لامپ متال هالید چیست؟ و انواع آن
نورپردازی با تخلیه با شدت بالا (HID)، از لامپ‌های متال هالید بهره می‌برد که با خصوصیات خاص خود، امکانات فراوانی را در اختیار ما قرار می‌دهند. در گذشته، بیشتر نورپردازی‌های HID از سیستم‌های دیگری استفاده می‌کردند، اما امروزه لامپ‌های متال هالید با کاهش قابل‌توجهی در نویز و ارتقاء جلوه‌ی رنگ، به ویژه در بخش قرمز طیف، در صنعت نورپردازی بسیار پرکاربرد شده‌اند. در این مقاله از مجله علمی و صنعتی یاب چی، به بررسی تعریف لامپ متال هالید خواهیم پرداخت و سپس اطلاعات بیشتری درباره آن را ارائه خواهیم نمود.
لامپ متال هالید چیست؟
لامپ متال هالید، شباهتی با لامپ بخار جیوه دارد. در داخل حجم خود، لامپ متال هالید علاوه بر جیوه، کمی نمک‌های هالوژنی یا متال هالید را نیز شامل می‌شود. این لامپ در دمای پایین ذوب می‌شود و به همین دلیل برای روشن شدن به الکترود کمکی نیاز ندارد. در ترکیب لامپ متال هالید، از نمک‌های یدور سدیم، یدور ایندیوم و یدور تالیوم استفاده می‌شود. پس از راه‌اندازی کامل لامپ، که معمولاً بین ۵ تا ۷ دقیقه زمان می‌برد، نمک‌های موجود در لامپ تبخیر شده و به فلزهای تشکیل‌دهنده آنها و ید تجزیه می‌شوند. نوری با طول موج خاص از بخار فلزها تولید می‌شود و رنگ نور این لامپ به صورت سفید است.
به دلیل نزدیکی رنگ نور لامپ متال هالید به رنگ نور زرد، اثرگذاری نوری این لامپ افزایش می‌یابد. لامپ متال هالید دارای دو حباب است. حباب بیرونی وظیفه جلوگیری از انتشار اشعه ماورابنفش به بیرون و محافظت از حباب داخلی را دارد. جنس حباب داخلی می‌تواند از کوارتز یا سرامیک باشد و این حباب نیازی به ماده فلورسانت برای عملکرد ندارد. حباب خارجی به شکل استوانه یا بیضوی با دو الکترود اصلی و یک الکترود فرعی ساخته می‌شود. عمر مفید این لامپ‌ها در حدود ۷۵۰۰ ساعت است.
ساختار و عملکرد لامپ متال هالید
لامپ متال هالید شامل یک لوله شیشه‌ای است که درون آن هالیدهای فلزی مختلف قرار دارند. این هالیدها شامل ترکیبات فلزاتی مانند تنگستن، آهن، آلومینیوم، سدیم و مسی است. لامپ به وسیله یک الکترود مثبت و یک الکترود منفی که درون لوله قرار دارند، روشن می‌شود. هالیدهای فلزی در حالت خاموش و معمولی بی‌نور هستند. اما با اعمال جریان الکتریکی بین الکترودها، گاز روشنایی در لوله تحریک می‌شود و هالیدها نور را تولید می‌کنند.
انواع لامپ متال هالید
انواع لامپ‌های متال هالید را می‌توان به شرح زیر نام برد:
لامپ‌های خطی (MBIL)
این لامپ‌ها دارای یک حباب هستند و به هیچ الکترود کمکی نیاز ندارند. به همین دلیل، اشعه ماورابنفش توسط این لامپ‌ها ساطع می‌شود که ممکن است برای چشم مضر باشد. برای روشن کردن این نوع لامپ‌ها، نیاز به ولتاژ استارت بیش از ۲۴۰ ولت است. حباب این لامپ‌ها به صورت استوانه‌ای، باریک و بلند است و دارای توان‌های ۷۵۰، ۱۲۰۰، ۱۶۰۰ و ۲۰۰۰ وات تا ۱۰ کیلووات می‌باشند. ضریب بهره نوری این لامپ‌ها حدوداً ۸۵ لومن بر وات است و طیف نوری آنها خطی و پیوسته است. عمر مفید این لامپ‌ها حدود ۳۰۰۰ ساعت است. این لامپ‌ها در عکاسی، نورافکن‌ها و استودیوها استفاده می‌شوند.
لامپ‌های CSI
حباب لامپ‌های CSI به صورت کروی شکل است و دارای حجم کمی هستند. در این لامپ‌ها، به جیوه یدورهای سدیم، گالیوم و تالیوم اضافه شده است. این لامپ‌ها با توان‌های ۴۰۰ و ۱۰۰۰ وات تولید می‌شوند و حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ ساعت کار می‌کنند. ضریب بهره نوری در این نوع لامپ حدوداً ۹۰ لومن بر وات است و زمان استارت لازم برای روشن شدن کمتر از یک دقیقه است، همچنین زمان لازم برای روشن شدن مجدد آنها ۲ تا ۵ دقیقه است. از این لامپ‌ها در عکاسی، پروژکتورها و استودیوها استفاده می‌شود.
عملکرد لامپ متال هالید چگونه است؟
لامپ‌های متال هالید (MH) از یک لوله قوس الکتریکی به عنوان مشعل درون یک پوشش بیرونی تشکیل شده‌اند. این لوله قوس می‌تواند از کوارتز یا سرامیک ساخته شده باشد و شامل گازهای شروع (معمولاً آرگون)، جیوه و نمک‌های MH است. لوله‌های قوسی MH ساخته شده از کوارتز شکلی مشابه لوله‌های قوسی بخار جیوه (MV) دارند، اما در دماها و فشارهای بالاتر عمل می‌کنند.
