Halogenmetalldampflampen: Typen, Aufbau, Vor- und Nachteile + Auswahlregeln

Trotz der Entwicklung der LED-Technik behaupten Metallhalogenid-Lampen (MHL) aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften weiterhin ihre Marktnische. Ihr innerer Aufbau kann je nach geplantem Anwendungsbereich stark variieren. Es lohnt sich, mit den charakteristischen Konstruktionstypen vertraut zu machen. Sind Sie einverstanden?

Wir helfen Ihnen, sich mit den Funktionsprinzipien und den Besonderheiten des Aufbaus von MHL vertraut zu machen. In dem von uns vorgeschlagenen Artikel werden die konstruktiven Varianten aufgeführt und der Anwendungsbereich angegeben. Wer eine solche Lampe erwerben möchte, findet bei uns wertvolle Tipps zur Auswahl.

Wie sind Metallhalogenid-Lampen aufgebaut?

MHL haben einen komplexen inneren Aufbau. Äußerlich sind sie ein Glaszylinder mit einem Sockel, obwohl einige Modelle äußerlich einer birnenförmigen Glühlampe ähneln.

Im Inneren der Hülle befindet sich eine weitere Arbeitskapsel aus Glas oder transparentem Keramikmaterial sowie leitende Elemente und Widerstände.

Das Verhältnis von Leistung und Volumen von MHL ist durch die Fähigkeit der Außenhülle begrenzt, überschüssige Wärme abzuleiten, da die Lampe bei Überhitzung durchbrennen kann.

Die äußere Birne ist meist mit Stickstoff gefüllt, die innere mit einem Edelgas unter Druck, einer geringen Menge Quecksilber und Zusätzen von Metallhalogeniden. Diese Konstruktion bedingt auch den Namen des Produkts.

Als Metallhalogenide werden hauptsächlich Natriumiodid oder Scandiumiodid verwendet. Sie dienen zur Korrektur des Lichtspektrums und beeinflussen den Anwendungsbereich von Metallhalogenid-Lampen. Im ausgeschalteten Zustand befinden sich Quecksilber und Zusätze in festem, abgeschiedenem Zustand auf den Glaswänden.

Eine MHL schaltet sich beim Anschluss an das Stromnetz nicht von selbst ein. Hierzu werden Vorschaltgeräte (VG) verwendet, die den erforderlichen Zündstrom und die Spannung bis zum Einsetzen des thermoelektrischen Emissionseffekts in der inneren Birne liefern.

Mechanismus der Lichtemission

Das Einschalten einer MHL erfolgt schrittweise. Zunächst entsteht durch den Zündstrom, der den Betriebsstrom um das 10- bis 20-fache übersteigt, in der inneren Birne eine minimale elektrische Entladung in einer Edelgasumgebung.

Durch die Kombination verschiedener an der Emission beteiligter Zusätze kann nahezu reines weißes, farbiges oder sogar monochromes Licht erzeugt werden.

Danach werden innerhalb von 3–6 Minuten das Quecksilber und die Metallhalogenide erhitzt, die verdampfen und in eine ionisierte Phase übergehen. Der Strom übersteigt in dieser Zeit den Arbeitsstrom um etwa das Doppelte. Die Ionen erhöhen die Leitfähigkeit der Luftmischung und sorgen für eine allmähliche Steigerung der Lampenlichtleistung auf den Nennwert.

Dank der Doppelkolbenkonstruktion wird in der Arbeitskapsel eine konstant hohe Temperatur aufrechterhalten, die ein Absetzen von Metalldämpfen an den Wänden verhindert. Nach dem Ausschalten muss die MHL unbedingt abkühlen, damit sich die Metalldämpfe an den Wänden des inneren Kolbens absetzen können. Erst danach kann die Lampe wieder gestartet werden.

Diese Einschränkung ist ein erheblicher Nachteil, weshalb Metallhalogenleuchten nicht im Haushalt eingesetzt werden, wo häufiges Ein- und Ausschalten erforderlich ist. Auch die Schwerkraft beeinflusst die Kondensationsprozesse in der MHL, daher benötigen viele Modelle eine genau definierte räumliche Ausrichtung.

