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Licht-im-Terrarium.de

Vorwort

hqi:funktion

Funktion von Metallhalogeniddampflampen

Aufbau

Halogenmetalldampflampen gehören wie die Leuchtstofflampen und Quecksilberdampfhochdrucklampen zu den Plasmalichtquellen. Sie sind sehr effizient und erzeugen bei geringer Leistungsaufnahme eine große Helligkeit.

Typische Helligkeitswerte:

70 W 150 W
QuarzKeramikQuarzKeramik
3.000 K5.100 lm6.900 lm11.700 lm14.800 lm
4.200 K5.700 lm6.700 lm12.000 lm14.200 lm
5.200 K5.500 lm 12.000 lm 
Zweiseitig gesockelter Quarzbrenner, Osram HQI-TS

Das Herz des Leuchtmittels ist das Entladungsgefäß in dem die Füllsubstanzen eingebracht sind. Daran die beiden zwei Wolframstiftelektroden angeschlosen. Das Entladungsgefäß mit den Elektroden befindet sich wiederum zur thermischen Abschirmung in einem Außenkolben, der beim Keramikbrenner evakuiert ist und beim Quarzbrenner mit einem schlecht wärmeleitenden Gas (z.B. Stickstoff) gefüllt ist.

Das Entladungsgefäß ist wegen der hohen thermischen und chemischen Belastungen aus Kieselglas (“Quarzbrenner”) oder Aluminiumoxidkeramik (“Keramikbrenner”). Zwischen den Gasen, den Elektroden und der Wand des Entladungsgefäßes kommt es zu komplizierten chemischen und physikalischen Reaktionen, die dazu führen, dass sich die Zusammensetzung des abgestrahlten Lichts mit der Zeit ändert, und die Lichtleistung nachlässt. Beispielsweise diffundiert der im Gasgemisch enthaltene Stickstoff durch die Wände des Quarz-Entladungsgefäßes nach draußen. Diese Effekte sind bei Entladungsgefäßen aus Aluminiumoxidkeramik (“Keramikbrenner”) geringer. Um das eigentliche Entladungsgefäß befindet sich ein weiterer Glaskolben. Dieser dient zur Isolierung, damit das Entladungsgefäß die nötige Temperatur besser halten kann.

Lichtentstehung

Das Gas im Inneren der Lampe wird durch Energiezufuhr in den Plasamzustand überführt, und das Gas wird elektrisch leitend. Die Elektronen (elektrischer Strom) stoßen auf ihrem Weg durch das Plasma auf die verschiedenen Gasatome und “heben” sie so auf ein höheres Energieniveau. Beim “Zurückfallen” wird diese Energiedifferenz in Forum von Licht wieder abgegeben. Jedes Atom hat nur bestimmte Energieniveaus, und kann daher nur wenige verschiedene Wellenlängen (Lichtfarben) aussenden.

Halogenmetalldampflampen stellen eine Weiterentwicklung der Quecksilberdampflampen dar. Quecksilber kann nur sehr wenige sichtbare Wellenlängen erzeugen, und das Licht ist daher qualitativ schlecht. Metalle haben eine größere Vielfalt von Emissionslinien im sichtbaren Bereich, sind jedoch extrem agressiv (greifen die Wände an) und nur schwer zu verdampfen. Metall-Halogen-Verbindungen sind deutlich weniger agressiv und haben außerdem einen höheren Dampfdruck, so dass sie bereits bei niedrigeren Temperaturen verdampfen. Quecksilber (etwa 3 mg bis 10  mg bei 70 W und 8 mg bis 15 mg bei 150 W) ist in der Lampe als Puffergas trotzdem nötig.

Der Vorteil z.B. der Metalljodide liegt darin, dass Metalljodid bereits bei einer sehr viel geringeren Temperatur verdampft, als das für das reine Metall der Fall wäre. Da die Wand des Entladungsgefäßes eine sehr viel geringere Temperatur hat, als das Zentrum ist das nötig, da das eigentliche Metall sonst nie verdampfen würde. Das Gasförmige Metalljodid dissoziiert dann bei den hohen Temperaturen im Zentrum des Entladungsgefäßes.

