Иодидная лампа средней дуги Hydrageryrum - Hydrargyrum medium-arc iodide lamp

Головка HMI на подставке

Гидраргрум среднедуговой йодид (HMI) - торговая марка Osram с марка из металлогалогенид сброс газа лампа средней длины дуги,[1] сделано специально для кино и развлекательных приложений. Ртуть исходит из Греческий имя для элемента Меркурий.

В лампе HMI используются пары ртути, смешанные с металлом. галогениды в кварц -стеклянная оболочка, с двумя вольфрамовыми электродами среднего дугового разделения. В отличие от традиционных осветительных приборов, использующих лампы накаливания, HMI нужны электрические балласты, которые отделены от головки соединительным кабелем для ограничения тока и подачи надлежащего напряжения. Лампа работает, создавая электрическую дугу между двумя электродами внутри колбы, которая возбуждает сжатые пары ртути и галогениды металлов и обеспечивает очень высокий световой поток с большей светоотдачей. эффективность чем лампы накаливания. Преимущество эффективности почти в четыре раза, примерно 85–108 люмен на ватт электричества. В отличие от обычных галогенных ламп накаливания, в которых для регенерации нити накала и предотвращения потемнения стекла испаренным вольфрамом используется галогенид, пары ртути и галогениды металлов в лампах HMI излучают свет. Высота индекс цветопередачи (CRI) и цветовая температура обусловлены специфическим химическим составом лампы.

История

В конце 1960-х Немецкий телевидение производители искали разработчика ламп OSRAM чтобы создать более безопасную и чистую замену угольным дуговым лампам, используемым киноиндустрия. Osram разработала и начала производить лампы HMI по их запросу.[2]

Philips произвела разновидность HMI, несимметричную версию под названием MSR / HR (горячий перезапуск со средним источником редкоземельных элементов). Используется стандартный цоколь с двумя штырями. Чтобы избежать изменения цвета во время использования, они добавили вторичную оболочку вокруг газовой камеры. Существует несколько других вариаций ламп, включая GEMI (йодид металла General Electric), CID (компактный разряд индия; Thorn EMI, Великобритания, с 1990 г., GE), CSI (компактный источник йода; Thorn EMI, Великобритания), DAYMAX (производитель ILC), и BRITE ARC (| [Sylvania Lighting Inc. (SLI)]). Все они являются вариациями и разными названиями, по сути, одной и той же концепции.

За последние десять лет было проведено множество исследований по уменьшению габаритов ламп HMI из-за их использования в подвижных осветительных приборах, например, производимых компанией Вари-Лайт, Мартин, Роб и Хигенд. Основным вкладом Philips после этого было изобретение люминофорного покрытия на сварном шве нити накала с молибденовой фольгой, которое снижает окисление и ранние отказы в этой точке, делая эту область способной противостоять экстремальным температурам.

Многокиловаттные светильники HMI используются в киноиндустрии и для проецирования слайдов на большие экраны из-за их сбалансированного дневного света светоотдачи, а также их эффективности.

Лампа является фаворитом среди любителей кино, так как лампы и их история широко освещаются в учебных заведениях.[нужна цитата ]

Мерцание и цветовая температура

Похожий на люминесцентные лампы, ЧМИ вызывают проблемы с цветовой температурой при использовании для освещения фильмов или видео. В отличие от ламп накаливания, которые черное тело радиаторы ограничены теоретическим максимумом 3680 K (температура плавления вольфрама), лампы HMI, как и все газоразрядные осветительные приборы, излучают эмиссионный спектральный Линии составляющих его элементов, специально подобранные таким образом, чтобы вместе они напоминали спектр черного тела источника 6000 К. Это близко соответствует цвету солнечного света (но не окна в крыше), потому что солнце Поверхность представляет собой излучатель черного тела 6000 К.

С лампами HMI, цветовая температура значительно зависит от возраста лампы. Обычно в течение первых нескольких часов новая лампа имеет цветовую температуру, близкую к 15 000 К. По мере старения лампы цветовая температура достигает своего номинального значения около 5600 К или 6000 К. С возрастом длина дуги становится больше, так как сгорает все больше электродов. Это требует большего напряжения для поддержания дуги, и по мере увеличения напряжения цветовая температура пропорционально уменьшается со скоростью примерно 0,5–1 кельвин на каждый час горения. По этой и другим причинам безопасности лампы HMI не рекомендуется использовать по истечении половины срока их службы.[нужна цитата ]

Лампы HMI (как и все дуговые лампы) нуждаются в блоке ограничения тока для работы. Два способа сделать это описаны в разделе о балласте ниже. Проблема мерцание существует только при использовании лампы в сочетании с магнитным балластом (электронные балласты излучают немерцающий свет). Лампы HMI (работающие с магнитным балластом) представляют собой неотъемлемую проблему возможного получения света на пленке или видео с заметным мерцание. Это вызвано способом, которым прибор излучает свет. HMI, как и лампа накаливания, работает от сети, что означает, что лампа включается и выключается 100 или 120 раз в секунду (дважды для каждого цикла напряжения сети). Хотя это и не видно человеческому глазу, пленка или видеокамера должны быть правильно синхронизированы с этим циклом, иначе каждый записанный кадр будет показывать разный световой поток. Хотя лампы накаливания также работают от сети, они не проявляют заметного мерцания, потому что их нити накаливания недостаточно охлаждаются между циклами, чтобы их светоотдача сильно уменьшалась. Для ламп HMI мерцания можно избежать за счет использования электронных балластов, которые циклически изменяются на частотах, в тысячи раз превышающих частоту сети.

