Металлогалогенные лампы: устройство, разновидности, плюсы и минусы, выбор

Как устроены металлогалогенные светильники?

МГЛ имеют сложную внутреннюю структуру. Внешне это стеклянный цилиндр с цоколем, хотя некоторые модели имеют вид лампы накаливания в форме колбы.

Внутри корпуса находится еще одна рабочая капсула из стекла или прозрачной керамики, а также токопроводящие элементы и резисторы.

Отношение мощности к объему МГЛ ограничено способностью внешней оболочки отводить избыточное тепло, т к лампа может сгореть от перегрева

Внешняя колба обычно заполняется азотом, а внутренняя колба заполняется инертным газом под давлением, небольшим количеством ртути и добавками галогенидов металлов. Этот дизайн определяет название продукта.

Иодид натрия или скандия в основном используется в качестве галогенидов металлов. Они служат для коррекции светового спектра и влияют на дальность действия металлогалогенных ламп. В выключенном состоянии ртуть и присадки образуют твердый осадок на стеклянных стенках.

Несмотря на это, при подключении к электрической сети МГЛ не включится. Для этого используются пускорегулирующие устройства (балласты), обеспечивающие необходимые пусковые ток и напряжение до появления во внутренней колбе эффекта термоэлектронного разряда.

Устройство и принцип работы МГЛ.

Дизайн МГЛ.

Конструкция лампы представляет собой газоразрядную трубку (горелку) с припаянными электродами, помещенными в колбу. К колбе прикрепляется основание. Выходная труба изготовлена ​​из специального огнеупорного стекла (кварцевого или керамического). Закачивают инертный газ (аргон) с добавлением металлической ртути и галогенидов металлов (иодидов натрия и скандия). Горелка помещена во внешнюю колбу из боросиликатного стекла. Внешняя колба уменьшает потери тепла на выходную трубу и фильтрует ультрафиолетовое излучение горелки. Кроме того, внешняя колба защищает от механических повреждений. Он заполнен азотом.

Используется МГЛ с колбой. Они используются в процессах, где требуется ультрафиолетовое излучение. Или колба изготовлена ​​из специального безозонового кварцевого стекла, не пропускающего УФ-лучи.

Это МХЛ с двумя носками для работы в горизонтальном положении.

Принцип свечения МГЛ основан на плазме дугового разряда высокого давления. Когда лампа не работает, галогениды и ртуть конденсируются на стенках газоразрядной трубки в виде пленки. Для начала работы требуется высоковольтный импульс от специального запальника. После подачи импульса в горелке возникает тлеющий разряд и галогениды испаряются. Разряд превращается в электрическую дугу — соли и ртуть распадаются на ионы. Ионизированные атомы ртути возбуждаются и начинают светиться. Весь процесс занимает 10-15 минут. Анионы галогенов также светятся в определенном спектре. Они позволяют создавать источники света с разной цветовой температурой и цветом.

Инертный газ необходим для протекания тока через разрядную трубку, когда источник света не нагрет, а ртуть с галогенидами находится в твердом состоянии.

Для контроля заряда при нагреве лампы ток ограничивают балластами: электромагнитными (дроссели) или электронными. Чокеры дешевле, но электронные устройства устраняют мерцание лампы и повышают КПД.

Схема подключения.

Поскольку для включения и правильного использования MHL требуются специальные устройства, схема подключения не так проста.

Импульсный запальник (ИЗУ) подключается параллельно лампе, а токоограничивающие балласты — последовательно.

Схема электрических соединений для МХЛ.

Штриховой линией на схеме показан конденсатор (бумажный, неполярный). Он установлен для снижения реактивных потерь с помощью электромагнитного дросселя. Емкость конденсатора выбирается исходя из мощности лампы (для лампы на 250 вольт подходит 35 мкФ). Рабочее напряжение конденсатора не ниже 400 В (для ламп до 600 В). Однако установка конденсатора не является обязательным шагом.

При установке металлогалогенных источников света помните, что они сильно нагреваются (до 300 ⁰С). Обеспечьте хорошую вентиляцию и не размещайте лампу рядом с легковоспламеняющимися предметами.

Виды и маркировка МГЛ.

Различные типы МГЛ.

