고휘도 방전 램프

High-intensity discharge lamp
IMAX 프로젝터에 사용되는 15kW 제논 쇼트 아크 램프

고강도 방전 램프(HID 램프)는 전기 가스 방전 램프의 일종으로, 반투명 또는 투명 용융 석영 또는 용융 알루미나 아크 튜브 내부에 수용된 텅스텐 전극 사이에서 전기 아크를 통해 빛을 발생시킵니다.이 튜브는 귀한 가스로 채워져 있으며 적절한 금속 또는 금속 염분을 포함하고 있는 경우가 많습니다.희가스는 아크의 초기 공격을 가능하게 한다.아크가 시작되면 금속 혼합물을 가열하여 증발시킵니다.금속은 스펙트럼의 가시적인 부분에 많은 발광 스펙트럼 라인을 가지고 있기 때문에 아크 플라즈마에 존재하는 것은 주어진 전력 입력에 대해 아크에서 생성되는 가시광선의 강도를 크게 증가시킨다.고휘도 방전 램프는 아크 램프의 한 종류입니다.

새로운 고강도 방전 램프는 형광등이나 백열등보다 단위 소비 전력당 가시광이 더 많이 발생하는데, 이는 방사선의 대부분이 적외선과 대조적으로 가시광선이기 때문입니다.그러나 HID 조명의 내강 출력은 10,000시간 동안 최대 70%까지 저하될 수 있습니다.

현재 일부 응용 분야가 HID 전구에서 LED 및 [1]레이저 기술로 전환되고 있지만, 많은 현대 차량들이 주 조명 시스템에 HID 전구를 사용합니다.

건설

고압나트륨 램프도
고압 나트륨 램프, Philips Master SDW-T 100W

HID 램프의 아크 튜브에는 광도, 상관 색온도, 연색지수(CRI), 에너지 효율, 수명 등 원하는 특성에 따라 다양한 화학작용이 사용된다.다양한 HID 램프는 다음과 같습니다.

이러한 램프 유형의 발광 요소는 벽 하중이 3W/cm²(19.4W/in²)를 초과하는 내화 엔벨로프 아크 튜브 내에 포함된 잘 안정된 아크 방전입니다.

수은증기 램프는 시판되는 최초의 HID 램프입니다.원래는 푸르스름한 녹색 빛을 냈지만, 최근 버전에서는 덜 뚜렷한 색조로 빛을 낼 수 있습니다.그러나 수은증기 램프는 인기가 없어지고 나트륨증기 램프와 메탈할라이드 램프로 대체되고 있습니다.

메탈할라이드 및 세라믹 메탈할라이드 램프는 TV 및 영화 제작, 실내 또는 야간 스포츠 게임, 자동차 헤드램프, 수족관 조명 등 일반적인 색상의 외관이 중요한 애플리케이션에 유용한 중성 백색 빛을 방출할 수 있습니다.

저압 나트륨 증기 램프는 매우 효율적입니다.그들은 짙은 노란색-주황색 빛을 발생시키고 거의 0에 가까운 유효 CRI를 가지고 있다; 그들의 빛 아래에서 보는 항목들은 단색으로 보인다.따라서 사진 안전등으로서 특히 효과적입니다.고압 나트륨 램프는 훨씬 더 하얀 빛을 내는 경향이 있지만 여전히 특유의 주황색-분홍색 주사가 있습니다.새로운 색 보정 버전을 사용할 수 있게 되었지만 더 밝은 빛을 내기 위해 어느 정도 효율이 떨어집니다.

방전등용 밸러스트

형광등과 마찬가지로 HID 램프는 아크를 시작하고 유지하기 위해 밸러스트가 필요합니다.아크를 처음 타격하는 방법은 다양합니다. 수은-증기 램프와 일부 금속-할라이드 램프는 일반적으로 주 전극 중 하나 근처에서 세 번째 전극을 사용하여 시동되며, 다른 램프 스타일은 일반적으로 고전압 펄스를 사용하여 시동됩니다.

HID 램프의 독성 수은 대체물이 조사되었으며 현재 연구가 진행 중입니다.실험은 유망한 결과와 광범위한 미래 응용이 [2]기대된다는 것을 보여준다.