برای راه‌اندازی لامپ‌های MH، نیاز به ولتاژ راه‌اندازی بالاتر از ولتاژ معمولی است که به الکترودهای لامپ از طریق مخلوط گاز در لوله قوس تامین می‌شود. گاز موجود در لوله قوس MH باید قبل از عبور جریان و روشن شدن لامپ یونیزه شود. علاوه بر تأمین ولتاژ راه‌اندازی صحیح، ولتاژ راه‌اندازی بالا جریان راه‌اندازی و جریان کارکرد لامپ را نیز تنظیم میکند.
کاربرد لامپ متال هالید
حالا بیایید به کارکرد لامپ‌های متال هالید (MH) بپردازیم. با افزایش فشار و دما، مواد در داخل لوله قوس تبخیر می‌شوند و نور و اشعه ماوراء بنفش (UV) تابان می‌شوند. جلف بیرونی یا پوشش بیرونی، که معمولاً از شیشه بوروسیلیکات ساخته شده است، محیط حرارتی پایدار برای لوله قوس ایجاد میکند. این پوشش دارای جوی بی‌اثر است که از اکسید شدن اجزای لوله قوس در دماهای بالا جلوگیری میکند و میزان اشعه ماوراء بنفشی که لامپ تابان میکند را کاهش می‌دهد. برخی از لامپ‌های MH دارای روکش پوششی در داخل لامپ هستند که نور را پخش میکند. علاوه بر این، اغلب از روکش فسفری برای انتشار نور و تغییر خواص رنگی لامپ استفاده می‌شود.
به خصوصیت مواد ساخته شده از لوله‌های قوس کوارتز و سرامیک در لامپ‌های MH بپردازیم. لوله‌های قوس لامپ‌های MH می‌توانند از کوارتز یا سرامیک ساخته شوند. لوله‌های قوس سرامیکی دمای بالاتری را تحمل می‌کنند، که تولیدکنندگان ادعا می‌کنند که این امر منجر به بهبود عملکرد، پخش رنگ و ثبات رنگ می‌شود.
مزایا لامپ متال هالید
روشنایی قوی: لامپ متال هالید دارای روشنایی بسیار بالا است که می‌تواند به طور موثر در محیط‌هایی با نیاز به نور قوی و روشن کاربرد داشته باشد. این لامپ‌ها معمولاً در مکان‌هایی مانند سالن‌های اجتماعات، ورزشگاه‌ها، فروشگاه‌ها و خیابان‌ها استفاده می‌شوند.
بازده بالا: لامپ متال هالید به طور کلی بازده بالایی دارد، به این معنی که از انرژی الکتریکی که مصرف میکند، بیشترین مقدار نور را تولید میکند. این بازده بالا به معنی کاهش هدررفت انرژی و کاهش هزینه‌های انرژی است.
عمر طولانی: لامپ متال هالید دارای عمر طولانی‌تری نسبت به لامپ‌های فلزی قدیمی‌تر است. معمولاً عمر مفید این لامپ‌ها تا چند هزار ساعت است که باعث کاهش هزینه‌های نگهداری و تعویض می‌شود.
پرتو دادن حرارت کمتر: در مقایسه با لامپ‌های فلزی قدیمی‌تر، لامپ متال هالید حرارت کمتری تولید میکند. این ویژگی می‌تواند در کاربردهایی که نیاز به کاهش تولید حرارت دارند، مانند فضاهای بسته و سیستم‌های خنک کننده، بسیار مفید باشد.
معایب لامپ متال هالید
زمان روشن شدن: لامپ‌های متال هالید نیاز به زمانی برای روشن شدن دارند. این زمان معمولاً تا چند دقیقه است و در برخی کاربردها که نیاز به روشنایی فوری دارند، ممکن است مناسب نباشد.
هزینه: لامپ‌های متال هالید در مقایسه با لامپ‌های سنتی مانند لامپ هالوژنی یا لامپ فلورسنت، هزینه بیشتری دارند. اما با توجه به عمر طولانی‌تر و بازده بالا، می‌توان در نظر داشت که این هزینه به مرور زمان با کاهش هزینه‌های نگهداری تراز خواهد شد.
حساسیت به ولتاژ: لامپ متال هالید حساسیت بیشتری به تغییرات ولتاژ برق دارد. در صورت وجود نوسانات ولتاژ قوی، ممکن است عمر مفید و عملکرد لامپ تحت تأثیر قرار بگیرد.
طیف نور: لامپ‌های متال هالید به طور عمومی دارای طیف نوری متعادلی هستند. اما در برخی موارد ممکن است نیاز به طیف نور خاصی داشته باشید که نمی‌توانید آن را با استفاده از این لامپ تامین کنید.
نتیجه‌گیری:
لامپ متال هالید با ویژگی‌هایی مانند روشنایی قوی، بازده بالا و عمر طولانی، به عنوان یک جایگزین کارآمد برای لامپ‌های فلزی قدیمی‌تر محسوب می‌شود. با این حال، لازم است در هر کاربرد خاص، نیازها و محدودیت‌های خود را بررسی کنید و تصمیم‌گیری مناسب را انجام دهید. همچنین، با توجه به پیشرفت تکنولوژی، احتمالاً روشنایی‌های LED و لامپ‌های دیگر نیز به عنوان جایگزین‌های ممکن در نظر گرفته می‌شوند.