Металлогалогенные источники света используются для освещения коридоров, помещений разной площади. Их мощность варьируется от 10 до 3500 Вт. Кроме того, МГЛ мощностью до 2000 Вт питается от сети 220 В, а более 2 кВт — от сети 380 В.

Для наружного освещения выпускаются лампы мощностью 70, 150, 250, 400, 1000, 2000 Вт. Все имеют один резьбовой цоколь и вкручиваются непосредственно в патрон. Двусторонние (софитные) чаще всего на 70 и 150 Вт.

Одноцокольные лампы имеют маркировку SE, двухцокольные — DE.

Стабильность и срок службы зависят от положения лампы в комнате. Дело в том, что гравитация напрямую влияет на конвекцию галогенидов при свечении. Поэтому МГЛ рассчитаны на работу в одной плоскости: БН — горизонтальная, БАД — вертикальная. Существуют также универсальные лампы. Они отмечены буквой U.

За рубежом металлогалогенные лампы обозначаются иначе. По системе ANSI они называются MHL/MH, за которыми следует числовой код с характеристиками лампы и типом балласта. Затем идут буквы, обозначающие размер и тип лампочки, затем мощность и цветовая температура.

Альтернативный термин — HQI. Первоначально так назывались OSRAM MGL, но со временем эта аббревиатура распространилась среди других производителей.

Форма горелки обозначается следующими буквами:

• Т — цилиндрический;
• Е — эллипсоид;
• ЭТ — эллипсоидно-трубчатые;
• P/PAR — параболический;
• Р — рефлекс.

Для полной уверенности в параметрах приобретаемой лампы стоит изучить техническую документацию, не опираясь на маркировку.

МХЛ отличается конструкцией основания. Есть три типа:

• Е27, Е40 — цоколь резьбовой, как у ламп накаливания;
• RX7s — низ с двумя носками;
• 5, г12 — скоба-основа.

Различные варианты плинтуса.

Источники света мощностью более 2 кВт выпускаются без основания с гибкими хомутами для крепления винтами.

Конструкция МГЛ лампы

Металлогалогенная лампа относится к газоразрядным установкам. Он работает по принципу ионизации паров ртути в смеси с галогенидами — соединениями галогенов с другими химическими элементами.

Конструктивно металлогалогенный осветительный прибор представляет собой колбу из тугоплавкого кварца или керамического стекла с припаянными электродами. Колбу наполняют инертными газами, к которым добавляют металлическую ртуть и галогениды различных металлов. Именно они расширяют и выравнивают видимый спектр излучения прибора, а также позволяют изменять цветовую температуру и цвет свечения лампы.

Эта колба, играющая роль горелки, помещается в другую, внешнюю, заполненную инертным газом или вакуумированную. Его задачей является защита горелки от механических и термических воздействий и поглощение ультрафиолетового излучения, присутствующего в спектре излучения ртути и образующего при взаимодействии с окружающим воздухом токсичный для человека озон. Кроме того, внешняя колба снижает потери тепла, что значительно увеличивает эффективность и срок службы устройства.

Для подключения к электросети прибор комплектуется цоколем или цоколем следующих типов:

• E27, E40 (база Эдисона);
• RX7s (софитная двухсторонняя версия);
• G8.5, E12 (палка).

Установки мощностью 2 кВт и выше вместо розеток имеют гибкие кабели с винтовыми зажимами.

Принцип работы

В холодном состоянии пары ртути и галогениды оседают на стенках горелки, а газовый зазор внутри нее имеет высокое сопротивление. Поэтому для запуска лампы после подачи питающего напряжения на электроды необходимо подать на них импульс высокого напряжения. Для этого используют устройство импульсного зажигания – ИЗУ.

Благодаря ему в горелке возникает тлеющий разряд, который нагревает ртуть и галогениды. В результате последний испаряется. Давление в колбе увеличивается, а сопротивление газового промежутка уменьшается. Тлеющий разряд постепенно переходит в дуговой разряд, который заставляет ионы ртути излучать видимый свет — лампа вспыхивает. Время до выхода устройства в рабочий режим занимает в среднем 10-15 минут.

