртутная лампа высокого давления для создания первой надежной
Лампа MH. Газоразрядная трубка из плавленого кварца с молибденом и вольфрамом
герметичные электроды были разработаны только для борьбы с разрушительными
высокие температуры ртутных ламп высокого давления. Рейлинг построен на
работа Штейнмеца, чтобы завершить работу. Лампа MH стала
стали более популярными спустя десятилетия, когда цена на лампу стала больше
доступный.Общие
Электрический. Скенектади, Нью-ЙоркФотография:
Музей Скенектади2001
Фредерик
Эспиау, Чандрашекхар Джоши и Ян Чанг изобрели
ЛЭП или осветительная плазменная лампа.(Luxim Corp.)
лампа может считаться как металлогалогенной, так и безэлектродной.
индукционная лампа. Лампа не достигла полного рыночного потенциала
пока что это так ново. Также см. HEP
лампы, которые связаны.
Саннивейл, Калифорния
|
|
Лампы
представлены в порядке хронологического развития
Пожертвовать
чтобы держать нас в сети
The
Главная страница электрического освещения
КОММЕНТАРИИ?
Помогите нам редактировать и дополнять эту страницу, став волонтером ETC!
Поделитесь с нами своими отзывами об этой и других страницах, используя наш Facebook
Стр. Решебника
Источники:
Смитсоновский институт
Luxim
Lamptech. co.uk
Википедия
Освещение революции: Патент на галогенид металла Чарльза Стейнмеца
Venture Lighting
Фото
Предоставлено:
Технический центр Эдисона. Фотограф М. Уилан
Архивы музея Скенектади
Lamptech.co.uk
LUXIM
Фото / видео
использование:
Коммерческие организации должны платить за использование фотографий / графики / видео в своих
веб-страницы / видео / публикации
Ни один коммерческий или публичный объект не имеет права изменять фотографии / графику / видео Технического центра Эдисона.
Использование в образовательных целях: Учащиеся и учителя могут использовать фотографии и видео.
для школы. Графика и фотографии должны содержать водяной знак Edison Tech Center.
или подписи и остаются неизменными, за исключением размеров.
Разрешения
— Видео: Мы не отправляем никому по электронной почте, FTP и не отправляем видео / графику.
кроме DVD. За эту услугу требуется оплата. Смотрите наш пожертвование
страницу с ценами, и наш каталог
для списка видео на DVD.
Профессиональные компании по производству видео могут получать видео в виде данных с
подписанные лицензионные соглашения и оплата по коммерческим ставкам.
Назад
на главную
Авторские права
2012 Технический центр Эдисона
Купить HID металлогалогенные лампы и лампочки в Интернете
Металлогалогенные лампы HID — надежный и эффективный источник яркого белого света. Обладая разнообразием оснований и мощностей, эти фонари могут удовлетворить многочисленные потребности как в домашних, так и в коммерческих условиях.
Как работают металлогалогенные лампы?
Металлогалогенная лампа содержит дугу или газоразрядную трубку, удерживаемую во внешней оболочке лампы. Внутри трубки находится газ, например аргон, а также соли галогенидов ртути и металлов. Эти лампы подключены к балласту, который использует высокое пусковое напряжение для ионизации лампы. Как только газ ионизируется, давление и температура внутри трубки повышаются, и содержащиеся в ней материалы испаряются. Эта реакция создает видимый свет и ультрафиолетовое излучение.
Колба на внешней стороне лампы обеспечивает стабильную температуру для изменений, происходящих внутри лампы. Это также снижает УФ-излучение лампы. Металлогалогенные лампочки можно покрыть изнутри, чтобы уменьшить излучение. Покрытие также может изменить цвет лампы.
Преимущества и использование металлогалогенных ламп
Металлогалогенные лампы HID обеспечивают свет с высокой светоотдачей. Они также излучают яркий белый свет с длительным сроком службы лампы от 6000 до 15000 часов.Это делает их одними из самых эффективных доступных источников яркого белого света.
Металлогалогенные лампы обычно используются в общественных местах, коммерческих помещениях, промышленном освещении и на спортивных аренах. Поскольку свет имеет белый цвет, эти цвета также широко используются в торговых точках, где истинный цвет имеет решающее значение для успеха. В некоторых автомобильных фарах также используются металлогалогенные лампы, а в домашнем охранном освещении также могут использоваться металлогалогенные лампы.
Типы металлогалогенных ламп
Металлогалогенные лампы доступны в различных цоколях для различных ситуаций освещения.Средняя база и база магната — два распространенных варианта. Они также могут быть двухцокольными, лампами PAR или двухконтактными цокольными лампами.
Найдите металлогалогенные лампы с оптовыми лампами
Если вам нужен новый источник металлогалогенных ламп для вашего бизнеса, автомобиля или дома, доверьтесь команде Lightbulb Wholesaler, которая предоставит полный выбор ламп. Наша команда экспертов в области освещения поможет вам выбрать из нашего исключительного ассортимента именно тот свет, который соответствует вашим потребностям, и мы отправим его в тот же день, когда вы заказываете. Самые низкие в нашей отрасли цены гарантируют, что у вас никогда не будет завышенных затрат на освещение. Начните делать покупки сегодня в Интернете или позвоните в наш центр продаж, чтобы обсудить ваши потребности в освещении с одним из наших дружелюбных экспертов по освещению.
Металлогалогенный — Промышленное освещение и электроэнергетика
Металлогалогенные лампы, принадлежащие к семейству ламп с высокоинтенсивным разрядом (HID), обеспечивают высокую светоотдачу для своих размеров, что делает их компактными, мощными и эффективными источниками света. За счет добавления солей редкоземельных металлов в ртутную лампу улучшается световая отдача и цвет света.Металлогалогенные лампы, изначально созданные в конце 1960-х годов для промышленного использования, теперь доступны во многих размерах и конфигурациях для коммерческих и жилых помещений. Как и большинство HID-ламп, металлогалогенные лампы работают при высоком давлении и температуре, и для их безопасной работы требуются специальные приспособления.
Так как лампа мала по сравнению с люминесцентной лампой или лампой накаливания с таким же уровнем освещенности, относительно небольшие отражающие светильники могут использоваться для направления света для различных целей (уличное освещение или освещение складов или промышленных зданий).
Области применения Металлогалогенные лампы используются как для общего освещения, так и для очень специфических применений, требующих определенного ультрафиолетового или синего света.
Благодаря своему широкому спектру, они используются для выращивания в помещениях, в спортивных сооружениях и довольно популярны среди рифовых аквариумистов, которым нужен источник света высокой интенсивности для своих кораллов.
Еще одно широко распространенное применение таких ламп — в профессиональных осветительных приборах, где они широко известны как лампы MSD и обычно используются с номинальной мощностью 150, 250, 400, 575 и 1200 Вт, особенно в интеллектуальном освещении.
В большинстве ЖК-, DLP- и пленочных проекторов в качестве источника света используются металлогалогенные лампы.
Эксплуатация
Как и другие газоразрядные лампы, такие как очень похожие ртутные лампы, металлогалогенные лампы излучают свет, пропуская электрическую дугу через смесь газов. В металлогалогенной лампе компактная дуговая трубка содержит смесь аргона, ртути и различных галогенидов металлов под высоким давлением. Смесь галогенидов будет влиять на природу производимого света, влияя на коррелированную цветовую температуру и интенсивность (например, делая свет более синим или красным).Газ аргон в лампе легко ионизируется и облегчает зажигание дуги между двумя электродами, когда на лампу впервые подается напряжение. Тепло, генерируемое дугой, затем испаряет ртуть и галогениды металлов, которые производят свет при повышении температуры и давления.
