Металлогалогенные лампы. виды и устройство. работа и применение

Области применения.

Повышенная светоотдача, эффективность и малые габариты позволяют применять металлогалогенные лампы в различной осветительной аппаратуре. В основной массе осветительных прожекторов применяются именно МГЛ.
Широко распространенные в настоящее время автомобильные ксеноновые фары также относятся к МГЛ. Наличие ксенона служит, в основном, для первоначального возникновения разряда. Далее, в процессе работы, разряд происходит в парах ртути и галогенов.

МГЛ довольно часто неправильно называются металлогалогеновыми. Такое название не соответствует языковым нормам. Также неправильным является название «металлогалоидные». Такое название иногда употребляется в результате прочтения англоязычного названия «metal halide lamp».

Подключение МГЛ.

Особенности работы металлогалогенных ламп требуют применения специфической аппаратуры. Возникновение электрического разряда требует повышенного напряжения и, в тоже время, физика разряда в газовой среде имеют большую зависимость величины протекающего тока от питающего напряжения, что вынуждает использовать токоограничительные элементы. Аппаратура запуска и ограничения тока называется пуско-регулирующей аппаратурой – ПРА. Существуют как трансформаторные ПРА, основанные на электромагнитных трансформаторах с повышенным магнитным рассеиванием, так и электронные. Последние имеют значительно меньшие габариты и массу. Электронные блоки управления лампами должны строго соответствовать типу применяемых ламп.
Информация по МГЛ хорошо освещена на видео:

Галогенные лампы на низкое напряжение.

Лампы выпускаются на различное напряжение питания. Использование низковольтных ламп (обычно 12 В) в качестве освещения, требует использования понижающих трансформаторов. Трансформатор для галогенных ламп может быть выполнен как традиционно, на металлическом сердечнике (электромагнитный трансформатор), так и с помощью радиоэлектронных элементов (электронный трансформатор). При выполнении требований по максимальной мощности электромагнитные трансформаторы имеют очень высокую надежность, но, вместе с тем, высокую массу, которая растет с увеличением мощности. От этого недостатка свободны электронные трансформаторы. Однако в случае некачественного выполнения они могут служить сильными источниками радиопомех. В любом случае трансформатор для галогенных ламп должен иметь некоторый запас по мощности.

Что это такое?

Металлогалогенные лампы (МГЛ) относятся к газоразрядным источникам освещения, а это значит, что излучение света происходит благодаря электрическому разряду в парах металлов. Ключевая особенность таких изделий – использование специальных добавок в виде паров ртути и галогенидов нескольких химических компонентов, которые находятся в газовой среде.

Когда лампочка не функционирует, все добавки оседают на поверхности горелки. При нагревании данный «осадок» начинает испаряться, сопровождаясь разложением на ионы. Ионизированные атомы металлов в состоянии возбуждения образуют излучение света.

Однако следует учитывать также недостатки этих ламп. Данные источники света вредны для человеческого организма из-за содержания ртути и других химических элементов. А из-за существенного тепловыделения высота их расположения является ограниченной.

Конструкционные разновидности МГЛ

Металлогалогенные светильники применяются для освещения как коридоров и комнат, так и больших открытых промышленных площадок. Поэтому их мощность варьируется от 10 до 2000 Вт.

Лампы с высоким потреблением электроэнергии обычно подключаются к сети 380 В и используются лишь на промобъектах. Наиболее востребованные модели имеют небольшую мощность 35-250 Вт.

При монтировании МГЛ с винтовым цоколем необходимо добиваться плотного соединения нижнего контакта лампы с металлической пластиной патрона

Единых международных стандартов маркировки МГЛ нет, однако в большинстве случаев буква M обозначает «металлогалогенная», а H информирует о содержании в лампе ртути.

Отечественные производители могут использовать свою аббревиатуру: Д – дуговая; И – йодидная, Р – ртутная. После указания модели обычно идет обозначение типа и диаметра цоколя.

Металлогалогенные светильники имеют разную конструкцию. Ниже приведены варианты классификаций этих изделий, в зависимости от их технических параметров:

  1. По типу ориентации: вертикальные (BUD), горизонтальные (BH), универсальные (U).
  2. По размеру колбы: BT – бульбовидно-трубчатая, R – рефлекторная, E или ED – эллипсоидальная, ET – эллипсоидно-трубчатая, T – трубчатая , PAR – параболическая.
  3. По цвету излучения: белый, желтый, пурпурный, зеленый и прочие.
  4. По типу конструкции: бесцокольные — с гибкими токоотводами, одноцокольные, двухцокольные.