방사성 물질

일부 HID 램프는 크립톤-85와 [3][4][5][6][7]토륨과 같은 방사성 물질을 사용한다.이러한 동위원소는 램프를 시동하고 램프 작동 [3][5]특성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

크립톤-85는 기체이고 [7]램프의 아크 튜브 안에 있는 아르곤과 섞여 있습니다.고체인 토륨은 [7]전극에 사용된다.

이 동위원소들은 알파와 베타형의 이온화 방사선을 생성한다.이 방사선은 [5]램프에서 빠져나오지 못하고 램프 내부에서 높은 이온화를 일으킵니다.높은 이온화는 타운센드 눈사태를 통해 시작되는 아크를 훨씬 쉽게 만듭니다.또한 전극에 토륨이 존재하면 작업 기능이 저하되어 아크 시작 및 유지하기가 쉬워집니다.

램프에서 탈출할 수 있는 동위원소에 의해 생성되는 감마선의 양은 무시할 [5]수 있다.

적용들

HID 램프는 일반적으로 넓은 영역에 걸쳐 높은 수준의 빛이 필요한 경우 및/또는 에너지 효율 및/또는 광도가 필요한 경우에 사용됩니다.이러한 구역에는 체육관, 대형 공공 구역, 창고, 영화관, 축구 경기장,[8] 야외 활동 구역, 도로, 주차장 및 통로가 포함됩니다.최근 HID 램프는 감소된 루멘 전구의 발전으로 인해 소규모 소매 및 주거 환경에서 사용되고 있습니다.초고성능(UHP) HID 램프는 LCD 또는 DLP 프로젝션 TV 세트나 프로젝션 디스플레이에도 사용됩니다.

HID 램프는 특히 자연 서식지에서 높은 수준의 직사광선을 필요로 하는 식물을 위해 실내 정원 가꾸기를 실용화했습니다. HID 램프, 특히 금속 할로겐화물과 고압 나트륨은 실내 정원의 일반적인 광원입니다.그것들은 또한 실내 물병에서 열대의 강한 햇빛을 재현하는 데 사용된다.

대부분의 HID 램프는 상당한 자외선을 방출하며 UV 차단 필터를 사용하여 램프 고정 부품의 UV에 의한 열화 및 램프가 비추는 염색물의 퇴색을 방지합니다.자외선 차단 필터가 없거나 결함이 있는 상태로 작동하는 HID 램프를 노출하면 햇빛에 타거나 눈이 휘어지는 등 사람과 동물이 부상을 입을 수 있습니다.많은 HID 램프는 외부 자외선 차단 유리 봉투가 깨지면 빠르게 꺼지도록 설계되어 있습니다.

1990년대 초반부터 HID 램프는 자동차용 헤드램프에 적용되고 있습니다.제논 또는 고강도 방전(HID) 조명은 표준 할로겐 조명을 통해 밝은 헤드라이트를 제공하고 그늘에 남아 있는 많은 주변 물체(예: 거리 표지판 및 보행자)의 가시성을 높입니다.

HID 램프는 단위 전력당 많은 양의 빛을 내기 때문에 고성능 자전거 전조등뿐만 아니라 손전등 및 기타 휴대용 조명에 사용됩니다.HID 라이트는 동등한 텅스텐 할로겐 라이트의 절반 미만의 전력을 사용하기 때문에 훨씬 작고 가벼운 전원장치를 사용할 수 있습니다.

HID 램프는 또한 전통적인 착륙등과 택시 라이트를 [citation needed]대체하기 위해 많은 항공기에서 일반적이 되었다.

HID 램프는 또한 수중 다이빙을 위한 램프에 사용된다.HID 램프의 효율이 할로겐 유닛에 비해 높기 때문에 주어진 배터리 크기와 광출력에 대해 연소 시간이 길어집니다.

종말

마모 요인은 대부분 온/오프 사이클과 총 온 시간에서 발생합니다.HID 버너가 아직 뜨거울 때 점화되고 금속 소금이 재결정되기 전에 가장 높은 마모가 발생합니다.