Обычные рабочие условия внутри дуговой трубки: 70–90 фунтов на квадратный дюйм (480–620 кПа) и 2 000 градусов F (1090 градусов C). Как и все другие газоразрядные лампы, металлогалогенные лампы требуют вспомогательного оборудования для обеспечения надлежащего пускового и рабочего напряжения и регулирования тока в лампе. Около 24% энергии, используемой металлогалогенными лампами, производят свет (65-115 лм / Вт), что делает их в целом более эффективными, чем люминесцентные лампы, и значительно более эффективными, чем лампы накаливания.
Компоненты
— Металлогалогенные лампы состоят из дуговой трубки с электродами, внешней колбы и цоколя.
— Дуговая трубка — Помимо паров ртути, лампа содержит йодиды, а иногда и бромиды различных металлов (скандий и натрий в некоторых типах, таллий, индий и натрий в европейских моделях Tri-Salt, а также более современные типы, использующие диспрозий для высоких цветовая температура, олово для более низкой цветовой температуры, гольмий и тулий в некоторых моделях кинематографического освещения с очень высокой мощностью и галлий и / или свинец со специальным высоким U.В.-А для полиграфических целей). Смесь используемых металлов определяет цвет лампы, а в некоторых типах для праздничного или театрального эффекта используются почти чистые йодиды таллия для зеленых ламп и индия для синих ламп. Щелочной металл, обычно натрий, а иногда и калий, почти всегда добавляют для уменьшения импеданса дуги, что позволяет сделать дуговую трубку достаточно длинной и простой управляющей аппаратурой (балластами).
Благородный газ, обычно аргон, вводится в дуговую трубку в холодном состоянии под давлением около 2 кПа для облегчения зажигания разряда.Концы дуговых трубок часто покрываются снаружи белым силикатом циркония или оксидом циркония, отражающим инфракрасное излучение, для отражения тепла обратно на электроды, чтобы они оставались горячими и излучали термоэмиссию. Некоторые лампы имеют люминофорное покрытие на внутренней стороне внешней лампы для улучшения спектра и рассеивания света.
В середине 1980-х годов был разработан новый тип металлогалогенной лампы, в которой вместо кварцевой (плавленого кварца) дуговой лампы, которая использовалась в ртутных лампах и предыдущих конструкциях металлогалогенных ламп, использовалась дуговая трубка из спеченного оксида алюминия, аналогичная дуговой. что было использовано в натриевой лампе высокого давления.Эта разработка снижает эффект ползучести ионов, который поражает дуговые трубки из плавленого кварца. В течение их срока службы из-за высокого ультрафиолетового излучения и ионизации газа натрий и другие элементы имеют тенденцию мигрировать в кварцевую трубку, что приводит к истощению светоизлучающего материала и, следовательно, к циклическому циклу. Дуговая трубка из спеченного оксида алюминия не позволяет ионам проникать внутрь, сохраняя более постоянный цвет в течение всего срока службы лампы. Их обычно называют керамическими металлогалогенными лампами или лампами CMH.
Наружная колба
Большинство типов оснащено внешней стеклянной колбой для защиты внутренних компонентов, опорной рамы и дуговой трубки от окисления, потери тепла и защиты от коротковолнового ультрафиолетового света, генерируемого разрядом паров ртути. , который передается через внутреннюю колбу из плавленого кварца или дуговую трубку от выхода, так как он блокируется колбами из содового или боросиликатного стекла, используемыми в старых моделях с односторонним цоколем (с одним основанием) или специально легированным U. V. stop »внешние лампы из плавленого кварца более современных односторонних и большинства двусторонних моделей. Внутри дуговой трубки из плавленого кварца два вольфрамовых электрода, легированных торием, запаяны с каждого конца, и ток пропускается к ним через уплотнения из молибденовой фольги в плавленом кварце. Фактически свет создается внутри дуговой трубки.
Некоторые высокомощные модели, в частности Lead-Gallium U.V. печатные модели и модели, используемые для некоторых типов освещения спортивных стадионов, не имеют внешней колбы и состоят только из оголенной дуги, что позволяет пропускать U.V. или точное позиционирование в оптической системе светильника, покровное стекло которого блокирует ультрафиолетовое излучение. и защищает людей, находящихся внизу, в случае взрыва лампы.
База
Некоторые типы имеют металлическую основу с винтом Эдисона для различных номинальных мощностей от 10 до 18 000 Вт. Другие типы являются двусторонними с основаниями R7s-24, состоящими из керамики и различных железо-кобальт-никелевых сплавов FerNiCo, которые обеспечивают электрическое соединение.
Балласты
Для металлогалогенных ламп требуются электрические балласты для регулирования тока дуги и подачи на дугу надлежащего напряжения.Подобно лампам с парами ртути высокого давления, некоторые металлогалогенные лампы содержат третий электрод для зажигания дуги при первом зажигании лампы (который вызывает легкое мерцание при первом включении лампы). Металлогалогенные лампы с импульсным пуском не содержат пускового электрода, но для зажигания дуги им требуется устройство зажигания для генерации импульса высокого напряжения (1–5 кВ при холодном зажигании, более 30 кВ при повторном зажигании). Стандарты системы балласта для ламп Американского национального института стандартов (ANSI) устанавливают параметры для всех металлогалогенных компонентов (за исключением некоторых более новых продуктов).
Электронные пускорегулирующие устройства включают в себя воспламенитель и пускорегулирующее устройство в одном корпусе. Эти балласты используют высокую частоту для привода ламп. Поскольку у них меньше потерь, чем у «железного» балласта линейной частоты, они более энергоэффективны. Работа на высоких частотах не увеличивает КПД лампы в отличие от люминесцентных ламп.
Цветовая температура
ZEISS Microscopy Online Campus | Металлогалогенные лампы
Введение
Металлогалогенные источники освещения быстро становятся серьезным препятствием для применения ртутных и ксеноновых дуговых ламп для исследований во флуоресцентной микроскопии.Эти источники света оснащены высокоэффективной дуговой разрядной лампой, помещенной в эллиптический отражатель, который фокусирует выходной сигнал в жидкий световод для подачи на оптическую цепь микроскопа. Расширенные версии также содержат внутренние фильтры для выбора длины волны, шторки и фильтры нейтральной плотности для управления интенсивностью. Металлогалогенные лампы, которые наиболее полезны для микроскопии, имеют выход излучения с расширенными давлением версиями видных спектральных линий ртутной дуги в дополнение к более высоким уровням излучения в непрерывных областях между линиями (см. Рисунок 1).В результате металлогалогенные лампы обычно дают гораздо более яркие изображения флуорофоров с полосами поглощения, попадающими в спектральные области между линиями ртути, включая усиленный зеленый флуоресцентный белок ( EGFP ), флуоресцеин, Cy2 и Alexa Fluor 488. Поскольку выключен -пиковая интенсивность металлогалогенных ламп примерно на 50 процентов выше, чем у ртутных дуговых ламп, эти источники становятся фаворитом для экспериментов по визуализации живых клеток с использованием EGFP. Кроме того, металлогалогенные лампы производят более равномерное излучение, чем ртутные лампы (как в пространстве, так и во времени), что делает эти источники гораздо более надежными для количественных анализов.Коммерческие металлогалогенные источники света, разработанные для микроскопии, обладают увеличенным сроком службы дуговых ламп (до 2000 часов по сравнению с 200 часами для ртутных ламп) и устраняют традиционные проблемы юстировки, чтобы обеспечить равномерное освещение по всему полю обзора.