Die Energieniveaus der Quecksilber- und Iodidionen liegen sehr viel höher als die der Metallionen, weswegen fast nur die Metallionen Strahlung aussenden. Die Metallionen werden so ausgewählt, dass sie fast nur im sichtbaren Bereich strahlen, und so kombiniert, dass ein möglichst gleichmäßiges Spektrum mit hohem Farbwiedergabewert entsteht. UV-Strahlung wird kaum noch abgegeben, so dass hier keine Leistung verloren geht, und die Lichtausbeute höher ist.

Da im Entladungsrohr ein sehr hoher Druck (15 bar bis 30 bar) und sehr hohe Temperaturen herrschen, bewegen sich die Atome mit hoher Geschwindigkeit. Das abgestrahlte Licht hat daher nicht nur genau die Wellenlänge, die durch die Höhe der Energieniveaus eigentlich festgelegt wäre, sondern ist durch den Doppler-Effekt verbreitert. Wegen der höheren Temperatur im Keramikentladungsgefäß ist die Linienverbreiterung größer als bei Quarzbrennern.

Je nach verwendetem Typ von Metallhalogeniden unterscheidet man drei Arten von Halogenmetalldampflampen: Drei-Linien-Lampen, Viel-Linien-Lampen und Molekül-Strahler. [59CHR MEYER & H. NIENHUIS. 1989. Discharge Lamps. Kluwer Academic Publishers 9020121472]

Drei-Linie-Lampen senden ähnliches Licht wie die Dreibandenleuchtstofflampen aus. Sie enthalten Natriumiodid (Emission bei 589 nm, rot1)), Thalliumiodid (Emission bei 535 nm, grün2)) und Indiumiodid (Emission bei 410 nm, blau3)).

Viellinienlampen enthalten z.B. die Metalle aus der Gruppe der seltenen Erden, Scandium, Yttrium oder Elemente aus der Gruppe der Lanthanaide (z.B. Holmium, Dysprosium, Cerium, Thulium). Diese Elemente sind schwer zu verdampfen, daher ist eine gute Wärmeisolierung nötig. Sie erzeugen ein sehr homogenes Spektrum.

Die Metallhalogenide liegen im festen Zustand als Metall-Halogen-Verbindung vor. Nachdem sie verdampft sind, dissozieren sie allerdings aufgrund der hohen Temperaturen, und das Licht wird von den reinen Metallen erzeugt.

Die Philips MasterColor HCI-Strahler mit 20W - 150W enthalten Natriumjodid (NaI), Calziumjodid (CaI2) und Thalliumjodid (TlI), die hauptsächlich starke Emissionslinien verursachen und die Halogenide der seltenen Erden Dysprosium (DyI3), Holmium (HoI3) und Thullium (TmI3), die ein kontinuierliches Spektrum im sichtbaren Bereich erzeugen [1140ANDREW D JACKSON, RAY G GIBSON III, SARAH A CARLETON, SHIMING WU, LOUIS N KOWALCZYK, THOMAS STEERE, JAY J PALMER, JOHN C ALDERMAN, JOHN E CONRAD SR & KENT L COLLINS. 2nd Dec 2002. 150W-1000W MasterColor ceramic metal halide lamp series with color temperature about 4000K, for high pressure sodium or quartz metal halide retrofit applications. Google PatentsUS 2002/0185979 A1.]

Osram Powerstar HQI TS 70W/NDL - sehr alte Version aus den 1980ern ohne UV-Stop aber mit Schutzscheibe (4200 K, Keramikbrenner)
Osram Powerball HCI TS 70W/942 (4200 K, Keramikbrenner)

Osram Powerstar HQI TS 70W/D (5000 K, Quarzbrenner)
Iwasaky Color Arc PAR36 6500K 150W - extrem hohe Farbwiedergabe 96

Lucky Reptile Bright Sun UV Desert 70W für Reptilien mit UV
Solar Raptor HID 70W Flood für Reptilien mit UV

Bei Molekülstrahlern werden Verbindungen eingesetzt die auch als Moleküle Licht abstrahlen, und somit ein noch gleichmäßigeres Spektrum ermöglichen. Eine Mischung von Zinnflourid und Zinnchlorid (Flourid und Chlorid alleine geht nicht, da beides alleine sehr aggressiv ist) wird beispielsweise eingesetzt. Durch Zusätze von Indium und Lithium wird das Spektrum weiter verbessert.

