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hqi:funktion

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hqi:funktion [2012/01/19 19:07]
sarina
hqi:funktion [2020/06/27 17:11] (current)
sarina [Alterung]
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-{{menu>}} +====== Funktion von Metallhalogeniddampflampen ======
- +
-====== Funktion von Halogenmetalldampflampen ======+
  
 ===== Aufbau ===== ===== Aufbau =====
  
-Halogenmetalldampflampen gehören wie die Leuchtstofflampen und Quecksilberdampfhochdrucklampen zu den Plasmalichtquellen.+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  || 
 +| |Quarz|Keramik|Quarz|Keramik| 
 +|3.000 K|5.100 lm|6.900 lm|11.700 lm|14.800 lm| 
 +|4.200 K|5.700 lm|6.700 lm|12.000 lm|14.200 lm| 
 +|5.200 K|5.500 lm| |12.000 lm| | 
 + 
 +[{{ :hqi:hqi-ts.jpg?200|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.
  
-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 evakuiert (Keramikbrenner) oder mit einem schlecht wärmeleitenden Gas (z.B. Stickstoff, Quarzbrenner) gefüllt ist. 
  
-Das Entladungsgefäß ist wegen der hohen thermischen und chemischen Belastungen aus Kiselglas ("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 ===== ===== Lichtentstehung =====
Line 23: Line 31:
 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. 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. {{wikindx>59}}+Je nach verwendetem Typ von Metallhalogeniden unterscheidet man drei Arten von Halogenmetalldampflampen: Drei-Linien-Lampen, Viel-Linien-Lampen und Molekül-Strahler. {{wkx>59}}
  
 Drei-Linie-Lampen senden ähnliches Licht wie die Dreibandenleuchtstofflampen aus. Sie enthalten Natriumiodid (Emission bei 589 nm, rot((http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/Tables/sodiumtable2.htm))), Thalliumiodid (Emission bei 535 nm, grün((http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/Tables/thalliumtable2.htm))) und Indiumiodid (Emission bei 410 nm, blau((http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/Tables/indiumtable2.htm))). Drei-Linie-Lampen senden ähnliches Licht wie die Dreibandenleuchtstofflampen aus. Sie enthalten Natriumiodid (Emission bei 589 nm, rot((http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/Tables/sodiumtable2.htm))), Thalliumiodid (Emission bei 535 nm, grün((http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/Tables/thalliumtable2.htm))) und Indiumiodid (Emission bei 410 nm, blau((http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/Tables/indiumtable2.htm))).
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-{{natrium.png?200|Emissionsspektrum Natrium}}{{thallium.png?200|Emissionsspektrum Thallium}}{{indium.png?200|Emissionsspektrum Indium}} 
  
 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. 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 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.
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 +Die Philips MasterColor HCI-Strahler mit 20W - 150W enthalten Natriumjodid (NaI), Calziumjodid (CaI<sub>2</sub>) und Thalliumjodid (TlI), die hauptsächlich starke Emissionslinien verursachen und die Halogenide der seltenen  Erden Dysprosium (DyI<sub>3</sub>), Holmium (HoI<sub>3</sub>) und Thullium (TmI<sub>3</sub>), die ein kontinuierliches Spektrum im sichtbaren Bereich erzeugen {{wkx>1140}}
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 +[{{:hqi:spectrum_359.png?300|Osram Powerstar HQI TS 70W/NDL - sehr alte Version aus den 1980ern ohne UV-Stop aber mit Schutzscheibe (4200 K, Keramikbrenner) }}] 
 +[{{:hqi:spectrum_360.png?300|Osram Powerball HCI TS 70W/942 (4200 K, Keramikbrenner) }}] 
 +{{clear}}
 +[{{:hqi:spectrum_362.png?300|Osram Powerstar HQI TS 70W/D (5000 K, Quarzbrenner) }}] 
 +[{{:hqi:spectrum_66.png?300| Iwasaky Color Arc PAR36 6500K 150W - extrem hohe Farbwiedergabe 96 }}] 
 +{{clear}}
 +[{{:hqi:spectrum_119.png?300|Lucky Reptile Bright Sun UV Desert 70W für Reptilien mit UV }}]  [{{:hqi:spectrum_347.png?300|Solar Raptor HID 70W Flood für Reptilien mit UV }}]
 +{{clear}}
  