Внешнее исполнение металлогалогенной лампы мало влияет на ее эффективность, потому что непосредственный излучающий элемент находится в защищенной внутренней колбе. Именно он определяет характеристики испускаемого света.

Как устроены металлогалогенные светильники?

МГЛ имеют сложное внутреннее устройство. Внешне – это стеклянный цилиндр с цоколем, хотя некоторые модели внешне напоминают грушевидную лампу накаливания.

Внутри оболочки расположена еще одна рабочая капсула из стекла или прозрачной керамики, а также проводящие элементы и резисторы.

Соотношение мощности и объема МГЛ ограничено способностью наружной оболочки отводить лишнее тепло, потому что от перегрева лампа может сгореть

Внешняя колба заполнена обычно азотом, а внутренняя – инертным газом под давлением, небольшим количеством ртути и добавками галогенидов металлов. Такая конструкция и обуславливает название изделия.

В качестве галогенидов металлов применяется в основном йодид натрия или скандия. Они служат для коррекции светового спектра и влияют на сферу применения металлогалогенных ламп. В выключенном состоянии ртуть и добавки находятся в твердом осажденном состоянии на стеклянных стенках.

Самостоятельно при подключении к электрической сети МГЛ не включится. Для этого применяют пуско-регулировочные аппараты (ПРА), которые обеспечивают необходимый пусковой ток и напряжение до момента появления эффекта термоэлектронной эмиссии во внутренней колбе.

Подключение металлогалогенных ламп

Как и любые газоразрядные лампы, металлогалогенные не могут работать при их подключении к сети “напрямую”, без вспомогательных устройств для запуска. Дело в том, что в “холодном”, выключенном состоянии металлогалогенные лампы представляют собой не что иное, как просто хороший изолятор, и для их зажигания требуется высоковольтный разряд, который и обеспечивают электронные или электромагнитные пускорегулирующие аппараты – ПРА (балласт).

Электронные ПРА имеют ряд преимуществ перед электромагнитными, поэтому, при подключении металлогалогенных ламп, гораздо предпочтительнее выбрать электронный балласт. Его использование позволит значительно (в некоторых случаях – до 50%) увеличить срок службы ламп, обеспечить ровный свет при их запуске, существенно снизив пусковые и рабочие токи. Кроме того, электромагнитные ПРА по сравнению с электронными довольно громоздки и куда более тяжелы по своему весу.

Как выбрать металлогалогенную лампу?

Специфичность сфер применения разрядных лампочек вынуждает тщательно подходить к выбору их характеристик. Товар, конечно, всегда можно обменять, но лучше сразу приобретать подходящую модель.

Пусковые устройства часто идут в комплекте с лампами, потому что от их совместимости во многом зависит срок службы МГЛ

Основные рекомендации при приобретении металлогалогенок следующие:

  1. Внимательно читать надписи на упаковке, которые могут информировать об ограничении использования МГЛ в определенных обстоятельствах.
  2. Заявленное рабочее положение изделия должно соответствовать позиции светильника, для которого оно предназначается. Наименьший ресурс у вертикально ориентированных моделей.
  3. Диаметр цоколя должен подходить под патрон светильника.
  4. Корпус пускателя должен быть изготовлен из металла с достаточным количеством вентиляционных отверстий. Ведь в зависимости от модели, ПРА потребляет 10-20% от мощности лампы.
  5. Пусковое устройство рассчитано на определенное напряжение и ток, поэтому при замене лампы эти факторы нужно учитывать.
  6. В ряде случаев критически важен быстрый розжиг МГЛ, поэтому о времени ее выхода на номинальную светимость необходимо читать в инструкции заранее.

Если металлогалогенная лампа приобретается на замену вышедшей из строя, то можно взять с собой в магазин для примера сломавшуюся модель.

Стоят МГЛ дорого, поэтому важно сохранять при покупке все чеки и накладные, чтобы можно было воспользоваться впоследствии гарантийными правами

Механизм излучения света

Включение МГЛ происходит поэтапно.  Вначале, за счет пускового тока, превышающего рабочий в 10-20 раз, во внутренней колбе возникает минимальный электрический разряд в среде инертного газа.

Благодаря комбинации различных добавок, участвующих в излучении, можно получить практически чистое белое, окрашенное или и вовсе монохромное излучение

После этого в течение 3-6 минут происходит разогрев ртути и галогенидов металлов, которые, испаряясь, переходят в ионизированную фазу. Ток в это время примерно в 2 раза превышает рабочий. Ионы повышают проводимость воздушной смеси, и обеспечивают постепенный выход лампы на номинальную светимость.