Eine Übersicht über verschiedene Lampen mit Spektrum und Füllung enthält lamptech.co.uk

Alterung

 QuarzKeramik
mittlere Lebensdauer9.000 h12.000 h
AlterLichtstromrückgang
QuarzKeramik
3.000 h15 %20 %
6.000 h23 %22 %
9.000 h30 %23 %
12.000 h 26 %
neuer Keramikbrenner mit kleinen Quecksilbertröpfchen Neuer Keramikbrenner
bei den schwarzen Flecken handelt es sich vermutlich um Quecksilber vielen Dank für das Bild an “tiesel” aus dem schildkroetenforum.com
neuer Quarzbrenner, Quecksilbertröpfchen gut erkennbar Neuer Quarzbrenner
mit Tropfen. Diese Tropfen lassen sich auch herumschütteln und mit sanftem Schlag gegen das Glas zum zerplatzen bringen vielen Dank für das Bild an Uwe Geissel  
neuer Keramikbrenner Neuer Keramikbrenner mit Quecksilbertropfen und Ablagerungen der Metallhalogenide am Boden vielen Dank für das Bild an Uwe Geissel
Keramikbrenner nach wenigen Betriebsstunden, keine Tröpfchen mehr erkennbar, aber noch kaum Ablagerungen Keramikbrenner nach wenigen Stunden Betriebszeit, keine Tröpfchen mehr erkennbar vielen Dank für das Bild an Uwe Geissel
Keramikbrenner im Alter von 300 Stunden: Quecksilbertröpfchen sind nicht mehr erkennbarKeramikbrenner nach etwa 300 h Betriebszeit
keine Quecksilbertröpfchen erkennbar, bereit leichte Ablagerungen an der Unterseite sichtbar
Keramikbrenner nach mehreren tausend Stunden Betriebszeit vielen Dank für das Bild an Uwe Geissel
Keramikbrenner am Ende seiner Lebensdauer vielen Dank für das Bild an Uwe Geissel

Vorschaltgerät

Zum Betrieb von Metallhalogeniddampflampen gibt es konventionelle (elektromagnetische) oder elektronische Vorschaltgeräte

KVG
konventionell / elektromagnetisch
EVG
elektronisch
Betriebsfrequenz 50 Hz130 Hz bis 200 Hz
Flimmern des Lichts40%, 100 Hz<5%, 260 Hz bis 400 Hz
Stromverbrauch des Vorschaltgeräts bei 70 W Leuchtmittel:
ca. 20 W
bei 70 W Leuchtmittel:
ca. 7 W
Lebensdauer des
Keramik-Leuchtmittels
12.000 h
3,5 Jahre 10h/d
16.000 h
4,5 Jahre 10h/d
Geräuschentwicklungleises Surren bis
lautes Brummen
evtl. leises hohes Pfeifen möglich
Geräte / Gewicht3 Geräte:
Drosselspule, Zündgerät, Kondensator
etwa 2,5 kg
1 Gerät:
Vorschaltgerät
200 - 250 g
Lebensdauer?
(geringer als EVG)
40.000 h
11 Jahre 10h/d
Empfindlichkeit gegenüber
Spannungsschwankungen und
-Verunreinigungen
geringhoch

Aufgabe des Vorschaltgeräts

Das Vorschaltgerät bei einer Metallhalogeniddampflampe hat zwei Aufgaben:

  1. Es liefert eine hohe Zündspannung
  2. Es begrenzt den Strom im Betrieb

Zündspannung

In einer ausgeschalteten Lampe liegen die Füllsubstanzen Quecksilber und die Metallhalogenide größtenteils als fester Niederschlag auf den Wänden und müssen zuerst verdampfen. Das Leuchtmittel muss dazu erwärmt werden. Ohne Gas im Brenner kann aber kein Strom fließen, weswegen ein zusätzliches Puffergas (z.B. Argon) verwendet wird, das nicht zur Lichterzeugung beiträgt. Der Brenndruck der Füllsubstanzen baut sich nur sehr langsam auf und Halogenmetalldampflampen brauchen daher mehrere Minuten bis sie vollständig aufgeheizt sind, und ihre volle Helligkeit erreichen.