 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. 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 [[http://lamptech.co.uk|lamptech.co.uk]] Eine Übersicht über verschiedene Lampen mit Spektrum und Füllung enthält [[http://lamptech.co.uk|lamptech.co.uk]]
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 +===== Alterung =====
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 +| |Quarz|Keramik|
 +|mittlere Lebensdauer|9.000 h|12.000 h|
 +|Alter|Lichtstromrückgang||
 +| |Quarz|Keramik|
 +|3.000 h|15 %|20 %|
 +|6.000 h|23 %|22 %|
 +|9.000 h|30 %|23 %|
 +|12.000 h| |26 %|
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 +|{{keramik-neu.jpg?300x194|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 |
 +|{{quarz-neu.jpg?300x225|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   |
 +|{{quarz-xh.jpg?300x220|neuer Keramikbrenner}}| Neuer Keramikbrenner mit Quecksilbertropfen und Ablagerungen der Metallhalogenide am Boden vielen Dank für das Bild an Uwe Geissel |
 +|{{keramik-wenige-h.jpg?300x209|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 |
 +|{{keramik-300h.jpg?300x203|Keramikbrenner im Alter von 300 Stunden: Quecksilbertröpfchen sind nicht mehr erkennbar}}|Keramikbrenner nach etwa 300 h Betriebszeit\\ keine Quecksilbertröpfchen erkennbar, bereit leichte Ablagerungen an der Unterseite sichtbar|
 +|{{keramik-tausende-h.jpg?300x216}}| Keramikbrenner nach mehreren tausend Stunden Betriebszeit vielen Dank für das Bild an Uwe Geissel |
 +|{{keramik-ende.jpg?300x206}}| Keramikbrenner am Ende seiner Lebensdauer vielen Dank für das Bild an Uwe Geissel |
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 ===== Vorschaltgerät ===== ===== Vorschaltgerät =====
 +
 +Zum Betrieb von Metallhalogeniddampflampen gibt es konventionelle (elektromagnetische) oder elektronische Vorschaltgeräte
 +| ^  KVG  \\ konventionell / elektromagnetisch  ^  EVG  \\ elektronisch  ^
 +|Betriebsfrequenz |50 Hz|130 Hz bis 200 Hz|
 +|Flimmern des Lichts|40%, 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 |
 +|Geräuschentwicklung|leises Surren bis\\ lautes Brummen  | evtl. leises hohes Pfeifen möglich  |
 +|Geräte / Gewicht|3 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  |gering|hoch|
 +
 +
 +==== Aufgabe des Vorschaltgeräts ====
 +
 +Das Vorschaltgerät bei einer Metallhalogeniddampflampe hat zwei Aufgaben:
 +  - Es liefert eine hohe Zündspannung
 +  - 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. 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.
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 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. 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.
  
-Ist die Lampe gezündet muss sofort der Strom begrenzt werden, da Plasmen eine sog. negative Strom-Spannungs-Charakteristik habend.h. mit steigendem Strom wird der Widerstand geringer, so dass der Strom unbegrenzt steigen würde, und zur Zerstörung der Lampe führen würde.+=== Strombegrenzung === 
 + 
 +Alle Gasentladungslampen haben eine **negative Strom-Spannungs-Charakteristik**. Immer wieder liest man in Forenhqi-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 //U//<sub>eff</sub>=230V und //P//<sub>eff</sub>=60W Leistung fließt durch den Draht ein Strom //I//<sub>eff</sub>=//P//<sub>eff</sub>///U//<sub>eff</sub> = 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 istdesto 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 ==== ==== Konventionelles Vorschaltgerät ====
 +
 +[{{ :hqi:kvg1a.jpg?250|Hier in Blick in das Innenleben eines bei ebay gekauften Lival-Strahlers mit konventionellem Vorschaltgerät:\\
 +Die Drosselspule (c), 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 Das konventionelle oder elektromagnetische Vorschaltgerät stellt die veraltete Technologie dar. Es besteht aus drei Teilen: Drosselspule, Zündgerät und eventuell Kompensationskondensator
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 === 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.+[{{ :hqi:spule.jpg?100|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 {{wikindx>357}}+[{{ :hqi:ignitor.jpg?100|Zündgerät}}]Das Zündgerät erzeugt die für die Zündung nötige Spannung. Hier gibt es drei Möglichkeiten {{wkx>357}}
   - **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.   - **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.
   - **Paralleles Zündgerät**:   - **Paralleles Zündgerät**:
-  - **Serielles Zündgerät/Überlagerungszündgerät**: arbeitet eigenständig und ist mit der Drossel in Reihe geschaltet. Ein Zündkodensator wird über einen [[wp>Thyristor]] kurz vor jedem Spannungsmaximum entladen. Der Spannungspuls wird im Impulstransformator auf die nötige Zündspannung hochtransformiert {{wikindx>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. [[http://www.ddr-strassenleuchten.de/leuchtenbetriebsmittel/betriebsmittel/zuendgeraete/index.htm|Bild des Innenlebens eines elektronischen Überlagerungszündgeräts]]+  - **Serielles Zündgerät/Überlagerungszündgerät**: arbeitet eigenständig und ist mit der Drossel in Reihe geschaltet. Ein Zündkodensator wird über einen [[wp>Thyristor]] kurz vor jedem Spannungsmaximum entladen. Der Spannungspuls wird im Impulstransformator auf die nötige Zündspannung hochtransformiert {{wkx>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. [[http://www.ddr-strassenleuchten.de/leuchtenbetriebsmittel/betriebsmittel/zuendgeraete/index.htm|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 {{wikindx>40}}. +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 {{wkx>40}}. 
  
