Металлогалогенная лампа
Металлогалоге́нная ла́мпа (металлогалогеновая лампа), высокоинтенсивный разрядный источник света высокого и сверхвысокого давления, в котором оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в смеси газа с пара́ми металлов. Основу металлогалогенной лампы составляет разрядная трубка (как правило, из прозрачного кварцевого стекла) с герметично впаянными вольфрамовыми электродами, заполненная строго дозированными количествами инертного газа (обычно аргона), ртути и галогенидов различных металлов (натрия, таллия, индия, скандия, тория, диспрозия, олова и др.). Изобретена в начале 1960-х гг.; широко применяется для общего и местного освещения, а также в осветительной аппаратуре специального назначения (в том числе для технологических целей).
В металлогалогенной лампе электрический разряд зажигается в атмосфере инертного газа, затем по мере нагрева трубки ртуть испаряется и в лампе формируется дуговой разряд. При разогреве стенок трубки в её объёме устанавливается определённое давление паров вводимых галогенных соединений, молекулы которых, попадая в центральную зону разряда с высокой температурой (несколько тыс. кельвин), диссоциируют на атомы галогена и металла; образовавшиеся атомы металлов возбуждаются и излучают присущие им спектры. Диффундируя за пределы разрядного канала в зону с более низкой температурой, атомы металла и галогена рекомбинируют в молекулы исходных галогенидов.
Использование различных добавок галогенных соединений позволяет в широких пределах изменять спектр излучения металлогалогенной лампы (от отдельных спектральных линий до густо расположенных, заполняющих всю видимую область) и создавать эффективные источники света, сочетающие высокую световую отдачу с хорошим качеством цветопередачи. Пары́ ртути играют роль буферного газа, обеспечивая высокую температуру в разряде, высокий градиент электрического потенциала, малые тепловые потери и др. Для общего освещения наибольшее распространение получили лампы, в которых в качестве металлогалогенных добавок используются смеси иодидов натрия, таллия и индия либо натрия, скандия и тория.
В зависимости от конструктивного исполнения различают металлогалогенные лампы с наружной (внешней) оболочкой (наиболее распространены) и без неё, которые могут быть как одноцокольными, так и двухцокольными. Внешняя колба из тугоплавкого стекла (цилиндрической, эллипсоидальной, сферической или иной формы) вакуумирована или заполнена газом (азотом) при давлении около 3 мПа; служит для защиты внутренних компонентов лампы, а также для поглощения УФ-излучения, создаваемого содержащимися в трубке пара́ми ртути. Особая разновидность металлогалогенной лампы – лампа в зеркализированной колбе, позволяющая за счёт отражения светового потока получать направленное излучение. Как и другие разрядные источники света, металлогалогенные лампы требуют применения специальной пускорегулирующей аппаратуры, обеспечивающей необходимое напряжение зажигания разряда и ограничивающей силу тока, протекающего через лампу.
Основные достоинства металлогалогенной лампы общего назначения (по сравнению с лампами накаливания) – высокая световая отдача (до 100 лм/Вт и более) и увеличенный срок службы (достигает 20 тыс. ч); близкий к белому (солнечному) свету спектр излучения (цветовая температура Tцв = 2800–6500 К); индекс цветопередачи Ra в диапазоне 65–90, что практически соответствует максимально возможной «естественной» передаче цветов освещаемого объекта. Существенный недостаток – зависимость цветовых и временны́х параметров излучения от условий горения, отклонений сетевого напряжения, окружающей температуры и др. Наиболее стабильными цветовыми характеристиками в течение всего срока службы, наряду с высокими светоотдачей (около 90 лм/Вт) и качеством цветопередачи (Ra > 90), обладают лампы с разрядной трубкой из поликристаллического оксида алюминия (металлогалогенные лампы с керамической горелкой); разброс Tцв у таких металлогалогенных ламп не превышает ±200 К, что в 3–4 раза меньше, чем у ламп с кварцевой горелкой. С середины 2000-х гг. всё больший интерес проявляется к разработке экологически чистых безртутных металлогалогенных ламп с использованием ксенона в качестве буферного газа. Мощность современных металлогалогенных ламп составляет от 20 Вт до несколько десятков киловатт.