Für die Zündung ist eine sehr hohe Spannung notwendig, damit das nicht leitende Gas leitend gemacht werden kann. Die Durchschlagspannung von Halogenmetalldampflampen ist höher als die von reinen Quecksilberdampflampen. Iodatome, die von Metalljodid-Verbindungen kommen, “schlucken” auf Grund ihrer hohen Elektronegativität Elektronen. Insbesonderen wenn Natriumiodid eingesetzt wird, bleiben bei der Diffusion von Natrium durch den Quarzbrenner nach außen viele Iodatome übrig. Netzspannung (230 V) ist daher nicht ausreichend und es ist ein seperates Zündgerät erforderlich. Es basiert in der einfachten Form auf einer Spule, deren Stromkreis unterbrochen wird, so dass eine hohe Induktionsspannung entsteht. Daneben sind auch elektronische Zündgeräte erhältlich. Zündspannungen bei Halogenmetalldampfstrahlern liegen bei bis zu 5 kV, bei 70 W Strahlern sind es etwa 2,5 kV. Neben der Zündspannung ist auch die Anzahl und Länge der Zündpulse für das verlässliche Zünden der Lampe wichtig.

Strombegrenzung

Alle Gasentladungslampen haben eine negative Strom-Spannungs-Charakteristik. Immer wieder liest man in Foren, hqi-Lampen würden nur “so viel soviel Strom ziehen, wie sie bräuchten”. Das ist falsch! Eine Gasentladungslampe ist gierig und zieht so viel Strom bis sie zerstört wird - das soll das VG verhindern.

Bei einer normalen Glühbirne ist der elektrische Widerstand durch den Glühdraht fest vorgegeben. Bei normaler Netzspannung von Ueff=230V und Peff=60W Leistung fließt durch den Draht ein Strom Ieff=Peff/Ueff = 260mA und der Widerstand des Drahtes ist R=U/I=880Ω.
Erhöht man die Spannung, so ändert das den Widerstand nicht und es fließt einfach nur proportional mehr Strom. Bei 250V z.B. 280mA, die Leistung ist dementsprechend 70W.

Deswegen kann man Glühbirnen dimmen wenn man die angelegte Spannung ändert. Und es bedeutet auch, dass bei einer bestimmten Spannung immer ein fester - von der Lampe vorgegebener - Strom durch die Lampe fließt.

Bei einer Gasentladungslampe ändert sich der Widerstand aber während des Betriebs. Je stärker der Stromfluss ist, desto geringer wird der Widerstand der Lampe, was (bei gleicher Spannung) zu einem noch höheren Strom und somit zu einem noch kleineren Widerstand führt. Betreibt man eine Gasentladungslampe an einer Quelle mit konstanter Spannung (=normale Steckdose) so steigt der Strom so weit an bis die Lampe explodiert.
Das Vorschaltgerät ist also keine Quelle mit konstanter Spannung sondern eine Quelle mit konstantem Strom, der so begrenzt wird, dass die Lampe optimal betrieben werden kann.

Konventionelles Vorschaltgerät

Hier in Blick in das Innenleben eines bei ebay gekauften Lival-Strahlers mit konventionellem Vorschaltgerät:
Die Drosselspule ©, Zünder (b) und Kondensator (a)
An der Lüsterklemme (e) werden die drei Leiter vom Netzkabel mit den Kabeln der Vorschaltgeräte verbunden.
Wichtig ist auch die Schraube (d) an der der Schutzleiter (gelb-grün, “Erde”) mit dem Gehäuse verbunden ist.

Das konventionelle oder elektromagnetische Vorschaltgerät stellt die veraltete Technologie dar. Es besteht aus drei Teilen: Drosselspule, Zündgerät und eventuell Kompensationskondensator

Drosselspule

Drosselspule

Die Drosselspule begrenzt im Betrieb den Strom. Sie besteht als Spule aus einem aufgewickeltem Leiter und besitzt zur Verstärkung der Induktivität mit einem Metallkern. Diese besteht üblicherweise aus geblättertem Eisen.

Zündgerät

Zündgerät

Das Zündgerät erzeugt die für die Zündung nötige Spannung. Hier gibt es drei Möglichkeiten [357TRIDONIC.ATCO | Katalog: Betriebsgeräte für Hochdruckentladungslampen. 2008. Dornbirn, Austria: TridonicAtco GmbH & Co KG.]