Подобно своим аналогам с ртутной дугой, металлогалогенные лампы имеют несколько выступающих линий излучения в ультрафиолетовой, фиолетовой, синей, зеленой и желтой спектральных областях, которые значительно ярче, чем при непрерывном усредненном выходе (как показано на рисунке 1).Почти 90 процентов электроэнергии, подаваемой в металлогалогенные лампы, эффективно преобразуется в излучение. Остальное в основном теряется из-за резистивного нагрева. Примерно 75 процентов потребляемой мощности излучается разрядной дугой, в то время как около 15 процентов излучается электродами и горячей оболочкой (см. Процентное соотношение преобразования энергии галогенида металла на рисунке 4). Из света, излучаемого дугой, более половины (около 55 процентов) находится в ультрафиолетовом и видимом диапазоне длин волн от 350 до 700 нанометров.Спектральные линии в металлогалогенных лампах (возникающие в результате переходов элементарных возбужденных состояний в парах ртути) имеют длину 365, 405, 436, 546 и 579 нанометров, что позволяет этим источникам света быть достаточно эффективными при использовании для изображения флуорофоров, которые были разработаны специально для возбуждение ртутными дуговыми лампами. К ним относятся DAPI (4 ‘, 6-диамидино-2-фенилиндол; линия 365 нм), Alexa Fluor 405 (линия 405 нм), Cy3 и родамин (линия 546 нм) и MitoTracker Red (линия 579 нм). Кроме того, в эту категорию попадают несколько наиболее полезных флуоресцентных белков (Cerulean, тандемный димер Tomato и Kusabira Orange).Более высокие уровни излучения в непиковых областях в сочетании с превосходной временной стабильностью металлогалогенных ламп делают эти источники более полезными, чем ртутные дуговые лампы, для визуализации флуорофоров, возбуждаемых в диапазоне от 480 до 500 нанометров. Металлогалогенные лампы также более подходят, чем ртутные, для количественной визуализации ратиометрических красителей.
Оптическая сила металлогалогенных ламп
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 Фильтры ZEISS 2 Фильтры Semrock
Стол 1
В таблице 1 представлены значения выходной оптической мощности типичного (ZEISS HXP) 150-ваттного металлогалогенного источника света после прохождения через оптическую цепь микроскопа и выбранные наборы флуоресцентных фильтров.Мощность (в милливатт / см 2 ) измерялась в фокальной плоскости объектива микроскопа (40x флюорит сухой, числовая апертура = 0,85) с помощью радиометра на основе фотодиода. Для проецирования света через объектив в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров. Потери пропускания света в системе освещения микроскопа могут варьироваться от примерно 50 до 99 процентов входной мощности, в зависимости от механизма связи источника света и количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической цепи.Например, для типичного инвертированного микроскопа исследовательского класса, подключенного к внешнему металлогалогенидному источнику освещения, менее 20 процентов света, выходящего из жидкого световода на входе в систему коллимирующих линз, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных на объектив фокальной плоскости. Аналогичный диапазон потерь света имеет место с традиционными ксеноновыми и ртутными газоразрядными лампами, закрепленными непосредственно на осветителе через лампу.
В отличие от ксеноновых и ртутных дуговых ламп, металлогалогенные лампы, используемые в микроскопии, оснащены эллиптическими отражателями, в которые колба встраивается на заводе во время производства. Лампы предназначены для создания концентрированного светового пятна на заданном расстоянии перед рефлектором (фокусное расстояние лампы; см. Рисунок 2). Одним из основных преимуществ предварительно собранных ламп с отражателем (которые производятся с очень жесткими допусками) является то, что каждый раз при замене лампы отражатель также устанавливается в фиксированное положение внутри фонарного светильника, что устраняет жесткие и громоздкие требования по выравниванию. ртутных и ксеноновых дуговых ламп. Отражатели на металлогалогенных лампах покрыты несколькими слоями фильтров дихроматической интерференции, которые позволяют большей части теплового (инфракрасного) излучения проходить через отражатель, в то время как ультрафиолетовые и видимые длины волн концентрируются в сфокусированном пятне.Типичная конфигурация металлогалогенной лампы для микроскопии представлена на рисунке 2. Запуск в жидкий световод управляется полым алюминиевым конусом (или аналогичным коллектором), соединенным с держателем лампы, который служит для размещения лампы в непосредственной близости от световода. входная апертура. Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение силы света и цветовой температуры от светового пятна в световод.
Световой поток — это величина, которая соответствует свету, излучаемому металлогалогенной лампой во всех направлениях, и напрямую зависит от входной мощности.Та часть светового потока, которая доступна для освещения образца, в значительной степени определяется используемой оптической системой, но обычно доступно только около 60 процентов даже с компонентами самого высокого качества. Эффективность системы (полезный световой поток системы; см. Рисунок 2), который является индикатором количества света, фактически доступного микроскопу, еще ниже. В случае металлогалогенных ламп, помещенных в эллиптические отражатели, эффективность светового потока является бессмысленной величиной, поскольку свет излучается только в одном направлении.Скорее используемый световой поток, который направляется в пятно освещения на входе в световод, является более точным определением света, доступного для транспортировки в оптическую систему микроскопа. Следует отметить, что дополнительные оптические компоненты, установленные в систему, такие как фильтры тепловой защиты и линзы фокусирующего конденсатора, уменьшают световой поток, попадающий в световод. Таким образом, более полезным термином для описания мощности освещения металлогалогенных ламп является световой поток системы , , который определяется как количество света, фактически выходящего из внешнего фонаря и доступного микроскопу.
На Рисунке 2 схематично показана диаграмма лучей типичной металлогалогенной дуговой лампы, помещенной в эллиптический отражатель того типа, который обычно используется в флуоресцентной микроскопии. Большая часть общего светового потока, излучаемого лампой, эффективно собирается собирающим отражателем (обозначенным красным каркасом на Рисунке 2) и фокусируется на входной плоскости жидкостного световода. Свет, сфокусированный собирающим зеркалом, называется используемым световым потоком отражателя, и большая часть этого света проходит через тепловой (инфракрасный) фильтр, чтобы отвести как можно больше тепла. Небольшой процент полезных видимых длин волн отражается от поверхности фильтра и, возможно, от других компонентов в фонаре. В результате часть используемого светового потока от рефлектора теряется. Свет, который успешно попадает в жидкий световод, скремблируется, чтобы удалить пространственные и временные неоднородности, а затем передается на расширитель луча на входном порте микроскопа. Этот свет часто называют используемым световым потоком системы, как описано выше.
