مصباح الهاليد المعدني هو مصباح كهربائي ينتج الضوء بواسطة قوس كهربائي من خلال خليط غازي من الزئبق المبخر والهاليد المعدني (مركبات من معادن مع البروم أو اليود). وهو نوع من مصابيح تفريغ الغاز عالية الكثافة، تم تطويره في الستينيات. وهذه المصابيح مشابهة لمصابيح بخار الزئبق ولكنها تحتوي على مركبات هاليد معدنية إضافية في أنبوب قوس الكوارتز، مما يحسن من كفاءة الضوء وإعطاءه للون. أكثر مركبات الهاليد شيوعًا هو يوديد الصوديوم. فبمجرد أن يصل أنبوب القوس إلى درجة حرارة التشغيل، ينفصل الصوديوم عن اليود مضيفًا اللون البرتقالي والأحمر إلى طيف المصباح. تتمتع مصابيح الهاليد المعدني بكفاءة إنارة عالية تبلغ حوالي 75-100 لومن لكل واط وتنتج لونًا أبيض كثيفًا.
عمر المصباح من 6000 إلى 15000 ساعة. وباعتبارها واحدة من أكثر المصادر كفاءة للضوء الأبيض عالي الكثافة كانت مصابيح الهاليد المعدني اعتبارًا من 2005 هي أسرع القطاعات نموًا في صناعة الإضاءة. يتم استخدامها للإضاءة العلوية الواسعة للأماكن التجارية والصناعية والعامة، مثل مواقف السيارات والساحات الرياضية والمصانع ومتاجر البيع بالتجزئة. بالإضافة إلى الإضاءة الأمنية السكنية والمصابيح الأمامية للسيارات.
طريقة عمل مصابيح الهاليد المعدني
تتكون المصابيح من كوارتز صغير مدمج أو أنبوب قوس خزفي يحتوي على الغازات والقوس. يكون محاطًا بمصباح زجاجي أكبر. له طلاء لتصفية الضوء فوق البنفسجي الناتج. وتعمل بضغط بين 4 و20 ضغط جوي وتتطلب تركيبات خاصة لتعمل بأمان، بالإضافة إلى منظم كهربائي. تنتج ذرات المعادن معظم ناتج الضوء وتتطلب فترة إحماء لعدة دقائق للوصول إلى خرج الضوء الكامل.
تنتج مصابيح الهاليد المعدني الضوء عن طريق تأين خليط من الغازات في قوس كهربائي. ويحتوي أنبوب القوس المضغوط على خليط من الأرجون أو الزينون والزئبق ومجموعة متنوعة من الهاليد المعدني، مثل يوديد الصوديوم ويوديد سكانديوم. ويؤثر المزيج المعين من هاليدات المعدن على درجة حرارة اللون وشدته (على سبيل المثال جعل الضوء أزرق أو أحمر). عند البدء، يتأين غاز الأرجون الموجود في المصباح أولاً، مما يساعد على الحفاظ على القوس عبر القطبين بجهد البدء المطبق. تعمل الحرارة الناتجة عن القوس والأقطاب الكهربائية على تأيين الزئبق وهاليدات المعدن في بلازما. مما ينتج عنه ضوء أبيض شديد السطوع مع زيادة درجة الحرارة والضغط إلى ظروف التشغيل.
يعمل أنبوب القوس في أي مكان من 5 إلى 50 ضغط جوي أو أكثر، و1000-3000 درجة مئوية. مثل جميع مصابيح تفريغ الغاز الأخرى، تتميز مصابيح الالهاليد المعدني بمقاومة سلبية (باستثناء نادر للمصابيح ذاتية الكبح ذات الفتيل)، وبالتالي تتطلب كوابح لتوفير جهد بدء وتشغيل مناسب أثناء تنظيم التدفق الحالي من خلال المصباح. ينتج حوالي 24٪ من الطاقة المستخدمة بواسطة مصابيح الالهاليد المعدني ضوءً (كفاءة 65-115 لومن / وات)، مما يجعلها أكثر كفاءة بشكل كبير من المصابيح المتوهجة الأخرى، والتي عادةً ما يكون لها كفاءات في نطاق 2-4٪.
مكونات مصابيح الهاليد المعدني
تتكون مصابيح الهاليد المعدني من أنبوب قوس به أقطاب كهربائية ومصباح خارجي وقاعدة.
أنبوب القوس
داخل أنبوب قوس الكوارتز المنصهر، يتم غلق قطبين من التنغستين بالثوريوم في كل طرف ويتم تطبيق جهد تيار متردد عليهما من خلال أختام رقائق المولبيديوم المنصهرة في السيليكا فيتكون القوس بين القطبين الكهربائيين حيث يتم إنشاء الضوء بالفعل. غالبًا ما تكون أطراف الأنبوب القوسي مغطاة من الخارج بسيليكات الزركونيوم العاكسة للأشعة تحت الحمراء البيضاء أو أكسيد الزركونيوم لعكس الحرارة مرة أخرى على الأقطاب الكهربائية لإبقائها ساخنة وانبعاثًا حراريًا. تحتوي بعض المصابيح على طلاء فوسفوري على الجانب الداخلي من المصباح الخارجي لتحسين الطيف ونشر الضوء.
اللمبة الخارجية
معظم الأنواع مزودة بمصباح زجاجي خارجي لحماية المكونات الداخلية ومنع فقدان الحرارة. يمكن أيضًا استخدام المصباح الخارجي لمنع بعض أو كل ضوء الأشعة فوق البنفسجية، تلك المتولدة عن تصريف بخار الزئبق. ويتم استخدام الحماية من الأشعة فوق البنفسجية بشكل شائع في النماذج أحادية النهاية (قاعدة واحدة) والنماذج ذات النهايتين المزدوجة التي توفر الإضاءة للاستخدام البشري القريب. بعض الطرز عالية الطاقة، لا سيما نماذج الطباعة فوق البنفسجية بجاليوم الرصاص المستخدمة في بعض أنواع إضاءة الملاعب الرياضية، لا تحتوي على لمبة خارجية، يمكن أن يسمح استخدام أنبوب القوس العاري بنقل الأشعة فوق البنفسجية أو تحديد المواقع بدقة داخل النظام البصري للمصباح. يمكن استخدام زجاج غطاء المصباح لمنع الأشعة فوق البنفسجية. ويمكنه أيضًا حماية الأشخاص أو المعدات في حالة تعطل المصباح عن طريق الانفجار.
قاعدة معدنية لولبية
تحتوي بعض الأنواع على قاعدة معدنية لولبية من نوع Edison، لمعدلات طاقة مختلفة تتراوح بين 10 و 18000 واط. الأنواع الأخرى ذات نهايات مزدوجة، مع قواعد R7s-24 تتكون من السيراميك جنبًا إلى جنب مع وصلات معدنية بين الجزء الداخلي من أنبوب القوس والخارجي. تكون هذه مصنوعة من سبائك مختلفة (مثل الحديد والكوبالت والنيكل) التي لها معامل تمدد حراري يطابق ذلك الخاص بأنبوب القوس.