При этом в дело вступают галогены — они тоже начинают излучать в определенном спектре, уравнивая и дополняя спектр излучения ртути. В результате металлогалогенный источник может излучать свет не только разной цветовой температуры от теплого красноватого до холодного синего, но и разных оттенков: зеленого, красного, синего и т д. Все будет зависеть от состава и количества галогенидов. В этом главная особенность металлогалогенной лампы: цветопередача исключительно высокая и может достигать 95.

Чтобы разряд в горелке не превратился в неконтролируемую дугу при нагреве лампы, ток через устройство ограничивают специальными балластами: электромагнитными (дроссельными) или электронными. Первый называется ЭМПР (электромагнитный балласт), второй — электронный балласт (электронный балласт). Чокеры значительно дешевле электронных аналогов, но последние повышают КПД и надежность лампы и, самое главное, устраняют мерцание лампы при удвоенной частоте сети.

Типы и характеристики

К сожалению, единой маркировки металлогалогенных ламп в мире не существует; каждый производитель может маркировать устройство по своему усмотрению. Тем не менее, некоторые имена в MGL хорошо зарекомендовали себя, и вы можете их обойти. В России металлогалогенные лампы обычно маркируются буквами ДРИ (Ш) с указанием мощности в ваттах, где:

• Д — дуга;
• Р — ртуть;
• I — йодид;
• Ш — сферическая форма горелки.

Рабочее напряжение лампочек может не указываться. По умолчанию для устройств мощностью до 2000 Вт оно равно 220 В, для устройств мощностью 2000 Вт и выше — 380 В.

Что касается зарубежных производителей, то у них наиболее распространено обозначение металлогалогенных ламп — HMI (англ metal halide lamp) или HM с последующим указанием мощности.

Для других конструктивных особенностей приняты следующие обозначения:

1. СЭ — односторонний.
2. ДЭ – двухрозетный (софит).
3. BH — горизонтальное рабочее положение.
4. БУД — вертикальное рабочее положение.
5. У — любое рабочее положение.
6. Т — цилиндрическая колба.
7. Е — эллиптическая колба.
8. ЭТ — эллипсовидно-трубчатая колба.
9. ВТ — колба грушевидно-трубчатая.
10. R — рефлекторная лампа.
11. P — параболическая лампочка.

Кроме того, металлогалогенная лампа может иметь цветовую температуру в градусах Кельвина.

Читайте также: Замена лампочки в противотуманной фаре своими руками — как выбрать и поменять лампу

Механизм излучения света

Включение МГЛ происходит поэтапно. В основном, за счет пускового тока, который в 10-20 раз превышает рабочий ток, во внутренней колбе в среде инертного газа возникает минимальный электрический разряд.

Благодаря сочетанию различных добавок, участвующих в излучении, можно добиться практически чисто белого, цветного или полностью монохромного излучения

После этого в течение 3-6 мин происходит нагрев ртути и галогенидов металлов, которые испаряются и переходят в ионизированную фазу. Ток в это время примерно в 2 раза выше рабочего. Ионы увеличивают электропроводность воздушной смеси, постепенно возвращая лампу к номинальной яркости.

За счет устройства с двумя баллонами в рабочей капсуле поддерживается стабильно высокая температура, что предотвращает отложение паров металла на стенках. После его выключения МГЛ должен остыть, а пары металла осесть на стенках внутренней колбы. Только после этого можно будет перезапустить лампу.

Это ограничение является существенным недостатком, поэтому металлогалогенные лампы не используются в бытовых нуждах, где необходимо часто включать/выключать освещение. На процессы конденсации в МГЛ также влияет гравитация, поэтому многие модели требуют четко определенного положения в пространстве.

Принцип работы газоразрядных ламп непрост, но позволяет добиться правильного спектра и мощного светового потока. Кроме того, использование балластов позволяет стабилизировать характеристики излучаемого света при колебаниях параметров электрической сети.

Конструкционные разновидности МГЛ

Металлогалогенные светильники используются для освещения как коридоров и помещений, так и больших открытых производственных площадей. Поэтому их мощность варьируется от 10 до 2000 Вт.

Лампы с большим энергопотреблением обычно подключаются к сети 380 В и используются только на промышленных объектах. Самые популярные модели имеют небольшую мощность 35-250 Вт.