За счет двухколбового устройства, в рабочей капсуле поддерживается стабильно высокая температура, которая препятствует осаждению паров металлов на стенках.

После выключения, МГЛ должна обязательно остыть, а металлические пары осесть на стенках внутренней колбы. Только после этого получится вновь запустить лампу.

Такое ограничение является существенным минусом, поэтому металлогалогенные светильники не используются в бытовых нуждах, где необходимо часто включать/выключать освещение.

На процессы конденсации в МГЛ влияет и сила тяжести, поэтому многие модели требуют четко определенного расположения в пространстве.

Принцип работы разрядных ламп непростой, но он позволяет добиваться правильного спектра и мощного светового потока. Кроме того, использование ПРА позволяет стабилизировать  характеристики излучаемого света при колебаниях параметров электросети.

Устройство металлогалогенных ламп

Конструкция ламп представляет собой внешнюю колбу с заключенной в ней горелкой с электродами внутри, которая, собственно, и является источником света – именно в этой горелке происходит дуговой разряд между электродами. Материалом изготовления последней служит, обычно, кварц.

Помимо снижения потерь тепла, внешняя колба металлогалогенной лампы несет функцию своего рода, светофильтра, задерживающего, исходящее от горелки вредное ультрафиолетовое излучение. Материал, применяемый для изготовления внешних колб должен «выдерживать» температуру находящейся внутри неё горелки, поэтому используют термически устойчивое  боросиликатное стекло.

По своему исполнению, металлогалогенные лампы можно разделить на одно- и двухцокольные. На фото, в качестве примера показаны лампы двухцокольного (или софитного) исполнения.

Варианты применения

Разная мощность и широкий цветовой диапазон металлогалогенных ламп дают возможность применять их в следующих сферах:

  • киносъемочные студии;
  • архитектурные сооружения;
  • автомобильные фары;
  • установки для освещения общественных зданий;
  • сцены;
  • железнодорожные станции;
  • спортивные объекты и т. д.

Осветительные приборы данного типа могут обладать большой мощностью, поэтому находят свое применение в промышленности и ландшафтном дизайне. Часто такие атрибуты используются в качестве уличного освещения в ночное время в парках, скверах, для подсветки зданий, памятников и т. д.

На стадионе металлогалогенные лампы являются незаменимыми приборами. Цирки, торговые центры, рекламные конструкции, арены, офисные здания – те сооружения, которые требуют мощного освещения.

Сфера применения светильников

Использование металлогалогенок дома не только экономически нерационально, но и опасно из-за содержания в них ртути. Колба может лопнуть, и помещение заполнится токсичными парами.

Галерея изображений
Фото из
Для освещения спортплощадок лучше применять несколько маломощных ламп, чтобы они меньше слепили глаза

Стройка является объектом повышенной опасности, поэтому свет на ней должен быть максимально естественным

Высокий индекс цветопередачи популяризирует металлогалогенные светильники как устройство для освещения архитектурных зданий

Уличное освещение можно регулировать с помощью реле и фотодатчиков, которые будут автоматически включать и выключать МГЛ

Освещение спортивных полей в темное время

Освещение ночных строительных площадок

Освещение зданий металлогалогенными лампами

Освещение городской парковой зоны

Из-за небезопасности, в основном применение металлогалогенных светильников востребовано лишь преимущественно для нежилых пространств:

  1. Киносъемочные студии, фотосалоны.
  2. Автомобильные фары.
  3. Архитектурные сооружения.
  4. Общественные здания, ТРЦ.
  5. Промышленные цеха.
  6. Строящиеся объекты.
  7. Уличное освещение.
  8. Спортивные объекты.
  9. Парковые зоны.
  10. Тепличные комплексы, оранжереи.
  11. Ночное освещение загородных домов.

Большинство людей не сталкивается с покупкой МГЛ еще и потому, что эти устройства редко продаются в мелких строительных магазинах. Их приобретают преимущественно предприятия и предприниматели у специализированных компаний.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор характеристик металлогалогенных светильников:

Проверка работы металлогалогенного прожектора:

Подключение металлогалогенной лампы:

Металлогалогенные светильники продолжают применяться во многих областях, несмотря на ряд конструкционных недостатков. Разнообразный спектр излучения позволяет подбирать их под различные нужды хозяйственной деятельности. Поэтому МГЛ еще долго будут оставаться конкурентоспособными в нише промышленного освещения.

Ссылка на основную публикацию