Балластная операция

Балласт HMI
Смотрите также: Металлогалогенные лампы § Балласты


Для питания лампы HMI специальные балласты действуют как воспламенитель, зажигая дугу, а затем регулируют ее, действуя как дроссель. Существуют два типа балластов: магнитные и электронные (прямоугольные или немерцающие). Магнитный балласты обычно намного тяжелее и крупнее электронных балластов, поскольку они состоят в основном из сети больших индукторов. Обычно они дешевле электронных балластов. Поскольку балласт магнитного типа не поддерживает разряд постоянно, лампа фактически гаснет при переходе через нуль формы волны сети; если камера не привязана к форме сигнала от сети, разница в частоте между лампой и затвором будет вызывать частота биений что видно в полученной записи. Вот почему ТВ стандарты обычно используют частоту электросети как базовую частоту кадров.[сомнительный – обсуждать][нужна цитата ] Магнитные балласты - это простые устройства по сравнению с электронными балластами. По сути, магнитный балласт - это большой, тяжелый трансформатор катушка, использующая простой принцип для создания высоких пусковых напряжений, необходимых для создания дуги в холодной лампе. Входная мощность подается на дроссельную катушку, подключенную между основным входом и лампой. Катушка может иметь отводы в нескольких местах для обеспечения различных входных напряжений (120 или 240 В) и высокого пускового напряжения. Конденсаторы также включены для компенсации индуктивности катушки и улучшения фактор силы. Из-за большого количества Текущий сквозь балласт часто слышен низкий гудящий звук из-за магнитострикции пластин балластного железа. Некоторые магнитные балласты имеют изоляцию вокруг катушки для бесшумной работы.

С начала 1990-х годов электронное немерцающее (или Прямоугольная волна) балласты становятся все более популярными и доступными в качестве альтернативы магнитным балластам, поскольку устраняют большинство проблем, связанных с мерцанием HMI. К сожалению, их работа не так проста, как магнитный балласт. Электронные пускорегулирующие аппараты можно рассматривать как трехступенчатые: промежуточный преобразователь постоянного тока, силовой модуль и инвертор переменного тока. Изначально мощность проходит через главные прерыватели в сетевой фильтр RF, который предотвращает возврат шума на входящую линию электропередачи. Затем выпрямители и конденсаторы заряжаются и разряжаются, чтобы инвертировать отрицательную половину цикла переменного тока и преобразовать линию в положительную. ОКРУГ КОЛУМБИЯ Напряжение. Это называется промежуточным звеном постоянного тока. На втором этапе понижающий преобразователь питается от промежуточного звена постоянного тока и регулирует ток к конечной силовой электронике через электронную плату управления. Эта плата управления тщательно регулирует высокочастотный рабочий цикл своего транзисторы для поддержания оптимального цвета и светоотдачи по мере старения лампы. Наконец, регулируемый ток инвертируется платой НЧ-преобразователя, в которой используются четыре биполярных транзистора с изолированным затвором (IGBT ) для переключения постоянного тока с частотой точно 60 Гц в прямоугольная волна Переменного тока (в отличие от синусоидальной формы линии переменного тока). Лидерами в этой области являются Power Gems Corp, B&S и Mytronic.

Используя выходной сигнал прямоугольной формы, не привязанный к частоте цикла линии, можно получить выходной сигнал без мерцания. Поскольку IGBT включаются и выключаются с регулируемой частотой цикла, скорость генератора может немного снижаться, и лампа по-прежнему не будет мерцать, чего нельзя сказать о стандартном магнитном балласте. Прямоугольный характер выходного сигнала приводит к прямолинейному выходу мощности из лампы. Время, в течение которого катоды не испускают электроны достаточно высокой энергии, очень короткое, а это означает, что безопасная (без мерцания) съемка может происходить при частоте кадров камеры до 10 000 кадров / с на большинстве электронных балластов.

К сожалению, это очень резкое включение и выключение, характерное для прямоугольной формы волны, вызывает чрезвычайно высокочастотные колебания в лампе. А прямоугольная волна можно рассматривать как бесконечную сумму гармоник с нечетными номерами, которые будут включать частоты на резонансная частота лампы, заставляя ее вибрировать с такой частотой, как колокольчик или свист. Корпус лампы этому не помогает, действуя как резонирующий камера, которая усиливает шум и создает проблемы для синхронной записи звука для фильмов и видео. Чтобы исправить это, большинство электронных балластов оснащены бесшумный режим это устраняет более высокие частоты, но округляет переход напряжения, вызывая ту же проблему мерцания с магнетизмом, хотя и в меньшей степени. Этот режим обеспечивает безопасную съемку без мерцания с частотой кадров до 24 кадра / с на большинстве электронных балластов.