При монтаже МГЛ с винтовым цоколем необходимо добиться плотного соединения нижнего контакта лампы с металлической пластиной патрона

Единых международных стандартов маркировки МГЛ не существует, но в большинстве случаев буква М обозначает «металлгалогенид», а Н информирует о содержании ртути в лампе.

Отечественные производители могут использовать собственную аббревиатуру: Д — лук; I — йодид, P — ртуть. После указания модели обычно идет обозначение типа и диаметра основания.

Металлогалогенные светильники бывают разных конструкций.

Ниже приведены варианты классификации этих изделий в зависимости от их технических параметров:

1. По типу ориентации: вертикальные (БУД), горизонтальные (ВН), универсальные (У).
2. По размеру колбы: БТ — луковично-трубчатая, Р — рефлекторная, Э или ЭД — эллипсоидная, ЭТ — эллипсовидно-трубчатая, Т — трубчатая, ПАР — параболическая.
3. По цвету излучения: белый, желтый, фиолетовый, зеленый и другие.
4. По типу конструкции: безосновные — с гибкими токоотводами, односторонние, двусторонние.

Внешний вид металлогалогенной лампы мало влияет на КПД, так как прямо излучающий элемент находится в защищенной внутренней колбе. Именно он определяет свойства излучаемого света.

Технические особенности ламп

Технические характеристики МГЛ совсем другие. Они зависят от используемых в производстве материалов и электрических параметров металлогалогенных ламп. Эти устройства имеют ярко выраженные преимущества и недостатки, о которых следует знать при покупке.

Общие рабочие параметры

Металлогалогенные светильники не требовательны к температуре окружающей среды и непрерывности работы. Они могут неделями гореть при минусовой температуре, не испытывая перегрузок.

Широкое использование МГЛ натрия, стимулирующего фотосинтез, привело к активному развитию тепличных хозяйств в неподходящих регионах

Основными параметрами, характеризующими МГЛ, являются:

• индекс цветопередачи (CRI);
• трудовой ресурс;
• власть;
• световой поток;
• тип розетки;
• цветовая температура;
• связь между световым потоком и электрической мощностью;
• рабочая температура.

Индекс цветопередачи считается важным свойством MGL. CRI характеризует наличие различных длин волн в излучаемом спектре и однородность их интенсивности.

Этот показатель измеряется в процентах подобия естественному дневному свету. Современные МГЛ имеют индекс цветопередачи 85–95 %, в то время как большинство бытовых светодиодов имеют индекс цветопередачи 70–85%.

В некоторых лампах намеренно искажают цветопередачу, чтобы придать свету нужные свойства. Например, MGL натрия, используемый для выращивания растений, имеет CRI всего 50-60%. КПД лампы от этого не падает, просто она излучает большую часть энергии в заданном диапазоне длин волн.

Для придания свету желтого оттенка применяют галогениды натрия, зеленого — таллия, синего — индия. По своим характеристикам металлогалогенные светильники не отстают от светодиодных ламп. Этот показатель у обоих устройств в среднем ценовом диапазоне составляет 100-120 лм/Вт.

Цветовая температура МГЛ может варьироваться в пределах 2500-20000°К. При снижении напряжения в сети оно меняется в сторону увеличения и свет становится холоднее. При длительном превышении показателя при 240 В лампа может просто взорваться из-за перегрева газовоздушной смеси во внутренней колбе.

В отличие от светодиодов, металлогалогенные лампы не боятся высоких температур, так как их внутренние элементы нагреваются в процессе работы

Важным качеством МГЛ является стабильность светового потока на протяжении всего периода эксплуатации, который составляет 6-15 тысяч часов. Если у светодиодов КПД после 10 000 часов работы падает примерно на 50%, то у металлогалогенных ламп — всего на 2-20%.

Остальные параметры зависят от конкретной модели светильника и не являются специфическими.

Преимущества металлогалогенных ламп

Рынок современного газоразрядного освещения постепенно сокращается из-за использования светодиодов. Но уникальные свойства МГЛ будут востребованы потребителями еще как минимум несколько десятков лет.

