مزایا و معایب لامپ متال هالید | مقایسه با لامپ LED و بخار سدیم

لامپ متال هالید یک لامپ الکتریکی از نوع لامپ تخلیه ی گاز با شدت بالا است که توسط یک قوس الکتریکی از طریق مخلوط گازی از جیوه تبخیر شده و هالیدهای فلزی (ترکیبات فلزات با برم یا ید) نور تولید می‌کند. لامپ های متال هالید ساختمانی مشابه لامپ بخار جیوه دارد، اما تفاوت اصلی آن در این است که در حباب داخلی این لامپ افزون بر جیوه، کمی هم نمک‌های هالوژنی (متال‌هالید) استفاده می‌شود. نمک‌های مورد استفاده معمول در این لامپ شامل یدور سدیم، یدور ایندیوم و یدور تالیوم می‌باشد. لامپ های متال هالید جایگزین خوبی برای لامپ های بخار جیوه هستند به طوری که یک لامپ متال هالید 150 وات با یک لامپ بخار جیوه 250 وات برابر است، این مسئله برای صرفه جویی در مصرف برق بسیار مهم است.

زمانی که لوله قوس به دمای مشخص می‌رسد، سدیم از ید جدا شده و به دلیل یونیزه شدن سدیم، طیف رنگ نور نارنجی و قرمز به پرتو ساطع شده از لامپ اضافه می‌کند. بر خلاف لامپ متال هالید، لامپ بخار جیوه و لامپ های سدیم به طور معمول در فضاهای باز با ارتفاع زیاد و برای پرتاب نور زیاد استفاده نمی‌شوند بلکه به طور گسترده ای در صنعت چراغ های خیابانی و مخصوص باغبانی استفاده می‌شوند.

انواع لامپ متال هالید

1- لامپ های همانند لامپ جیوه ای با الکترود کمکی

این لامپ ها دارای حباب داخلی از جنس کوارتز و حباب خارجی به شکل استوانه یا بیضوی با دو الکترود اصلی و یک عدد الکترود فرعی است. در این لامپ ها، ولتاژ آتش (استارت) کمی بیشتر از لامپ های جیوه ای است. همچنین مدت زمان استارت برای اینکه لامپ به نور طبیعی خود برسد در حدود 15 دقیقه و زمان لازم برای دوباره روشن کردن آن نیز حدود 15 دقیقه است. به علاوه عمر این لامپ ها در حدود 7500 ساعت است.

2- لامپ های خطی (MBIL):

لامپ های خطی دارای یک حباب بوده و  الکترود کمکی ندارند. همچنین برای روشن کردن آن ها احتیاج به ولتاژ استارت بیش از 240 ولت است که می‌توان جهت تأمین آن از ترانسفورماتور با پراکندگی زیاد استفاده کرد. این لامپ ها با توان 750، 1200، 1600 و 2000 وات تا 10KW با حباب استوانه ای باریک و بلند استفاده می‌شوند. ضریب بهرۀ نوری این لامپ حدود 85 لومن بر وات و طیف نوری آن ها خطی و پیوسته است. به علت اینکه این لامپ ها حباب خارجی ندارند، مقداری اشعۀ ماوراء بنفش از آن خارج می‌شود که برای چشم مضر است؛ لذا نباید مستقیم به لامپ نگاه کرد. عمر این لامپ ها حدود 3000 ساعت و زمان استارت آنها حدود 2 تا 3 دقیقه است. کاربرد لامپ های خطی بیشتر در کارهای عکاسی، نورافکن ها و استودیوها است.

۳- لامپ های (CSI):

این لامپ ها در حجم کوچک با حباب کروی شکل ساخته شده و فاصلۀ بین الکترودها (که از تنگستن هستند) ۹ تا ۱۴ میلیمتر است. این لامپ علاوه بر جیوه دارای یدورهای سدیم، گالیوم و تالیوم نیز است. لامپ های CSI معمولاً با توان های ۴۰۰ و ۱۰۰۰ وات ساخته می‌شوند و عمر آن ها در حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ ساعت است. همچنین ضریب بهره نوری آن ها حدود ۹۰ لومن بر وات و زمان استارت لازم کمتر از یک دقیقه بوده و زمان لازم برای دوباره روشن کردن نیز ۲ تا ۵ دقیقه است.