В металлогалогенных лампах с короткой дугой ярко выраженная область максимальной яркости (называемая горячей точкой ) возникает очень близко к концам каждого электрода и постепенно уменьшается к центру дуги. В результате самые высокие значения освещенности обнаруживаются у ламп с наименьшими межэлектродными зазорами (при условии фиксированной мощности лампы). В вертикальном рабочем положении распределение яркости в дуге осесимметрично, но из-за неоднородного теплового распределения внутри дуги на небольшом расстоянии перед верхним электродом имеется точка максимальной яркости. В горизонтальном рабочем положении (как и в случае большинства металлогалогенных ламп, используемых в микроскопии) две точки максимальной яркости примерно одинаковы. Однако общая геометрия дуги слегка отклоняется вверх в горизонтальных лампах из-за конвекционных токов в окружающем наполняющем газе. Таким образом, оптическая система должна быть спроектирована так, чтобы использовать область максимальной яркости, ближайшую к электродам. В металлогалогенных лампах, помещенных в эллиптический отражатель, эта область расположена во внутренней фокусной точке рядом с основанием отражателя (см. Рисунок 2).Точное расположение лампы в отражателе определяется путем измерения средней яркости вдоль оси лампы и по всей длине дуги.
При проектировании оптических систем для оптимальной работы с металлогалогенными лампами на основе отражателя необходимо учитывать распределение силы света вокруг лампы. Эта величина определяется как направленный световой поток и представляет собой комбинированное измерение отдельных значений силы света в различных направлениях, которые должны собираться в фокусной точке отражателя и проецироваться в пятно освещения для передачи в оптическую систему микроскопа. Пространственное распределение силы света металлогалогенной лампы широко варьируется в зависимости от конструкции лампы (фактически, односторонняя или двусторонняя) и рабочего положения. Самый удобный метод изучения этих распределений — это нанести интенсивность на полярную диаграмму для определенной плоскости, окружающей лампу (см. Рисунок 3). Карты распределения полярной интенсивности часто называют индикатрисами . На рисунке 3 представлены карты распределения полярной интенсивности во всех трех измерениях ( x , y , z ) для типичной двухцокольной металлогалогенной лампы.Обратите внимание на симметричное распределение вокруг лампы в горизонтальной ( x ) плоскости. Напротив, пятно на конце стержня, расположенное в верхней части лампы, вызывает возмущения в картах интенсивности (около 180) для двух других осей. Из-за значительной потери интенсивности в областях, окружающих пятно, конструкции рефлекторных систем должны иметь возможность компенсировать, чтобы обеспечить равномерное поле освещения. Некоторые из новых конструкций ламп (известные как без наконечников ) устраняют дефект, чтобы обеспечить более равномерное распределение интенсивности.
Отражающие металлогалогенные лампы, предназначенные для микроскопии, обычно оснащены фокусирующими зеркалами эллиптической формы, но другие версии имеют отражатели, которые образуют параллельные световые пучки. Эллиптические отражатели обладают характеристикой силы света, которая значительно меняется в зависимости от расстояния от передней фокальной плоскости, но многие из этих коллекторов могут собирать до 85 процентов всего излучаемого света. К сожалению, однако, проецируемый пучок лучей может быть нарушен темным центральным пятном, где волновые фронты закрыты концом плазменной трубки (см. Полярные карты на рисунке 3).Фокусные расстояния для высокоэффективных коллекторных ламп эллиптической формы составляют примерно от 24 до 45 миллиметров (измеряется от переднего края рефлектора). Параболические и сферические отражатели создают параллельные волновые фронты, которые позволяют отображать источник в бесконечности, и поэтому обычно не используются во внешних лампах, которые передают свет на микроскоп через волоконно-оптические кабели или жидкие световоды. Важнейшим элементом рефлекторных ламп является проверка общих критериев конструкции, чтобы гарантировать, что только минимальное количество излучения (фактически, минимально возможное количество) отражается обратно к самой лампе.Неправильная задняя подсветка вызывает чрезмерное количество тепла в областях, окружающих трубку и стержни, что является потенциально серьезным артефактом, который может нанести значительный ущерб физической целостности, характеристикам и стратегии охлаждения лампы.
Оптически совершенные металлогалогенные эллипсоидные рефлекторные лампы излучают поле волнового фронта, которое разделяет различные области дуги в радугу цветовых температур, от голубовато-белого (с цветовой температурой примерно 6500 K) в центральной фокальной области до более красноватых оттенков на периферии (от 4500 до 5000 К).Однако для применения в микроскопии требуется смесь этих компонентов с разной длиной волны, чтобы сформировать однородный и однородный цветовой баланс, который может быть дополнительно уточнен с помощью выбранных интерференционных фильтров для оптимального возбуждения флуорофора. На практике решение состоит в том, чтобы тщательно спроектировать эллиптические отражатели, содержащие три поворотных перестановки с разными радиусами кривизны для достижения наилучшего возможного смешения различных цветовых компонентов дуги на входной плоскости жидкостного световода.Работа металлогалогенной лампы
Металлогалогенные лампы запускаются путем кратковременного воздействия на электроды высоковольтного триггера (в диапазоне от 5 до 30 киловольт) с использованием специальной цепи зажигания. Импульс напряжения ионизирует наполняющий газ аргон (иногда называемый стартовым газом ) и инициирует последовательность горения, которая впоследствии вызывает испарение и ионизацию элементарной ртути и компонентов галогенидов металлов по мере того, как температура и давление лампы начинают расти.Металлогалогенные лампы не достигают своего полного цветового спектра и характеристик стабильности излучения, пока не достигнут заданной рабочей температуры, периода времени, который может составлять до пяти минут. Как только лампа полностью заработает, испаренные соли галогенидов металлов диссоциируют под действием дуги и переходят в более высокие энергетические состояния, из которых они излучают спектральные линии. По мере того, как они диффундируют ближе к более холодным внутренним стенкам оболочки, редкоземельные металлы рекомбинируют с галогеном, чтобы повторить цикл возбуждения.Выбор редкоземельных металлов, добавляемых в заливку оболочки, влияет на спектральные свойства излучения лампы (индекс цветопередачи ), а также на световую отдачу. Соли галогенидов металлов имеют более низкое давление пара, чем элементарная ртуть, добавляемая в колбу, которая также служит буферным газом для определения рабочего напряжения лампы. Таким образом, ртуть контролирует вольт-амперные характеристики лампы, в то время как соли галогенидов металлов вносят вклад в основном в количество светоотдачи и спектральный состав после прогрева лампы.Йодидные соли обычно используются в металлогалогенных лампах, потому что они менее стабильны (легче диссоциируют), чем хлориды и бромиды. Во многих случаях йодид таллия добавляют в металлогалогенные лампы для регулировки выходной цветовой температуры. На спектральный выход и эффективность преобразования энергии, а также на общие характеристики металлогалогенной лампы (суммированные на рисунке 4) также могут влиять колебания в источнике питания, а также производственные изменения.