Помимо решения проблемы мерцания, электронные балласты также имеют другие преимущества перед магнитными балластами. При прямоугольном напряжении катоды тратят гораздо больше времени на испускание электронов и возбуждение плазмы, создавая прирост светового потока 5–10%.[3] Прямоугольный характер потока мощности позволяет продлить срок службы лампы на 20%. Большинство современных балластов теперь также оснащены диммером, который использует широтно-импульсная модуляция чтобы уменьшить яркость лампы до 50%, или до одного остановка света. В отличие от света на основе вольфрама, который имеет отрицательный сдвиг цветовой температуры при падении мощности, спектры излучения ртути преобладают с падением мощности (примерно на 200 K синее при 50% выходной мощности).

Безопасность

Лампы HMI имеют примерно такую ​​же цветовую температуру, как солнце в полдень (6000 K), и, как и другие газоразрядные лампы высокой интенсивности, содержащие ртуть, генерируют ультрафиолетовый свет. Каждый прибор HMI имеет защитное стекло для защиты от ультрафиолетового излучения, которое следует использовать для защиты людей, которые могут находиться перед светом. Воздействие незащищенной лампы может вызвать повреждение сетчатки и серьезные ожоги кожи.

Лампы HMI могут достигать напряжения зажигания до 70 000 В при сильном разряде и считаются очень опасными при неправильном подключении. В случае короткого замыкания в головке лампы рекомендуется направлять свет на балласт, а не на головку. Следует также соблюдать надлежащие процедуры нанесения ударов, такие как голосовое предупреждение всякий раз, когда включается свет, чтобы предупредить людей в зоне действия. Кроме того, соединительный кабель должен быть правильно и надежно подключен. Почти все современные соединительные кабели снабжены фитингами с поворотным замком на обоих концах, чтобы обеспечить безопасное и точное соединение как на балласте, так и на корпусе лампы.

Во всех кварцевых лампах с газовым наполнением есть небольшой участок, напоминающий сосок. Фактически, это место выхлопной трубы, в которой лампа была заполнена газовой смесью. Положение соска очень важно, и если он направлен неправильно, на оптическом пути он может появиться как тень. По возможности наконечник выхлопной трубы должен быть направлен прямо вверх или под углом до 45 градусов от вертикали. Это сохранит наконечник в наиболее горячем месте и предотвратит накопление в нем йодидов и редкоземельных металлов во время охлаждения лампы. Если наконечник направлен вниз, редкоземельные металлы со временем будут собираться в нем, и цвет лампы изменится, поскольку они больше не будут включены в плазменную дугу.

В дополнение к этим опасностям, лампы HMI могут разбиться в конце своего срока службы или при сильном напряжении. Хотя не так сильно, как взрыв ксенон короткодуговый лампочка, они все же требуют осторожности. В результате лампы HMI не должны использоваться по истечении половины их номинального срока службы, и следует соблюдать осторожность с большими лампами при зажигании (включении лампы), поскольку лампа, скорее всего, взорвется в течение первых пяти минут после зажигания. По этой причине каждая лампа HMI обычно имеет подробный журнал с указанием количества включений и количества часов использования. Также следует проявлять осторожность при транспортировке лампы и замене ламп. Газы в лампе HMI находятся под очень небольшим давлением, но оно увеличивается с температурой. Как и в случае с кварцевыми галогеновыми лампами, следует проявлять осторожность, чтобы не прикасаться к стеклу напрямую, поскольку кожный жир, оставшийся на стекле, может фактически нагреться выше рабочей температуры стекла и вызвать образование пузырьков и / или ослабление точки на колбе. По этой причине каждый раз, когда берутся за лампу, ее следует протирать салфеткой изопропилового спирта. Большинство конструкций корпусов ламп по своей природе более жесткие и толстые, чем традиционные вольфрамовые элементы, поэтому в случае взрыва лампы находящиеся поблизости защищены от разлетающихся обломков. Существует вероятность того, что передняя линза на головке лампы треснет от теплового удара (но не выйдет из строя полностью). При использовании блоков HMI всегда следует соблюдать надлежащие процедуры безопасности, поскольку они могут быть весьма опасными при неправильном использовании.

В 2014 году журналист Керри Сандерс сообщил, что он был ослеплен на 36 часов в результате чрезмерного воздействия ультрафиолетового света от неисправной лампы HMI. Однако, если бы в приспособлении была предусмотрена защита от ультрафиолета, как того требует OSHA, выходной сигнал лампы не имел бы никакого эффекта. [4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Торговая марка HMI Osram GmbH - регистрационный номер 1219866 - серийный номер 73245217 :: Торговые марки Justia».
  2. ^ Марк ДеЛоренцо, менеджер по продукции HMI OSRAM в Северной Америке. 19.07.2019
  3. ^ Справочник IES по освещению 1984 г.
  4. ^ Корреспондент NBC News был временно лишен доступа к репортажам, на Huffington Post; Кэтрин Фунг; опубликовано 7 марта 2014 г .; получено 7 марта 2014 г.
Общий