ساختار لامپ های متال هالید

انتهای اکثر لامپ های متال هالید با سرامیک پوشانده می‌شود تا گرما را به لامپ منعکس کرده و قوس را در دمای خاص لازم برای بخار شدن نمک های هالید نگه دارد. نگه داشتن دمای بالاتر در داخل لوله قوس باعث می‌شود لامپ روشن تر و کارآمدتر باشد و همچنین باعث بهبود عملکرد رنگ می‌شود. ساختار لامپ متال هالید مانند سایر لامپ های تخلیه با شدت زیاد، برای کارکرد ایمن به بالاست های برقی نیاز دارند.

نور در لامپ های متال هالید از طریق تخلیه گاز فشار بالا در داخل لوله قوس تولید می‌شود، این روند بین دو الکترود تنگستن در هر طرف لوله قوس اتفاق می‌افتد. قوس تخلیه از طریق گاز آرگون تولید می‌شود (در اکثر لامپ ها)، بنابراین باید با فرآیندی به نام اشتعال وقتی پالس های ولتاژ بالا توسط دستگاه اشتعال تولید می‌شوند هدایت شود.

هنگامی که روند ساختار لامپ متال هالید از طریق گاز آرگون شروع می‌شود، لوله هنوز سرد است، بنابراین لامپ بسیار کم نور است و رنگ آبی تولید می‌کند. هنگامی که لامپ گرم می‌شود، جیوه به آرامی شروع به بخار شدن می‌کند و باعث می‌شود قوس نور روشن تر و شدیدتری تولید کند و در عین حال اندازه قوس را کاهش دهد.

مزایای لامپ متال هالید

متال هالید بسیار کارآمدتر و با کیفیت تر از لامپ های رشته ای هستند. آنها به دلیل درجه حرارت زیاد رنگ برای کاربردهای با شدت بالا مفید هستند و این تا حد زیادی مثبت ترین ویژگی آنهاست. متال هالیدها همچنین دارای منبع بسیار بالایی از نور CRI سفید هستند که برای برنامه هایی که به نمایش صحیح رنگ نیاز دارند، مناسب است.

درخشندگی لامپ متال هالید، در حدود 75 تا 100 لومن بر وات است، که این بازدهی تقریباً دو برابر چراغ ها و لامپ های بخار جیوه و سه تا پنج برابر لامپ رشته ای قدیمی است. لامپ متال هالید پرتو و اشعه طیف رنگ نور سفید باکیفیت و بسیار درخشنده ساطع می‌کند. همچنین طول عمر لامپ متال هالید با در نظر گرفتن کیفیت ساخت و کارخانه سازنده، حداقل بین شش هزار تا پانزده هزار ساعت است. لامپ متال هالید به عنوان یکی از کارآمدترین منابع روشنایی توان بالا و با توجه به بازدهی رنگ نور طیف سفید با سی آی آر بالا، از سال 2005 تا کنون در بخش صنعت روشنایی، یکی از تولیدات مهم کارخانجات تولید لوازم روشنایی بشمار می‌رود.

معایب لامپ متال هالید

طول عمر

طول عمر لامپ های متال هالید کمتر از 20000 ساعت اما لامپ های ال ای دی طول عمری بین 50 هزار تا 60 هزار دارند.

زمان پاسخگویی

این لامپ ها به 5 دقیقه زمان نیاز دارند تا بیشترین مقدار نور را از خود ساطع کنند. همچنین بعد از خاموش کردن برای اینکه بتوانید دوباره آن را روشن کنید باید منتظر سرد شدن آن بمانید که این نیز حدود 3 دقیقه طول می‌کشد. در واقع بعد از خاموش کردن لامپ سنسور داخل لامپ اجازه روشن کردن آن را تا زمان سرد شدن نمی‌دهد.

