Металлогалогенные и галогенные лампы

30 Ноября 1999 г.

Идея использования галогенов в лампах накаливания принадлежит Фридриху и Уайли, которые в 59-м году прошлого века заметили, как добавки йода в наполняющий колбу газ уменьшает распыление вольфрама при накаливании. Сегодня в галогенных лампах чаще используют бром, а не йод и по сути, физика процесса оказалась несколько иной, чем предполагалось вначале. Галогены не препятствуют испарению вольфрама, но образующееся при горении соединение вольфрама с галогеном концентрируется вокруг самой нити. И при выключении галогенной лампы вольфрам оседает не на стенках колбы, уменьшая ее светопропускную способность, а на самой нити. Хотя и не там, откуда он эмитировал. Поэтому утверждение, что вольфрамовая нить не утоньшается, а восстанавливается, увеличивая долговечность лампы, ошибочно и некорректно.

Долговечность галогенных ламп на самом деле больше, чем у обычных ламп накаливания почти в два раза. Однако увеличение этого показателя происходит по другой причине. Более чистые стенки колбы из-за эмиссии галогенных соединений в область нити и осаждении на ней вольфрама позволили уменьшить размер самой колбы и использовать для нее кварцевое стекло. Благодаря этому внутри колбы галогенной лампы создается высокое давление газа, которое уже на самом деле препятствует испарению вольфрама. Попутный позитив – температура нагрева спирали галогенной лампы стала больше, что сместило излучение в коротковолновую часть спектра, сделав свет не желтым, характерным для обычных ламп накаливания, а белым.

Галогенные лампы очень компактны и яркость светового излучения в них поддается регулировке, что дает возможность их использования в светильниках различного назначения. Высокая температура спирали и чистые стенки колбы сделали галогенные лампы более яркими в сравнении с обычными лампами накаливания, что позволило уменьшить их мощность и снизить потребление электроэнергии. Сегодня галогенные лампы выпускают для обычного сетевого напряжения и низкого напряжения, параметры которого (6, 12 или 24 В) обеспечиваются понижающим трансформатором.

Металлогалогенные лампы (Hydrargyrum medium Arc-length Iodide) в корне отличаются от галогенных ламп по способу генерации света. Галогенные лампы это тепловые излучатели, в которых светопоток генерируется разогретой вольфрамовой спиралью. В металлогалогенных лампах излучение возникает при горении возникающей между электродами дуги. По сути, это газоразрядные лампы переменного тока, излучающие свет при прохождении разряда через плотную смесь ртутных паров с парами редкоземельных элементов (диспрозий, гольмий и тулий, галогениды олова и комплексные соединения с цезием). Пары металла, их количественное и качественное соотношение, стимулируют эмиссию света, причем спектральное распределение зависит от давления паров. Это позволяет варьировать цветопередачу в значительном интервале (от «холодного лунного» до оранжевого «заката солнца»).

Металлогалогенные лампы характеризуются чрезвычайно высоким световым потоком при малых потребляемых мощностях, что делает их очень экономичными. Галогениды в составе наполняющей колбу смеси обуславливают процессы, аналогичные происходящим в галогенных лампах. А это в сочетании с высоким давлением паров дает впечатляюще высокую долговечность металлогалогенных ламп на уровне 10-15 тыс. часов.

Цветовая температура спектра оптического излучения варьируется в пределах 3000-6500 К, что наряду с высокой яркостью делает металлогалогенные лампы почти идеальным источником света. Однако для их использования необходим высоковольтный источник питания, достаточно габаритный и весьма дорогой. В этом качестве применяют дроссельные катушки, трансформаторы с магнитным рассеянием и электронные пускорегулирующие аппараты, обеспечивающие высоковольтный разряд, «зажигающий» дугу.

Помимо этого, металлогалогенные лампы имеют еще ряд недостатков, ограничивающих их применение. После выключения их нельзя повторно включать в течение 10-15 минут. Иначе происходит интенсивное осаждение компонентов наполняющей колбу смеси на электродах и стенках самой колбы, что резко ухудшает повторное «зажигание» дуги и существенно снижает общий срок службы лампы. Кроме того, ультрафиолетовое излучение металлогалогенных ламп может привести к травмам сетчатки глаза человека, что обуславливает их использование только в специальных закрытых корпусах с соответствующими фильтрами.