수명이 다하면 많은 유형의 고강도 방전 램프가 사이클링이라고 알려진 현상을 보입니다.이 램프는 비교적 낮은 전압으로 시동할 수 있습니다.그러나 작동 중에 가열되면 아크 튜브 내의 내부 가스 압력이 상승하고 아크 방전을 유지하기 위해 더 높은 전압이 필요합니다.램프가 오래되면 아크를 유지하기 위해 필요한 전압이 상승하여 전기 밸러스트가 제공하는 전압을 초과합니다.램프가 이 지점까지 가열되면 아크가 작동하지 않고 램프가 꺼집니다.결국 아크가 꺼지면 램프가 다시 냉각되고 아크관 내의 가스 압력이 낮아져 밸러스트가 다시 아크를 타격할 수 있다.그 결과 램프가 잠시 빛났다가 꺼졌다를 반복하게 됩니다.보다 정교한 밸러스트 디자인은 사이클링을 감지하고 몇 번의 사이클 후에 램프 시동 시도를 포기합니다.전원이 차단되었다가 다시 켜지면 밸러스트는 새로운 일련의 시동 시도를 합니다.

HID 램프 마모 및 노후화와 관련된 또 다른 현상은 방출된 광선의 변색("페이드")[9]입니다.일반적으로 파란색 및/또는 보라색으로의 이동이 관찰될 수 있습니다.이러한 변화는 처음에는 미미하며 일반적으로 램프가 전반적으로 양호한 작동 상태를 유지하면서도 "파괴"되고 있다는 신호이지만 수명이 다하면 HID 램프는 파란색과 보라색 빛만 내는 것으로 인식되는 경우가 많습니다.플랑크의 법칙에 따르면, 이것은 아크를 유지하기 위해 필요한 전압과 높은 온도의 직접적인 결과이다.

때때로 석영관 수은을 포함한 유니버설 호스트 프로세서 램프 안에 폭발할 수 있다.[10]그런 일이 일어날 때, 수은의 최대 50mg이 대기 중으로 방출된다.수은의 이 수량 잠재적으로,지만 깨진 램프의 주요 위험은 유리로 감면, 그리고 부러뜨리램프에 이따금 노출 있는 역효과를 초래할 것으로 예상되지 않는다 독성이 있다.필립스 수은 진공 청소기, 통풍 또는 호흡기 보호, 눈 보호, 때 깨진 램프를 다루는 보호복의 사용을 권고한다.Mercury 램프들은, 위치에 따라 특별한 폐기물 처리를 요구합니다.[11]

레퍼런스

  1. ^ "Laser light for headlights: latest trend in car lighting" (url) (Press release). OSRAM. Retrieved 2016-10-16.
  2. ^ "Replacement of mercury in high-pressure discharge lamps by metallic zinc" (PDF). IOP Science. Retrieved 2011-06-14.
  3. ^ a b "HID Lamps Containing Radiation Emitters" (PDF). NEMA.
  4. ^ Lamp Types, European Lamp Companies Federation, archived from the original on 2012-06-22, retrieved 2012-11-06
  5. ^ a b c d Ionizing Substances in Lighting Products (PDF), European Lamp Companies Federation, 2009, archived from the original (PDF) on 2014-02-20, retrieved 2012-11-06
  6. ^ NRPB and GRS (2001), Transport of Consumer Goods containing Small Quantities of Radioactive Materials (PDF), European Commission, archived from the original (PDF) on 2011-11-25, retrieved 2012-11-06
  7. ^ a b c Assessment of the Radiological Impact of the Transport and Disposal of Light Bulbs Containing Tritium, Krypton-85 and Radioisotopes of Thorium, Health Protection Agency, 2011, archived from the original on 2012-05-28, retrieved 2012-11-06
  8. ^ 경관 조명, 4페이지에 초점을 맞추시오.
  9. ^ 왜 HIDBulbs 변화 색?
  10. ^ Jose L. Capovilla (3 June 2001). "Philips UHP Lamps Overview". Ercservice.com. Archived from the original on 22 January 2013. Retrieved 8 December 2009.
  11. ^ "Philips Digital Projection Lighting Product Safety Data Sheet (PSDS)" (PDF). Philips Lighting. May 2008. Retrieved 26 October 2011.[ 죽은 링크]