Рабочая температура металлогалогенной лампы имеет решающее значение для оптимальных характеристик лампы, при этом резкие колебания часто приводят к нежелательным характеристикам излучения или, в худшем случае, к преждевременному выходу из строя оболочки или уплотнения.Как правило, при нормальной работе температура термобаллона находится в диапазоне от 800 до 1000 ° C. Превышение этих температур приводит к расстеклованию кварцевой оболочки, что обычно снижает светоотдачу и увеличивает вероятность разрыва. При более низких температурах меньшее испарение солей галогенидов ртути и металлов приводит к изменению электрических характеристик, что приводит к сдвигу спектрального распределения, снижению выходного светового потока и вызывает почернение стенок оболочки. Температура уплотнений лампы также должна поддерживаться в пределах диапазона, рекомендованного производителем.При высоких температурах возможность ускоренного окисления ставит под угрозу целостность уплотнения, что может привести к выходу из строя из-за разрушения под напряжением между металлом и кварцевым стержнем. В металлогалогенных лампах с источником питания постоянного тока анодное уплотнение работает при значительно более высокой температуре, чем катод, и в большинстве конфигураций ламповых домиков должно быть снабжено радиатором или вентилятором.
Ориентация металлогалогенной лампы во время работы может существенно повлиять на ее характеристики, поэтому всегда следует соблюдать рекомендации производителя.В большинстве случаев предпочтительная ориентация размещает длинную ось газоразрядной трубки горизонтально, независимо от конструктивных параметров лампы. Горизонтальная ориентация позволяет металлогалогенным лампам демонстрировать почти симметричные термодинамические характеристики, при которых происходит равномерное изменение температуры от двух горячих точек около электродов до концов валов. В вертикальном положении электроды часто приобретают неравномерный температурный баланс, что ухудшает характеристики лампы. Другим важным аспектом ориентации лампы является положение дефекта на конверте на конце штока насоса ( PST ).Это область, в которой трубка заполняющего газа была закрыта во время изготовления лампы. Загвоздка приводит к искажению геометрии колбы и может быть обнаружена как холодное пятно (по отношению к остальной части оболочки) на тепловизионных картах ламп во время работы. Металлогалогенные лампы, устанавливаемые в горизонтальном положении, должны иметь PST, направленный вверх (вверху колбы), и это делается на заводе для ламп, встроенных в отражатели. Такое расположение предотвращает конденсацию компонентов заполнения в области PST.
Металлогалогенные лампы часто требуют охлаждения для обеспечения правильной работы. Одной из наиболее критических областей являются уплотнения штока, где молибденовая фольга встроена в кварц и подвержена окислению атмосферными компонентами при чрезмерных температурах. В большинстве случаев максимально допустимая температура на внешних концах вала составляет 350 ° C, что легко поддерживается с помощью простых сценариев охлаждения. Принудительное охлаждение с помощью бесщеточного вентилятора постоянного тока является предпочтительным методом для производителей источников света для микроскопии на вторичном рынке.Помимо стержней, важным конструктивным фактором в металлогалогенных лампах является температура отражателя. Температура поверхности отражателя не должна превышать 250 ° C, чтобы избежать отслаивания слоев дихроичной тонкой пленки. Охлаждение отражателей требует немного большего внимания, чтобы минимизировать температурный градиент, создаваемый по поверхности отражателя. Большие перепады температур могут вызвать напряжение в лампе и привести к появлению трещин в отражателе. Независимо от стратегии охлаждения отдельных компонентов лампы, следует отметить, что ни в коем случае нельзя обдувать газоразрядную трубку холодным воздухом.Уровень успеха в поддержании надлежащей рабочей температуры металлогалогенных ламп оказывает определенное положительное влияние на срок службы лампы, особенно с точки зрения предотвращения расстеклования и поддержания полезных уровней светового потока.
После пуска металлогалогенной газоразрядной лампы перед выключением необходимо дать ей полностью нагреться до рекомендуемых рабочих параметров (температуры и давления). Во многих случаях лампы полностью готовы к работе через минуту или две, но это значение зависит от конструкции и технических характеристик лампы.После зажигания компоненты наполнителя лампы (ртуть, галогениды и редкоземельные элементы) испаряются последовательно, в то время как напряжение лампы, электрическая мощность и световой поток постепенно увеличиваются, пока не достигнут установившегося рабочего режима. Редкоземельные элементы испаряются последними из наполняющих газов, так что металлогалогенные лампы генерируют спектральное распределение со смещением в синий цвет до тех пор, пока не завершится прогрев. Останов — это процесс, обратный запуску, когда первыми конденсируются редкоземельные элементы.Преждевременное прекращение работы лампы может привести к быстрому износу электродов и потемнению внутренних стенок оболочки, что ухудшит рабочие характеристики лампы в будущем. Фактически, если лампа случайно выключается слишком быстро во время фазы запуска, компоненты наполнителя (галогениды ртути и редкоземельных элементов) часто откладываются на внутренних стенках оболочки и на электродах. Этот артефакт может быть визуализирован как темное непрозрачное покрытие и может отрицательно повлиять на повторное зажигание (в редких случаях навсегда).Кроме того, количество запусков лампы оказывает значительное влияние на срок службы, при этом более частые зажигания приводят к сокращению срока службы независимо от того, позволяли ли лампе достигать надлежащей рабочей температуры при каждом запуске перед отключением питания.
Металлогалогенные лампы подвержены подобным артефактам нестабильности, которые поражают другие источники света дугового разряда (в основном ртуть и ксенон). Термины, используемые для описания нестабильности дуги, многочисленны и включают такие слова, как мерцание , , дрожание , , колебание , и дрожание , , которые все относятся к колебаниям яркости. В отличие от традиционных дуговых ламп, некоторые разновидности металлогалогенных ламп работают с дроссельной цепью, в результате чего частоты в диапазоне от 50 до 60 герц передаются непосредственно в лампу. Следовательно, лампа гаснет и снова загорается со скоростью 100–120 раз в секунду, что может мешать высокоскоростным цифровым камерам снимать чрезвычайно высокую частоту кадров, но, как правило, слишком быстро, чтобы повлиять на большинство детекторов микроскопа. Новые схемы электронных ламп, в которых используются источники питания постоянного тока, смягчают это явление, а также обеспечивают гораздо лучшие общие характеристики стабильности.Однако из-за собственных колебаний яркости, присутствующих во всех конструкциях дуговых ламп, разновидности галогенидов металлов демонстрируют краткосрочную нестабильность с точки зрения износа электродов и конвективных токов внутренней лампы.
Электроды в металлических дуговых лампах со временем медленно деградируют, поскольку наконечники приобретают деформацию и увеличиваются в большем радиусе, что приводит к уменьшению тока, протекающего возле наконечника катода, а также к увеличению уровня мощности, необходимого для поддержания дуги. Три наиболее распространенных артефакта, связанных с износом электрода, называются блужданием , , вспышкой , и флаттером , (см. Рисунок 5).Блуждание дуги происходит, когда точка присоединения дуги на кончике катода перемещается в новое место, часто следуя круговой схеме по окружности электрода. Блуждание сопровождается вспышкой дуги, что относится к мгновенному изменению яркости, когда дуга перемещается в новую область на электроде с более высоким эмиссионным характером, чем предыдущая точка присоединения. Колебание возникает, когда конвекционные токи в наполняющем газе, возникающие из-за разницы температур между дугой и огибающей, вызывают быстрое боковое смещение столба дуги.В совокупности эти источники нестабильности вносят значительный вклад в плохие характеристики лампы, но достижения в конструкции источников питания для металлогалогенных ламп позволяют создавать новые системы, которые демонстрируют гораздо лучшую временную и пространственную стабильность как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.