  1. Semi-Paralleles Zündgerät/Impulszündgerät: arbeitet mit der Drosselspule zusammen, deren Selbstinduktionsspannung zur Zündung verwendet wird. Die Drosselspule muss in diesem Fall für Hochspannung ausgelegt sein, dafür ist die Zündenergie jedoch hoch genug um eine längere Leitung zwischen Zündgerät und Lampe zu überbrücken.
  2. Paralleles Zündgerät:
  3. Serielles Zündgerät/Überlagerungszündgerät: arbeitet eigenständig und ist mit der Drossel in Reihe geschaltet. Ein Zündkodensator wird über einen Thyristor kurz vor jedem Spannungsmaximum entladen. Der Spannungspuls wird im Impulstransformator auf die nötige Zündspannung hochtransformiert 40. Das serielle Zündgerät muss in der Leuchte direkt an der Lampe installiert werden. Nachteil ist, dass hier im Betrieb Strom durch das Zündgerät fließt, es sich erwärmt und Verlustleistungen von etwa 2W auftreten und das Zündgerät, bzw. die enthaltene Spule brummen kann. In den in der Terraristik üblichen Halogenmetalldampflampen werden Überlagerungszündgeräte eingesetzt. Bild des Innenlebens eines elektronischen Überlagerungszündgeräts

Für eine direkte Widerzündung im heißen Zustand ist eine Zündspannung von 25kV bis 30kV nötig. Zündgeräte für diese Spannungen beruhen au fdem Prinzip des LC-Schwinkreises mit Funkenstrecke und Teslatransformatior [40HANS-JÜRGEN HENTSCHEL. 2001. Licht und Beleuchtung: Grundlagen und Anwendungen der Lichttechnik. 5th ed. Hüthig 3778528173].

Kompensationskondensator

Kondensator

Der Kompensationskondensator ist für den Lampenbetrieb nicht nötig, und beeinflusst diesen auch nicht. Er dient nur dazu nach Außen die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung zu korrigieren und somit die Blindleistung zu reduzieren. Das ist nötig, da sonst die Ströme im Netz unnötig hoch werden. Für Privathaushalte ist die Blindleistungskompensation nicht vorgeschrieben und Blindleistung wird in der Stromrechnung auch nicht erfasst.

Die Kolben erreichen im Betrieb einen Temperatur von bis zu 500 °C (70W) bzw. 650 °C (150W)

Geräuschtentwicklung

In den Spulen von Drossel und Zündgerät können durch die elektromagnetischen Wechselfelder Schwingungen in dem geblätterten Eisenkern verursacht werden. Diese Schwingungen übertragen sich auf andere Bauteile und können zu einer starke Geräuschtenwicklung führen. Dieses Brummen ist einer der offensichtlichsten Nachteile von konventionellen Vorschaltgeräten, vor allem wenn sie bereits gebraucht gekauft wurden und etwas älter sind. [418RALPH MORRISON. 1986. Grounding and Shielding Techniques in Instrumentation. 3rd ed. Wiley-Interscience No. pages: 172. 0471838055]

Führungsschiene

Gelegentlich hilft es den Strahler aufschrauben und suchen wo wackelnde Teile sitzen, Schrauben nachziehen. Im obigen Lival-Strahler sind alle Bauteile auf ein Blech aufgeschraubt, dass in zwei Führungsschienen lose im Strahler sitzt. Da die Führungsschienen etwas Spiel haben, wird das Brummen hier hervorragend verstärkt.

Elektronisches Vorschaltgerät

geöffnetes Elektronisches Vorschaltgerät, Platine mit vielen Spulen, Kondensatoren, Chips und anderen elektronischen Bauteilen

Das EVG vereint alle nötigen Funktionen wie Strombegrenzung im Betrieb und hohe Zündspannung auf einer Platine. Im Gegensatz zum KVG wird die Lampe nicht mit einer 50Hz Sinusspannung betrieben, sondern stattdessen mit einer 150Hz bis 200Hz Rechteckspannung. Die Rechteckspannung hat den Vorteil, dass die Phase mit geringer Spannung am Nulldurchgang geringer wird. Dadurch sinkt die Leitfähigkeit des Plasmas weniger stark ab, und die Wiederzündspitze der Lampe sinkt. Die Lebensdauer der Lampenelektroden und die Schwärzung des Kolbens wird somit verringert. Die ersten elektronischen Vorschaltgeräte wurden für Leuchtstofflampen entwickelt wo eine Frequenz im Bereich von einigen kHz eingesetzt wird. Bei Hochdruckentladungslampen sind Versuche in diesem Frequenzbereich gescheitert. Die Lampen zeigen Bogenunruhen (10kHz-MHz), gaben störende Pfeifgeräusche von sich (500Hz-20kHz) oder es war schwer die EMV-Vorschriften einzuhalten [40HANS-JÜRGEN HENTSCHEL. 2001. Licht und Beleuchtung: Grundlagen und Anwendungen der Lichttechnik. 5th ed. Hüthig 3778528173]. Es hat sich somit letztlich der Betrieb an Rechteckspannung mit 150-200Hz durchgesetzt.