 === Kompensationskondensator ===  === Kompensationskondensator === 
  
-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.+[{{ :hqi:kondensator.jpg?100|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) Die Kolben erreichen im Betrieb einen Temperatur von bis zu 500 °C (70W) bzw. 650 °C (150W)
 +
 +=== Geräuschtentwicklung ===
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 +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. {{wkx>418}}
 +
 +[{{ :hqi:strahler-schiene.jpg?200|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.
 +
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 +
 +
  
 ==== Elektronisches Vorschaltgerät ==== ==== Elektronisches Vorschaltgerät ====
  
-Die ersten elektronsischen 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 {{wikindx>40}}. Es hat sich somit letzlich der Betrieb an Rechteckspannung mit 100-150Hz durchgesetzt.+[{{ :hqi:evg2.jpg?200|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 {{wkx>40}}. Es hat sich somit letztlich der Betrieb an Rechteckspannung mit 150-200Hz durchgesetzt. 
 + 
 +Ein 150W EVG liefert im Betrieb etwa 1,5A bei 110V. {{wkx>354}} 
 + 
 +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 === 
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 +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 [[http://www.dghtserver.de/foren/showpost.php?p=494825&amp;postcount=134|Forenbeitrag]]. 
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 +==== Einfluss des Vorschaltgerätes auf das Spektrum der Lampe ==== 
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 +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 ([[http://www.lamptech.co.uk/Documents/M3%20Spectra.htm|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 {{wkx>656}}. Diese Unterschiede sind bereits bei EVGs verschiedener Hersteller, die für den selben Lampentyp und die selbe Leistung gedacht sind, deutlich sichtbar ([[http://www.manhattanreefs.com/lighting|Messwerte]]((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   ))). Im sichtbaren Bereich sprechen Hersteller von einer Abweichung der Farbtemperatur {{wkx>913}}.  
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 +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 {{wkx>913}}. 
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 +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 {{wkx>913}}.  Die Auswirkungen auf das UV-Spektrum sind noch stärker, siehe dazu im nächsten Abschnitt. 
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 +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. 
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 +=== Einfluss auf das UV-Spektrum === 
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 +Bei Metallhalogeniddampflampen mit UV-Strahlung (Lucky Reptile, Solar Raptor, MegaRay) ist es wichtig, dass die Lampen die erwartete VitaminD-wirksame UV-Strahlung abgeben. 
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 +Spektrale Messungen von UV-Halogenmetalldampflampen zeigen, dass bei geringerer Leistung des EVGs und anzunehmender geringerer Temperatur im Entladungsgefäß{{wkx>913}}, die Linien der Quecksilberentladung stärker hervortreten und die breitbandige Strahlung der Metallionen zurück geht {{wkx>422:Siehe Abbildung 7-2, Seite 107}}. Die VitaminD-bildende UVB-Strahlung in den UV-hqi_Lampen wird fast ausschließlich durch die [[:mlr/funktion#lichtentstehung|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).  
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 +[{{:hqi:evg-spektrum.png?500|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]}}]{{clear}} 
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 +[{{evgvergleich.png?500|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. [[http://www.terrarienbilder.com/vb/terrarientechnik/482-bright_sun_evgs_unterschiede.html|Messergebnisse]]}}]{{clear}} 
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 +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.
  
hqi/funktion.1326996455.txt.gz · Last modified: 2019/02/16 09:22 (external edit)