Основными преимуществами этих ламп являются:

1. Отличная энергоэффективность. На каждый ватт потребляемой энергии лампа производит более 100 люмен света.
2. Высокий индекс цветопередачи.
3. Отработанная технология производства, сводящая к минимуму повреждение внутренних элементов светильника.
4. Широкий спектр эффектов.
5. Долгий срок службы.
6. Устойчив к высоким температурам благодаря отсутствию электронных компонентов внутри светильника.

Металлогалогенные устройства в первую очередь конкурируют со светодиодами и люминесцентными лампами. Все три технологии активно развиваются, поэтому от MGL можно ожидать дальнейших улучшений.

Отрицательные стороны прибора

Отсутствие металлогалогенных ламп в бытовой сфере свидетельствует о том, что они обладают не только положительными, но и отрицательными свойствами.

ПРА также требует охлаждения, поэтому не рекомендуется устанавливать его в узких непроветриваемых помещениях и вблизи самих ламп

Основными недостатками МГЛ являются:

1. Стоимость в несколько раз выше, чем у соответствующих светодиодных блоков.
2. Отсутствие регулировки яркости.
3. Перед повторным запуском необходимо охладить в течение 5-10 минут.
4. Наличие внешнего устройства управления, требующего дополнительного места для установки.
5. Постепенное увеличение цветовой температуры при длительном использовании.
6. Опасность взрыва при поражении электрическим током.
7. Чувствительность к пространственному положению.
8. Абсолютная неремонтопригодность.
9. Необходимость специальной утилизации из-за содержания токсичных веществ.
10. Время, необходимое для достижения расчетного светового потока после включения.

Таким образом, минусов у них даже больше, чем плюсов. Это ограничивает область применения МГЛ промышленными и общественными зданиями и местами, где требуется постоянное и качественное освещение.

Сфера применения светильников

Использование галогенидов металлов в домашних условиях не только экономически нерационально, но и опасно из-за содержания в них ртути. Колба может лопнуть, и помещение наполнится ядовитыми парами.

Фотогалерея Фото из Для освещения спортивных площадок лучше использовать несколько маломощных ламп, чтобы они меньше слепили. Строительная площадка является объектом повышенной опасности, поэтому освещение на ней должно быть максимально естественным Высокий индекс цветопередачи популяризирует металлогалогенные лампы как устройство для освещения архитектурных сооружений Уличным освещением можно управлять с помощью автоматически включающихся реле и фотодатчиков и вне МГЛОсвещение спортивных площадок в ночное время Освещение строительных площадок в ночное время Освещение зданий металлогалогенными лампами Освещение городского парка

Ввиду неопределенности использование металлогалогенных ламп в основном востребовано только в основном в нежилых целях:

1. Киностудии, фотостудии.
2. Билли.
3. Архитектурные постройки.
4. Общественные здания, торговые центры.
5. Промышленные магазины.
6. Объекты в стадии строительства.
7. Уличное освещение.
8. Спортивные объекты.
9. Парковые зоны.
10. Тепличные комплексы, теплицы.
11. Ночное освещение загородных домов.

Большинство людей не сталкивались с покупкой MHL еще и потому, что эти устройства редко продаются в небольших строительных магазинах. В основном их покупают компании и предприниматели у специализированных компаний.

Как выбрать металлогалогенную лампу?

Специфика областей применения газоразрядных ламп требует тщательного подхода к выбору их характеристик. Конечно, товар всегда можно обменять, но лучше сразу купить подходящую модель.

Стартовые блоки часто идут в комплекте с лампами, ведь от их совместимости во многом зависит срок службы МГЛ

Наиболее важные рекомендации по покупке галогенида металла следующие:

1. Внимательно читайте надписи на упаковке, которые могут информировать об ограничении использования МГЛ при определенных обстоятельствах.
2. Указанное рабочее положение изделия должно соответствовать положению приспособления, для которого оно предназначено. Наименьший ресурс для вертикально ориентированных моделей.
3. Диаметр цоколя должен соответствовать патрону лампы.
4. Корпус стартера должен быть выполнен из металла с достаточным количеством вентиляционных отверстий. Фактически, в зависимости от модели, балласт использует 10-20% мощности лампы.
5. Стартерный блок рассчитан на определенное напряжение и ток, поэтому эти факторы необходимо учитывать при замене лампы.
6. В ряде случаев критично важно быстрое зажигание МГЛ, поэтому необходимо заранее прочитать инструкцию о времени выхода на номинальную яркость.