Ein 150W EVG liefert im Betrieb etwa 1,5A bei 110V. [354POWERTRONIC® Technische Fibel: Elektronische Betriebsgeräte für Halogen-Metalldampflampen. Dec 2008. München: Osram GmBH. [130T016DE OSRAM EL MK 12/08 PC-P].]

Gleichzeit überwacht das Vorschaltgerät ständig Strom und Spannung und kann auf veränderte Bedingungen reagieren. Am Ende der Lebensdauer, wenn das Leuchtmittel nicht mehr zündet, bricht das EVG nach spätestens drei Versuchen ab, und verhindert so Flackern oder Schäden am Gerät.

Geräuschtentwicklung

Treten Störgeräusche bei einem EVG auf, kann das ein Hinweis auf mangelnde Qualität sein, der u.U. gefährlich werden kann. Ich verweise dazu auf diesen Forenbeitrag.

Einfluss des Vorschaltgerätes auf das Spektrum der Lampe

Im Betrieb führt die Begrenzung des Stroms zu einem stabilen Betriebsstrom bei einer festen Temperatur. Die Temperatur beeinflusst den Druck im Entladungsgefäß und damit das Spektrum der Lampe (Bilder). Die Füllsubstanzen (Quecksilber und verschiedene Metallhalogenide) verdampfen bei unterschiedlichen Temperaturen, so dass die Temperatur des Brenners das Verhältnis dieser Substanzen zu einander beeinflusst. Druck und Temperatur im Entladungsgefäß beeinflussen das Spektrum einzelner Substanzen [656G. HARTEL, H. SCHÖPP, H. HESS & L. HITZSCHKE. 1999. Radiation from an alternating current high-pressure mercury discharge: A comparison between experiments and model calculations. Journal of Applied Physics 85. 7076–7088. . https://dx.doi.org/10.1063/1.370515.]. Diese Unterschiede sind bereits bei EVGs verschiedener Hersteller, die für den selben Lampentyp und die selbe Leistung gedacht sind, deutlich sichtbar (Messwerte4)). Im sichtbaren Bereich sprechen Hersteller von einer Abweichung der Farbtemperatur [913Hochdruckentladungslampen: Technische Hinweise zur Leistungsreduzierung. Osram.].

Spannung und Strom beeinflussen zudem wie stark die Elektroden der Lampe belastet werden. Eine stärkere Belastung wirkt sich durch eine stärkere Schwärzung des Brenners und eine verkürzte Lebensdauer der Lampe aus [913Hochdruckentladungslampen: Technische Hinweise zur Leistungsreduzierung. Osram.].

Zwar sind Metallhalogeniddampflampen grundsätzlich dimmbar. Allerdings sollten wegen der hohen Nebenwirkungen nur dimmbare einseitig gesockelte Keramikbrenner und nur mit einem speziellen dimmbaren EVG gedimmt werden. Dabei muss die Lampe bei jedem Anschalten die ersten 15 Minuten mit voller Leistung betrieben werden und sollte nicht mehr als auf 85%, auf keinen Fall um mehr als 50% gedimmt werden. Auch dann kommt es zu Änderungen in der Farbwiedergabe, d.h. das Spektrum verändert sich im sichtbaren Bereich wahrnehmbar [913Hochdruckentladungslampen: Technische Hinweise zur Leistungsreduzierung. Osram.]. Die Auswirkungen auf das UV-Spektrum sind noch stärker, siehe dazu im nächsten Abschnitt.

Keinesfalls sollten hqi-Lampen mit Vorschaltgeräten für völlig andere Leistungststufen, z.B. eine 70W Lampe mit einem 35W VG oder eine 50W Lampe mit einem 100W VG betrieben werden. Auch sollte eine hqi-Lampe niemals mit einem VG betrieben werden, das nicht für hqi vorgesehen ist (z.B. EVG für Natriumdampfhochdrucklampen)
Der Betrieb mit Vorschaltgeräten für HQL-Lampen scheitert glücklicherweise schon daran, dass diese Vorschaltgeräte kein Zündgerät besitzen und daher die nötige Zündspannung für hqi-Lampen nicht erreicht wird.