اشعه یو وی

از مهمترین معایب لامپ متال هالید ساطع شدن اشعه یو وی توسط این لامپ است. این اشعه می‌تواند لوازم اطراف را تخریب کند و برای انسان ها، حیوانات و محیط اطراف خطرآفرین باشد.

وجود جیوه

لامپ های متال هالید دارای مقداری جیوه هستند که نیاز است تا این ماده سمی بعد از خراب شدن لامپ به وسیله سازمان های محیط زیست معدوم و یا بازیافت شوند.

مصرف بالا و هزینه های جانبی

لامپ های متال هالید، نیاز به جریان بالایی دارند (خصوصاً لامپ های ۴۰۰ وات به بالا). اگر سیم کشی مناسب برای جریان بالا، در ساختمان یا محل نصب این لامپ ها موجود نباشد، باید مجدداً سیم کشی نمود و این زمان و هزینۀ بیشتر را می‌طلبد.

تغییر رنگ

تغییر رنگ در این لامپ ها توسط فیلتر رنگ ممکن است. برای تولید یک رنگ خاص استفاده از فیلتر ثابت پیشنهاد می‌شود و برای تولید رنگ های متنوع باید فیلتر رنگ متناسب جلوی محور چرخشی قرار بگیرد تا به رنگ مناسب تغییر پیدا کند.

زاویۀ تابش

نکته بعدی در رابطه با جهت دادن به نور است. نور لامپ های متال هالید در تمامی جهات منتشر می‌شود. این نور به سختی قابل کنترل است و نمی‌توان آن را به راحتی متمرکز کرد. برای مثال اگر بخواهیم یک دیوار را به کمک این پروژکتورها روشن کنیم باید از رفلکتور استفاده کنیم که خواه یا ناخواه مقدار زیادی نور را از دست می‌دهیم.

توان واقعی

توان واقعی لامپ های متال هالید معمولاً بیشتر از مقدار نامی است. به طور مثال، لامپی که باید ۴۰۰ وات مصرف داشته باشد زمانی که به حداکثر نوردهی می‌رسد ۵۹۴ وات مصرف می‌کند.

کاهش نور

شدت نور لامپ های متال هالید با گذشت زمان به شدت کاهش می‌یابد. یعنی کاهش 35 درصدی نور در طول مدت کارکرد (در بهترین حالت ممکن و با مرغوبترین لامپ). کاهش نور لامپ های LED کمتر از 20 درصد است.

کاربرد لامپ های متال هالید

لامپ های متال هالید جهت اهداف عمومی روشنایی در داخل و خارج از فضای ساختمان ها در ارتفاع زیاد، مکانهای تجاری، صنعتی و عمومی، پارکینگها، میادین ورزشی و استادیوم ها، کارخانجات و فروشگاه های زنجیره ای و همچنین جهت روشنایی فضاهای عمومی و امنیتی مجتمع های مسکونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از سیستم روشنایی لامپ متال هالید، در صنعت روشنایی اتومبیل و لامپ های مخصوص خودرو بصورت گستره ای استفاده می‌شود. لامپ متال هالید با درخشندگی خیره کننده خود، در چراغ های اتومبیل مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین لامپ گازی اتومبیل به دلیل استفاده از گاز زنون به جای آرگون، که معمولاً در لامپ های متال هالید استفاده می شود، اصطلاحاً در بازار به عنوان “چراغ زنون” شناخته می‌شوند.

لامپ های متال هالید لازم است در محفظه ای قرار بگیرند، زیرا در صورت شکسته شدن حباب، به دلیل فشار زیاد گاز داخل لامپ خرده های شیشه با فشار به اطراف پرتاب می‌شوند که بسیار خطرناک است. همین طور در صورت شکسته شدن حباب بیرونی هر چند لامپ روشن می‌شود اما به دلیل تابش اشعه های مضر مثل فرابنفش می‌توان آسیب های جدی به چشم و پوست انسان وارد کند.