Процесс старения кварцевых колб в металлогалогенных лампах обычно известен как девитрификация (или перекристаллизация ) и проявляется в появлении молочно-белого покрытия на внутренних стенках газоразрядной трубки, что на самом деле является физическим изменением. в самой структуре кварца.Чрезвычайно высокие рабочие температуры и давления, которым газоразрядная трубка подвергается в течение своего срока службы, медленно вызывают регрессивное переупорядочение аморфного кварца до полукристаллического состояния в некоторых областях оболочки. Белый налет состоит из оксидов кремния, что сопровождается потерей плотности и прочности. Когда срок службы дуговых ламп заканчивается, большая часть газоразрядной трубки полностью расстеклована и подвергается повышенному риску взрыва. Помимо очевидных опасностей, расстеклованные газоразрядные трубки также обладают ухудшенными фотометрическими свойствами, и их следует заменять новыми лампами.Конструкция металлогалогенной дуговой лампы
В конструкции металлогалогенных ламп используется большое количество разнообразных дизайнерских мотивов, но те, которые используются в флуоресцентной микроскопии, ограничиваются заказными версиями с короткой дугой, размещенными в эллиптических отражателях. Газоразрядная трубка изготовлена из плавленого кварца или кварца, которая окружает систему электродов и содержит наполняющие газы и соли металлов. Разрядная дуга горит в области между концами катода и анода (называемой межэлектродным зазором , ).Плавленый кварц — один из немногих материалов, способных выдерживать экстремальные механические нагрузки и тепловые нагрузки, предъявляемые к металлогалогенным лампам, которые должны выдерживать длительную работу при температурах, приближающихся к 950 C, и давлениях до 40 атмосфер. В некоторых высокоэффективных лампах толщина кварцевой оболочки может достигать 5 миллиметров. Во время производства электроды герметично закрываются в валах ламп и электрически соединяются с цоколями молибденовой фольгой и штырями (см. Рисунок 6 (b)).Цоколи лампы обеспечивают подключение к внешнему источнику питания, а также используются в качестве механической опоры. В лампах, соединенных с дихроичными отражателями, длинная ось кварцевого стержня ориентирована параллельно оптической оси эллиптического отражателя (рисунки 2 и 6 (а)), так что зазор между электродами можно точно выровнять в фокусной точке. Один конец стержня лампы зацементирован в керамическом основании отражателя, а другой конец выступает в центр отражателя и электрически соединен с источником питания с помощью кабеля.
Электроды в металлогалогенных лампах изготовлены из легированных вольфрамовых сплавов и имеют идентичную форму для версий, предназначенных для использования с переменным током ( AC ). Эти лампы, предназначенные для работы на постоянном токе ( DC ), содержат более массивный анод и меньший заостренный катод (аналогично электродам в ксеноновых дуговых лампах). В общем, электроды, используемые в металлогалогенных лампах, делятся на две категории: электроды pin и катушки (см. Рисунок 6 (c)).Катушечные электроды представляют собой более тонкие версии штыревых электродов, но имеют тонкую вольфрамовую проволоку, намотанную на концы в один или два слоя. Конструкция электрода оказывает сильное влияние на температурный профиль вольфрамового стержня, начиная от кончика и заканчивая областью, которая встроена в кварцевый стержень. В металлогалогенных лампах конфигурация электродов должна соответствовать форме колбы (переходная область между колбой и стержнем), а также химическим веществам для наполнения и внутреннему объему колбы колбы.Конструкция электродов должна также учитывать устранение потенциальных тепловых гнезд (области с более высокой температурой, чем их окружение) и должна обеспечивать дугу стабильную основу, где может иметь место оптимальная активность электронной эмиссии. Лучшие электроды достаточно стабильны, чтобы лампа могла надежно работать в течение всего срока службы.
Металлогалогенные валы ламп обеспечивают механические и электрические соединения между колбой и цоколем лампы. Большинство ламп, используемых в микроскопии, изолированы от внешней среды с помощью технологии, известной как зажимное уплотнение , которое включает сжатие нагретого, податливого кварцевого вала между двумя металлическими зажимами.По сравнению с другими металлами вольфрам имеет относительно низкий коэффициент теплового расширения, но он все же примерно в десять раз больше, чем у кварца. В результате вольфрамовый электрод не может быть прикреплен непосредственно к кварцевому валу без разрушения лампы из-за теплового расширения во время обычной эксплуатации. Решение этой проблемы достигается путем направления энергии на кварцевые валы с помощью молибденовой ленты (или фольги), края которой имеют остро протравленные края, которые могут впиваться в кварц, не вызывая его разрушения во время нагрева.Тонкая молибденовая фольга (размером примерно 20 микрометров на 2-4 миллиметра) приварена к подводящим проводам для подключения к источнику питания на одном конце и к вольфрамовому электроду на другом конце. Эти фольги, в зависимости от толщины, способны во время работы проводить ток до 100 ампер. В лампах большой мощности часто необходимо несколько слоев фольги, чтобы выдержать большие токовые нагрузки.
Качество света, излучаемого металлогалогенной лампой, в первую очередь определяется компонентами fill .В зависимости от области применения металлогалогенные лампы могут быть заполнены любым количеством (до 10) различных компонентов, которые выполняют критические функции, продиктованные их химическими и физическими свойствами, в процессе генерации света. Одним из компонентов, присутствующих во всех металлогалогенных лампах, является инертный стартовый газ , обычно аргон или ксенон, который не вступает в реакцию с другими компонентами заполнения и проявляет желаемые свойства зажигания. Лампы, используемые в микроскопии, также содержат жидкие пары ртути и галогены.Концентрация ртути в первую очередь влияет на рабочее давление лампы и определяет требования к напряжению, как обсуждалось выше. Галогены, наиболее широко используемые в металлогалогенных лампах, — это йод и бром, которые реагируют со следовыми количествами редкоземельных металлов с образованием галогенидных солей. Эти соли обладают более высоким давлением пара, чем одни металлы, что позволяет инженерам точно настраивать плотность частиц редкоземельных элементов в дуге для регулировки цветовой температуры и других характеристик излучения.
В большинстве случаев кожухи металлогалогенных ламп заполнены избытком газообразного галогена для проведения цикла регенерации галогена , который служит для предотвращения осаждения испаренного вольфрама с электродов на внутренних стенках кожуха. Редкоземельные металлы, используемые в металлогалогенных лампах, относятся к ряду лантаноидов и обычно представляют собой диспрозий ( Dy ), тулий ( Tm ) и / или гольмий ( Ho ). Варьируя комбинацию и концентрацию этих металлических элементов, можно использовать для модуляции спектрального распределения излучения, чтобы соответствовать целевому применению лампы. В общем, редкоземельные элементы выбираются для обеспечения непрерывного спектрального излучения дневного света с высокой световой эффективностью. При комнатной температуре металлогалогенные лампы существуют при давлении окружающей среды или ниже, но во время работы внутреннее давление может составлять от 10 до 40 атмосфер, в зависимости от компонентов заполнения.