Einfluss auf das UV-Spektrum

Bei Metallhalogeniddampflampen mit UV-Strahlung (Lucky Reptile, Solar Raptor, MegaRay) ist es wichtig, dass die Lampen die erwartete VitaminD-wirksame UV-Strahlung abgeben.

Spektrale Messungen von UV-Halogenmetalldampflampen zeigen, dass bei geringerer Leistung des EVGs und anzunehmender geringerer Temperatur im Entladungsgefäß[913Hochdruckentladungslampen: Technische Hinweise zur Leistungsreduzierung. Osram.], die Linien der Quecksilberentladung stärker hervortreten und die breitbandige Strahlung der Metallionen zurück geht [422:Siehe Abbildung 7-2, Seite 107]. Die VitaminD-bildende UVB-Strahlung in den UV-hqi_Lampen wird fast ausschließlich durch die Quecksilberlinien bei 297nm und 302nm gebildet. Die UV-Leistung steigt bei EVGs mit geringer Leistung (Bright Control) an und sinkt bei EVGs mit höherer Leistung (Osram, Philips).

Spektren einer UV-hqi-Lampe an vier verschiedenen Vorschaltgeräten die alle mit der Bezeichung “70Watt” verkauft werden. Die Leistungsaufnahme der EVGs an der Steckdose liegt zwischen 60W und 74W. Zwei Bereiche sind vergrößert dargestellt. Bei höherer EVG-Leistung (blau) nimmt die Lampenleistung im sichtbaren Bereich zu, die Lampe leuchtet heller. Der Vitamin-D-wirksame UVB-Anteil ist aber bei geringerer EVG-Leistung (rot) höher. Bei der 313nm Linie fällt die Intensität der Lampe sogar auf die Hälfte ab, wenn statt des EVGs mit 60W Aufnahmeleistung ein EVG mit 74W Aufnahmeleistung verwendet wird. [625]

Messungen von Michael Jetter für verschiedene 70W EVGs zeigen, dass das Verhältnis von UV zu sichtbarer Strahlung bei EVGs mit höherer Leistungsaufnahme abnimmt, sich also die Energie im Spektrum bei höherer EVG-Leistung weg vom UV zum sichtbaren Licht verschiebt. Messergebnisse

Auch Messungen einer Solar Raptor mit Solarmter 6.2 (UVB) und Solarmeter 6.5 (UVI) zeigen, dass der VitaminD-wirksame UV-Anteil bei EVGs mit geringerer Leistung höher ist:

Verhältnis UVI/UVB
70W Solar Raptor + 70W EVG 2,97±0,15
70W Solar Raptor + 50W EVG 3,21±0,36

HQI-Lampen leuchten häufig auch bei ungeeigneten Vorschaltgeräten. Wie sich das jedoch auf den VitaminD-wirksamen UV-Anteil auswirkt ist nicht ohne weiteres ersichtlich.

4)
Im oberen Menü auf “Lamps/Ballasts”, dann im rechten Ordnermenü Leistung und Lampenmarke wählen, im rechten Fenster kann mit dem Link “Plot” das Spektrum für die jeweiligen Vorschaltgeräte angezeigt werden.

Besser noch funktioniert der Menüpunkt “Compare Lamps” bei dem die verschiedenen Lampen/VG-Kombinationen in einen Graph geplottet werden.

Beispiel 1 400W - Osram - single ended
Betrachte Peaks bei A=545nm, B=590nm, C=670nm, D=690nm:
Magnatec VG: A>D>B>C
Ventura VG: A>B≈D>C
Taiwan VG: A≈B≈C≈D
PFO VG: B>C>A≈D

Beispiel 2 150W - Icecap - double ended - Icecap 6500K
Icecap VG: 7500K; Peak bei 405nm nur halb so hoch wie der bei 420nm
Giesemann VG: 7000K, Intensität im kurzwelligen Bereich allgemein geringer, sonst sehr ähnlich Icecup VG
PFO VG: viel geringere Peakintensitäten im Vergleich zu Hintergrund; Peaks bei 420nm und 405nm fast gleich hoch

Discussion

GUEST: test, 2018/07/26 13:21

Kann man irgendwo einen Schaltplan eines Zündgerätes einsehen?

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hqi/funktion.txt · Last modified: 2020/06/27 17:11 by sarina