Если металлогалогенная лампа приобретается взамен неисправной, можно, например, взять сломанную модель с собой в магазин.

MGL стоят дорого, поэтому важно сохранять все квитанции и счета-фактуры во время покупки, чтобы вы могли воспользоваться гарантийными правами позже.

Сравнить металлогалогенные приборы с галогенными лампочками поможет информация в следующей статье, посвященной анализу характеристик модели G4.

Минусы и плюсы металлогалогенных ламп.

Преимущества металлогалогенных источников света заключаются в следующем:

Плюсы

• Высокий индекс цветопередачи.
• Спектр света максимально приближен к солнечному.
• Широкий спектр эффектов.
• Бесперебойное производство, сводящее к минимуму поломки.
• Долгий срок службы.
• Работа при низких температурах.

Минусы

• Высокая цена.
• Невозможность затемнения.
• Сложная схема подключения к сети, повышенные требования к охлаждению источника света.
• Взрывоопасно, опасно из-за содержания ртути.
• Зависимость от расположения в комнате.
• Требует утилизации из-за содержания ртути.
• Медленно зажигайте.
• Необходимость охладить лампу перед повторным включением.

Область применения.

МГЛ в теплице.

Металлогалогенные лампы не подходят для домашнего освещения: слишком много недостатков. Однако их преимущества обусловливают широкое применение и в других отраслях:

• Кино- и фотосъемка, театральное освещение и освещение массовых уличных мероприятий.
• Поисковый свет.
• Фары на разных автомобилях.
• Освещение открытых площадок: вокзалов, аэропортов, стадионов, строительных площадок и так далее
• Освещение промышленных зданий, цехов.
• Уличное освещение в городах.
• Освещение в оранжереях, зимних садах, аквариумах.

Интересные факты.

Лампочки для растений и аквариумов.

Для теплиц и оранжерей выпускают специальные лампы с искаженными цветами. Таким способом достигается ускоренный рост растений с использованием особого спектра, не подходящего для работы человека. Индекс цветопередачи в этом случае составляет всего 50-60%. Подробнее об аквариумных светильниках вы можете прочитать в статье Аквариумное освещение».

Ионы натрия добавляются в разрядную трубку для получения оранжевого цвета. Зеленые оттенки света даст таллий, а синие — индий.

Световые характеристики, указанные на упаковке МГЛ, относятся к лампе, проработавшей 70-100 часов. Поэтому новая лампа может светить по-другому.

Напряжение сети влияет на цветовую температуру: если спектр слишком низкий, он будет холоднее, с примесью синевы. Если напряжение слишком высокое, красные оттенки будут смешиваться.

Советы по эксплуатации и выбору ламп.

Освещение мастерской.

• Знайте характеристики света, которые должны быть достигнуты.
• Внимательно изучите упаковку и характеристики приобретаемого источника света.
• Диаметр цоколя должен точно соответствовать диаметру цоколя светильника. Лампы с винтовыми цоколями вворачивайте осторожно, чтобы обеспечить очень плотное соединение.
• Следите за соблюдением рабочего положения светильника: вертикальное МГЛ не должно висеть горизонтально и т.д.
• Лучше выбирать светильник, который идет в комплекте со стартовым блоком (ИЗУ). В этом случае лампа прослужит дольше, так как срок ее службы зависит от совместимости МХЛ и ИЗУ. В случае выхода лампы из строя следует подобрать новый источник света, исходя из параметров пускового блока. А перегоревшую лампу лучше отнести в магазин и показать продавцу.
• Мощность балласта должна соответствовать мощности МГЛ.
• Обеспечьте хорошую вентиляцию МГЛ и дросселя.
• Сохраняйте чеки и гарантийные талоны после покупки.
• Утилизируйте MGL надлежащим образом как ртутьопасные отходы. Храните вышедшие из строя и новые лампы в картонной коробке в недоступном месте.
• Прикручивать МЛГ стоит в перчатках или тканевой салфетке. Если на колбе останутся отпечатки пальцев, жир сгорит. Колба почернеет, а стекло в этот момент может треснуть от перегрева. Перед использованием лампу можно протереть спиртом.