Цоколь лампы является важным компонентом, который выполняет двойную функцию: обеспечивает механическую опору, а также электрическое соединение с источником питания. В двухцокольных лампах цоколь состоит из металлических гильз (часто называемых наконечниками ), приклеенных к концам валов ламп. В некоторых случаях втулки представляют собой конические цилиндры, которые могут быть оснащены резьбой или тросом. Металлогалогенные лампы, разработанные для флуоресцентной микроскопии, требующие жидкостного световода (см. Рисунки 2 и 6), по сути, работают как одноцокольные лампы с керамическим основанием, соединенным с эллиптическим отражателем.В зависимости от конструкции лампы катодный или анодный конец трубки лампы может быть прикреплен к основанию, а другой конец соединен перемычкой с электрическим соединением в корпусе отражателя с помощью тонкого металлического кабеля, приваренного к выступающему молибденовому штырю. Основания ламп участвуют в отводе тепла от блока во время работы через металлическую контактную поверхность (обычно гильзу). Базовая температура в точке контакта между гильзой и патроном не должна превышать примерно 350 ° C во время работы, что требует от производителей послепродажного обслуживания включения радиаторов, больших площадей контакта, вентиляторов или других компенсирующих элементов в конструкции своих приборов.
Производство металлогалогенных ламп для микроскопии с высокотехнологичными оптическими системами требует жестких геометрических допусков для ламп. В рефлекторных лампах точное расположение колбы имеет решающее значение, поскольку отклонения всего в несколько миллиметров могут привести к значительному снижению равномерности освещения. Микроскопия — это сложное приложение, в котором свет, исходящий от отражателя, должен быть очень точно сфокусирован, чтобы максимизировать входной поток в жидкий световод.По этой причине рефлекторные металлогалогенные лампы, используемые в флуоресцентной микроскопии, строго выравниваются внутри эллиптического рефлектора во время изготовления. Кроме того, необходимо тщательно контролировать допуски на оболочку и стержень лампы, которые, естественно, сильно отличаются от других изделий из расплавленного стекла, чтобы гарантировать точное расположение дугового зазора относительно задней фокальной точки отражателя. Точные допуски также необходимы для компенсации небольших отклонений электродов от оси лампы. В совокупности многочисленные требования к точному изготовлению ламп вполне укладываются в возможности современных процессов производства ламп, так что нынешний модельный ряд коммерческих металлогалогенных ламп часто соответствует требованиям флуоресцентной микроскопии и даже превосходит их.
В заключение отметим, что номенклатура идентификации лампы сильно различается в зависимости от производителя, и пока нет универсального стандарта. Металлогалогенные лампы, используемые в микроскопии, сгруппированы Osram в семейство HTI , где H — это сокращение от символа ртути ( Hg или Hydragyrum ), T — это немецкий термин для обозначения дневного света. ( Tageslicht ) и I указывает на присутствие галогенных соединений (йодидов и бромидов).Другие обозначения, используемые Osram: M или R для редкоземельных металлов, S для безопасных ламп с внешней колбой вокруг колбы, P для проекционных ламп и C для кабелей с кабелем. Металлогалогенные лампы Ushio продаются под торговым наименованием EmArc с кодовым префиксом SMH , что является аббревиатурой от галогенида металла с короткой дугой. У других производителей такая же запутанная номенклатура, поэтому их каталоги продукции следует внимательно просматривать, чтобы выбрать правильный выбор лампы для конкретного применения.Лампы и блоки питания
Требования к источникам питания для металлогалогенных ламп несколько отличаются от требований к источникам питания ртутных и ксеноновых дуговых ламп. Источники питания как переменного, так и постоянного тока ( AC и DC ) могут использоваться с металлогалогенными лампами (в зависимости от конструктивных параметров лампы), но оба типа должны иметь аналогичные функции, включая схемы зажигания и балласта, стабилизацию мощности и правильный профиль тока во время фазы запуска лампы.Металлогалогенным источникам питания требуется охлаждение, обычно обеспечиваемое вентиляторами и радиаторами. Поскольку все дуговые лампы обычно требуют высокого напряжения для инициирования горения, их источники питания обычно состоят из двух ступеней, основной цепи питания и модуля зажигания. Во время фазы запуска основной источник питания обычно выдает напряжение в диапазоне от 200 до 350 вольт на воспламенитель, который увеличивает выходную мощность до уровня от 5 до 30 киловольт для зажигания, в зависимости от способности лампы перезапускать при горячем зажигании.После запуска лампы напряжение может упасть до рабочего диапазона от 20 до 100 вольт. Одним из обязательных требований к металлогалогенным источникам питания является то, что все электрические соединения должны быть хорошо изолированы друг от друга, а также от потенциала земли во избежание возникновения дуги.
На рис. 7 показан разрез внутренних компонентов типичного послепродажного металлогалогенного светильника, разработанного с жидкостным световодом для применений во флуоресцентной микроскопии.Практически во всех современных внешних светильниках используются световоды (оптоволоконные или жидкостные) для установки горячей лампы на безопасном расстоянии от чувствительных компонентов микроскопа, что снижает теплопередачу и обеспечивает более высокий уровень термической стабильности для длительных экспериментов. Металлогалогенная лампа и блок отражателя крепятся с помощью зажимов, чтобы точно установить фокусное пятно на входной апертуре световода. В некоторых светильниках между лампой и входом в световод помещают фильтр, блокирующий ультрафиолетовое и инфракрасное излучение (см. Рисунки 7 и 8).Установка жидкостного световода осуществляется путем вставки входного разъема в переднее или заднее крепление на фонаре, пока он не будет надежно закреплен (это называется защелкивающимся соединением и быстроразъемным соединением ). Другой конец световода подсоединяется к специальной системе расширяющихся линз, индивидуальной для каждой конструкции микроскопа. Металлогалогенные лампы оснащены источниками питания как переменного, так и постоянного тока с установленными внутри запальниками и балластами и обычно включают небольшой электрический вентилятор под цоколем лампы для обеспечения принудительного воздушного охлаждения.Поскольку лампы выровнены со своими отражателями с очень жесткими допусками на заводе, замена — это просто вопрос удаления отработанной лампы и установки новой.
Чтобы избежать возможного теплового повреждения светового скремблера (и микроскопа), инфракрасное излучение, а также другие потенциально опасные длины волн излучения, генерируемые лампой, должны быть удалены до того, как они попадут в оптоволокно или световод, и это наиболее удобно сделать с помощью подходящих фильтры. В идеальном случае только длины волн, критичных для формирования изображения и возбуждения флуорофора, должны покидать источник света и отправляться на оптическую цепь микроскопа (профили пропускания оптического волокна и жидкого световода представлены на рисунке 8).Вместо того, чтобы полагаться на широкополосные зеркала, можно использовать холодные зеркала и настраиваемые полосовые интерференционные фильтры, чтобы позволить нежелательному теплу уходить и выбрать длины волн света, передаваемых на входную апертуру световода. Полоса длин волн, обычно необходимая для применения в микроскопии общего назначения, составляет приблизительно от 360 до 700 нанометров. Ненужные длины волн, которые могут повредить живые клетки или микроскоп, в том числе в ближнем инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, могут пройти через дихроматические зеркала (инфракрасный передатчик обозначен как холодное зеркало , а ультрафиолетовый передатчик — горячее зеркало ). и впитаться в корпус лампы.В качестве дополнительного преимущества рассеивание тепла холодным зеркалом уменьшает перемещение источника света, вызванное тепловым расширением механических и оптических компонентов, чтобы гарантировать передачу на образец максимально возможного уровня лучистого потока.
