Lâmpadas de iodetos metálicos: área de emissão de metais

O artigo é dedicado às lâmpadas de iodetos metálicos, as características de seu design, operação e aplicação.

Conhecendo o termo "Lâmpada de iodetos metálicos", a maioria tem associações com uma lâmpada incandescente, variedade de ciclo de halogênio. Agora, este é o equívoco mais comum. Especialmente quando, depois dos protestos dos químicos, eles mudaram o nome já estabelecido "halogeneto de metal" para "halogeneto de metal". Sem entrar em disputas linguísticas, concordamos que falaremos sobre um dos representantes das lâmpadas de descarga.

Esse representante é bastante caprichoso, caro e perigoso. No entanto, por mais de quatro décadas, essas fontes de luz foram produzidas em uma ampla variedade pelas principais empresas de iluminação. A produção anual de lâmpadas de iodetos metálicos apenas pela OSRAM é superior a 10 milhões de unidades. Se adicionarmos os produtos da General Electric e da Philips a esse valor, ficará claro que essas lâmpadas estão com uma demanda significativa.

O que é notável para esse tipo de lâmpada se o consumidor suportar o alto preço e a complexidade da operação? A resposta é simples: ao usar lâmpadas de iodetos metálicos, uma imagem colorida é transmitida com mínima distorção ou, como dizem os técnicos de iluminação, as lâmpadas têm um alto índice de reprodução de cores.

Assistindo a programas de televisão, não pensamos em quantos truques são necessários para que a imagem na tela colorida pareça natural. O olho humano tem sensibilidade diferente para diferentes partes do espectro. Os fotodetectores das câmeras de televisão têm sensibilidade espectral não linear. Se você adicionar outra fonte de luz com baixa reprodução de cores, os engenheiros de vídeo nos estúdios poderão ficar loucos. Afinal, mesmo agora todas as pessoas são compostas sem deixar de obter uma cor natural da pele.

A capacidade de emitir luz na região visível, próxima do espectro do sol, garantiu a indispensabilidade das lâmpadas de iodetos metálicos. O design dessas lâmpadas é semelhante às lâmpadas convencionais do tipo DRL (mercúrio fluorescente) ou sódio (no caso de queimadores de cerâmica). Mas os mecanismos de radiação são um pouco mais complicados.

Antes de passarmos aos recursos do trabalho, consideramos brevemente os recursos de design lâmpadas de iodetos metálicos (MGL). O coração da lâmpada é uma câmara de descarga, feita de vidro óptico de quartzo ou cerâmica. No caso da cerâmica, o polycor é usado. Polycor é uma cerâmica de alumina policristalina que é resistente a altas temperaturas e metais alcalinos agressivos.

A câmara de descarga (queimador) é colocada em um frasco externo de vidro de tungstênio, que permite a máxima coordenação do coeficiente de temperatura de expansão do material das entradas de corrente com o vidro TCR. A forma das lâmpadas externas é tão diversa quanto os tipos de tampas das lâmpadas. Como regra, a geometria dos frascos é ditada pelo design da luminária na qual o MGL será operado. Garrafas de formato elíptico e cilíndrico, o design de holofotes, são comuns.

Os esquemas de comutação são típicos para lâmpadas de descarga. Mas para a MGL, além dos reatores eletromagnéticos ou eletrônicos, também é necessário um dispositivo incendiário. Tentativas de realizar um circuito de ignição em um MGL com um queimador de quartzo usando eletrodos auxiliares falharam. Após o recozimento tecnológico inicial dos queimadores, os aditivos que o enchiam condensaram no espaço extra do eletrodo e o circuito de ignição foi desviado. Portanto, o circuito de comutação MGL é semelhante ao das lâmpadas de sódio.

No manual de instruções para estes fontes de luz muitas vezes, é necessário um requisito para a orientação de lâmpadas com um queimador de quartzo com o bico da solda conectado. Normalmente, esse requisito se aplica a lâmpadas para uso em condições particularmente exigentes e com dois soquetes. Soquetes com os tipos E27 e E40 não podem fornecer essa orientação.

O significado deste requisito é que o bujão (o tubo através do qual os queimadores são bombeados e doseados) após a dessoldagem se projeta acima da superfície e tem uma temperatura mais baixa que a superfície principal do queimador de quartzo. Mesmo uma leve violação da geometria pode afetar os processos na descarga e alterar os parâmetros de cores das lâmpadas.

Na fabricação do queimador, além de mercúrio e argônio, é administrado um comprimido composto por uma mistura de três iodetos metálicos. Compostos de índio, tálio e sódio, com linhas de emissão brilhantes nas regiões espectrais azul, verde e amarela, resultam em luz branca quente.

Mas apenas sob uma condição: a temperatura do ponto mais frio do queimador deve ser rigorosamente determinada durante a vida útil para garantir a pressão parcial de cada componente na descarga.

Essa temperatura (e os principais parâmetros elétricos do arco de descarga) é determinada pela quantidade de mercúrio que é dosada no queimador. A descarga do arco ocorre no vapor de mercúrio insaturado (todo o mercúrio evapora) e no vapor saturado de impurezas emitidas. Sob tais condições, o menor desvio na geometria dos queimadores ou na quantidade de mercúrio causa uma mudança na temperatura da zona fria do queimador. A concentração de cada metal na descarga e, consequentemente, o espectro da lâmpada são perturbados.

Um alto índice de reprodução de cores de uma lâmpada de iodetos metálicos é o resultado da balança “na lâmina da faca”: assim que a relação mútua de cada componente é quebrada, a lâmpada se torna inadequada para uso posterior em aplicações críticas. Iluminar estradas ou áreas de produção com essas lâmpadas é caro.

Em que áreas não pode prescindir das lâmpadas de iodetos metálicos? Em primeiro lugar, trata-se de iluminação de estúdio, impressão e indústria têxtil. Se considerarmos toda a gama de aplicações, trata-se de vitrines, iluminação de galerias de arte e museus. O limite superior de capacidades são os sistemas de holofotes. Eles são usados ​​para iluminação arquitetônica de edifícios e estruturas, estádios, desenvolvimento de carreira em iluminação. A potência da lâmpada varia de 20 a 18000 W, a tensão de alimentação é de 220 e 380 V.

Seria interessante usar lâmpadas de iodetos metálicos nos faróis dos carros. A capacidade de corrigir o espectro do branco quente ao amarelo os compara favoravelmente com a descarga de xenônio com sua cor branca fria. Mas o obstáculo é bastante longo para alcançar o modo de operação das lâmpadas. O “tempo de reforço” é determinado pelo período de aquecimento do ponto frio do queimador e varia de vários a dez minutos, dependendo da potência da lâmpada.

Concluindo a história sobre esse tipo de lâmpada, quero fazer um aviso. As lâmpadas MGL não foram usadas para iluminação doméstica devido à complexidade dos circuitos de potência. Mas há outra razão pela qual eles nunca devem ser usados ​​no setor doméstico. A composição dos queimadores, além do mercúrio, inclui um composto de tálio, cuja toxicidade excede significativamente o mercúrio. O tálio e seus compostos são o veneno mais forte que afeta o sistema nervoso, os rins, etc.

Portanto, você precisa ser extremamente cuidadoso nos casos em que um tipo desconhecido de lâmpada cair em suas mãos. Devido à prevalência de MGF, essa possibilidade é grande e as consequências podem ser tristes.