تفاوت های لامپ متال هالید و بخار سدیم

1. اساسی‌ترین تفاوت لامپ متال هالید و بخار سدیم به رنگ نور آن‌ها بر می‌گردد. نور تولید شده توسط لامپ‌های متال هالید معمولا در طیف رنگی آبی و سفید هستند اما نور لامپ‌های بخار سدیم معمولا در طیف رنگی نارنجی، زرد، قرمز هستند.
2. اگر بخواهید لامپ‌های بخار سدیم را تعویض کنید هزینه نهایی آن‌ها نسبت به تعویض لامپ‌های متال هالید ارزان‌تر خواهد بود.
3. لامپ‌های متال هالید از طول عمر کمتری نسبت به لامپ‌های بخار سدیم برخوردار هستند، بنابراین اگر طول عمر لامپ مهم است از لامپ متال هالید استفاده کنید.
4. در صورتی که از لامپ‌های بخار سدیم استفاده می‌کنید قطعا خطر اشعه UV یا خطر جیوه کمتری را به دنبال دارد، البته به نسبت لامپ‌های متال هالید. هر دوی این لامپ‌ها دارای جیوه هستند و جیوه برای سلامتی مضر است. در واقع لامپ‌های بخار سدیم ضرر کمتری برای سلامتی حیوانات و انسان‌ها دارد بنابراین از طرفداران زیادی هم برخوردار هستند. این لامپ‌ها زمانی که به پایان عمر خودشان برسند بایستی که بر اساس قواعد خاصی دور ریخته شوند.
5. جیوه‌ای که در لامپ‌های متال هالید استفاده می‌شود قطعا نسبت به نوع بخار سدیم از درخشندگی بیشتری برخوردار است.
6. اساسا لامپ‌های بخار سدیم لومن در وات بیشتر و بالاتری دارد که این مسئله منجر به بازدهی بیشتر و کارایی بیشتر آن می‌شود. تمام مواردی که ذکر شد از جمله مهم‌ترین و اساسی‌ترین تفاوت این لامپ‌ها است و گفتنی است که این لامپ‌ها قابل تعویض نیستند بنابراین سعی کنید در انتخاب مدل مورد نیاز دقت بالایی را صرف کنید.

تفاوت لامپ ال ای دی با متال هالید

این دو تکنولوژی روشنایی، روش‌های کاملاً متفاوتی برای تولید نور هستند. لامپ های متال هالید حاوی فلزاتی می باشند که در داخل محفظه شیشه ای به گاز بی اثر تبخیر می‌شوند در حالی که ال ای دی ها یک فناوری نیمه هادی حالت جامد هستند. هر دو فناوری نور با کیفیت بسیار بالایی تولید می‌کنند، اما ال ای دی ها عمر طولانی تری دارند و یک فناوری کارآمدتر محسوب می‌شوند که به تعمیر و نگهداری خاصی نیاز نخواهند داشت. از طرفی متال هالیدها دوره گرم شدن طولانی و طول عمر کمتری دارند، اما نور با کیفیت بسیار بالایی تولید می‌کنند و یکی از کارآمدترین نورها برای خروجی دمای رنگ بسیار سرد هستند.

ال ای دی ها در طیف وسیعی از دمای رنگی موجود هستند و معمولاً  از 2200 تا 6000 کلوین (از رنگ زرد گرم تا رنگ های آبی سرد) در دسترس می‌باشند، اما لامپ های متال هالید نور سفید بسیار سرد تولید می‌کنند. در فضاهایی که به شدت نور و دامنه ی بیشتری نیاز دارند مانند استادیوم های ورزشی، از لامپ های هالید استفاده می‌کنند. لامپ های ال ای دی نیز در نورپردازی فضای خانه، نورپردازی فضای اداری و سایر نورپردازی های داخلی و خارجی به کار می‌روند.