Более совершенные лампы для вторичного рынка и OEM (производитель оригинального оборудования) содержат ряд функций, которые очень удобны для визуализации живых клеток с помощью флуоресцентной микроскопии. Среди этих дополнительных удобств — световые заслонки, колеса фильтров, индикаторы срока службы лампы, контроль выходной мощности и настраиваемые интерфейсы, которые легко интегрируются в программное обеспечение для управления микроскопом.Большинство металлогалогенных ламп содержат по крайней мере регулируемую диафрагму, которая позволяет контролировать интенсивность лампы, а некоторые модели включают фильтры с регулируемой нейтральной плотностью для более точной регулировки. Электронный контроль времени работы лампы и температуры — еще одна полезная функция, встроенная во многие металлогалогенные лампы. Те системы, которые постоянно контролируют температуру лампы, полезны для предотвращения непреднамеренных повторных зажиганий до тех пор, пока лампа не остынет до безопасного состояния. Встроенные фильтрующие колеса становятся все более распространенными в металлогалогенных лампах.Эти блоки позволяют оператору удобно вставлять выбранные фильтры возбуждения непосредственно в удаленную лампу, тем самым устраняя потенциальные артефакты вибрации, которые сопровождают колесо фильтров, прикрепленное непосредственно к микроскопу. Световые заслонки, которые весьма полезны для управления периодом освещения во время визуализации живых клеток, могут управляться вручную или с помощью программного обеспечения. Большинство металлогалогенных ламп можно подключить к главному компьютеру с помощью универсальной последовательной шины (, USB, ) или последовательного порта RS-232.Жидкие световоды
Предпочтительной схемой оптического освещения во флуоресцентной микроскопии является освещение Хлера, которое служит для равномерного освещения поля изображения с использованием пространственно сложного источника света путем визуализации только части источника в фокальной плоскости конденсора (или задней фокальной плоскости объектива в эпи-иллюминация). Свет, падающий на образец, распределяется равномерно, хотя этот свет может приходить не со всех возможных азимутов с одинаковой интенсивностью. Другой важной особенностью освещения Кхлера является контроль когерентности света от источника, но также можно добиться однородного освещения с помощью световода.Применение жидких световодов в микроскопии позволяет скремблировать или смешивать свет для уменьшения пространственной и временной когерентности. В металлогалогенных лампах свет, исходящий от отражателя, фокусируется на входной апертуре одномодового оптического волокна или жидкостного световода (см. Рисунки 2 и 7). Тепловое движение в жидкостном световоде постоянно изменяет оптический путь и рассеивает свет, так что как пространственная, так и временная когерентность эффективно устраняются
Хотя в современных металлогалогенных лампах используются реже, спиральные одномодовые оптические волокна создают отражения от оболочки, которые постоянно меняются при небольшом изгибе волокна, генерируя выходной луч, который является эффективно однородным по интенсивности во времени и пространстве. Сообщается, что метод вибрации волокна на частотах до 100 килогерц также эффективен при скремблировании света, но требует дополнительного оборудования. Фаза света, выходящего из оптического волокна, искажается из-за различной длины пути световых волн, проходящих через оптоволокно, хотя высокая яркость и хроматические характеристики сохраняются. Выходной луч описывается профилем интенсивности -цилиндра , а не гауссовым профилем, характерным для лазерного света.
На рисунке 8 (а) показан спектральный профиль металлогалогенной лампы (желтая кривая), измеренный на выходе 5-миллиметрового жидкостного световода, наложенного на полосовые участки типичного отсекающего фильтра (красная кривая), используемого в фонарях вторичного рынка. Обратите внимание, что полосовой фильтр отсечки удаляет длины волн излучения лампы ниже 360 нанометров и выше 700 нанометров, но способен пропускать значительную часть длин волн выше 1200 нанометров (хотя излучение в этой области минимально для металлогалогенных ламп). Анатомия жидкостного световода представлена в разрезе на Рисунке 8 (b). Муфта изготовлена из нержавеющей стали и содержит торцевую заглушку из оптического стекла, которая контактирует непосредственно с жидкой средой в направляющей. Оболочка с низким показателем преломления на внутренней стенке гибкой трубки гарантирует, что сильно наклонный свет отражается обратно в жидкую среду. Конструктивные параметры соединителя различаются в зависимости от производителя (таким образом, отсутствует отраслевой стандарт), что затрудняет или делает невозможным использование жидкого световода, разработанного для какого-либо конкретного фонаря на вторичном рынке, в конкурирующем устройстве.
Одним из наиболее важных вопросов при использовании оптических волокон и жидких световодов является эффективность соединения выхода лампы источника с входной трубкой волокна или световода. Большинство оптических волокон и жидких световодов имеют числовую апертуру от 0,2 до 0,55, и это значение следует согласовывать с собирающей оптикой для источника. Некоторые производители микроскопов и вторичного рынка предлагают металлогалогенные лампы, предназначенные для использования с жидкими световодами, в которых выполняется это условие.Комбинация 75-ваттной ксеноновой дуговой лампы или металлогалогенной лампы в эллиптическом отражателе, холодном зеркале и оптически согласованном жидком световоде диаметром от 3 до 5 миллиметров может обеспечить светоотдачу, превышающую 2 милливатт на нанометр. Конец волокна становится эффективным источником света для микроскопа независимо от размера дуги лампы, что приводит к уменьшению яркости по сравнению с самой дугой. Однако, когда целью является равномерное освещение апертуры большого диаметра, как в случае широкопольных флуоресцентных микроскопов и конфокальных микроскопов с вращающимся диском, расширенный источник не так вреден для рабочих характеристик.Единственное требование — это коллимирующая линза достаточного диаметра, чтобы эффективно собирать световой поток и проецировать его на дисковый сканер или заднюю апертуру объектива.
Замена металлогалогенных ламп на светодиоды
Металлогалогенные светильники обычно используются для наружного освещения и могут иметь световой поток в несколько люмен. Хотя они являются традиционным вариантом освещения для многих подрядчиков, светодиодные светильники становятся нормой.
Многие подрядчики выбирают светодиодные лампы в качестве энергоэффективной альтернативы металлогалогенным и натриевым лампам высокого давления.Помимо эффективности, светодиоды имеют довольно продолжительный срок службы, что делает их практически необслуживаемыми.
Если вы ищете замену галогенидам металла, вам следует подумать о переходе на светодиоды. Они не только обеспечивают такой же уровень яркости, но и при гораздо меньшей мощности. Вы можете сэкономить более 70% энергии. Все еще не уверены, какой вариант лучше всего подходит для вас? Давайте измерим плюсы и минусы!
Металлогалогенная лампа
Металлогалогенные лампы обычно используются в коммерческих целях, где требуется высокий уровень яркости.
Общие приложения
Уличные фонари
Парковочные места
Склады
Промышленное освещение
Наружное ландшафтное освещение
Внутренние высокие отсеки
Какова эквивалентная мощность светодиодных ламп?
Металлогалогенная лампа | Светодиодная лампа | Выходной световой поток | Энергосбережение | |||
70 Вт | 30 Вт | 0 | 4,600% 100 Вт | 40-50 Вт | 7,700 люмен | 61% |
150 Вт | 60-70 Вт | 8700 люмен | 61% | |||
175 Вт | 80-90 Вт | 80-90 Вт | 68% | |||
250 Вт | 100 Вт | 16 400 люмен | 71% | |||
400 Вт | 150 Вт | 24 600 люмен | 66% |