Das Funktionsprinzip von Entladungslampen ist nicht einfach, ermöglicht aber ein korrektes Spektrum und einen starken Lichtstrom. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Vorschaltgeräten (VGs), die Eigenschaften des abgestrahlten Lichts bei Schwankungen der Netzparameter zu stabilisieren.

Konstruktionsvarianten von MHL

Metallhalogenleuchten werden sowohl zur Beleuchtung von Korridoren und Räumen als auch von großen offenen Industrieanlagen eingesetzt. Daher variiert ihre Leistung von 10 bis 2000 W.

Lampen mit hohem Stromverbrauch werden in der Regel an ein 380-V-Netz angeschlossen und nur in Industrieanlagen verwendet. Die gefragtesten Modelle haben eine geringe Leistung von 35–250 W.

Bei der Montage einer MHL mit Schraubsockel muss eine feste Verbindung des unteren Lampenkontakts mit der Metallplatte der Fassung sichergestellt werden.

Es gibt keine einheitlichen internationalen Normen für die Kennzeichnung von MHL, jedoch steht in den meisten Fällen der Buchstabe M für 'Metallhalogen' und H informiert über den Quecksilbergehalt der Lampe.

Einheimische Hersteller können ihre eigene Abkürzung verwenden: D – Bogenlampe; I – Iodid; R – Quecksilber. Nach der Modellbezeichnung folgt normalerweise die Angabe von Sockeltyp und -durchmesser.

Metallhalogenleuchten haben unterschiedliche Bauweisen.

Nachfolgend sind Klassifizierungsmöglichkeiten dieser Produkte in Abhängigkeit von ihren technischen Parametern aufgeführt:

1. Nach Orientierungstyp: vertikal (BUD), horizontal (BH), universell (U).
2. Nach Kolbengröße: BT – birnenförmig-röhrenförmig, R – Reflektor, E oder ED – ellipsoid, ET – ellipsoid-röhrenförmig, T – röhrenförmig, PAR – parabolisch.
3. Nach Lichtfarbe: weiß, gelb, purpur, grün und andere.
4. Nach Bauart: sockellos – mit flexiblen Stromabnehmern, einsockelig, zweisockelig.

Die äußere Ausführung einer Metallhalogenlampe hat wenig Einfluss auf ihre Effizienz, da das direkte strahlende Element in einer geschützten inneren Glaskolben untergebracht ist. Dieses bestimmt die Eigenschaften des abgestrahlten Lichts.

Technische Besonderheiten der Lampen

Die technischen Eigenschaften von Metallhalogenlampen sind recht vielfältig. Sie hängen von den verwendeten Materialien und den elektrischen Betriebsparametern der Metallhalogenlampen ab. Diese Geräte haben ausgeprägte Vor- und Nachteile, die man beim Kauf kennen sollte.

Allgemeine Betriebsparameter

Metallhalogenleuchten sind unempfindlich gegenüber Außentemperatur und Betriebskontinuität. Sie können wochenlang bei Minustemperaturen brennen, ohne Überlastungen zu erfahren.

Die weite Verbreitung von Natrium-Metallhalogenlampen, die die Photosynthese fördern, hat zu einer rasanten Entwicklung des Gewächshausgeschäfts in dafür ungeeigneten Regionen geführt.

Die wichtigsten Parameter, die Metallhalogenlampen kennzeichnen, sind:

• Farbwiedergabeindex (CRI);
• Lebensdauer;
• Leistung;
• Lichtstrom;
• Sockeltyp;
• Farbtemperatur;
• Verhältnis von Lichtstrom zu elektrischer Leistung;
• Betriebstemperatur.

Der Farbwiedergabeindex gilt als wichtige Eigenschaft von Metallhalogenlampen. Der CRI kennzeichnet das Vorhandensein verschiedener Wellenlängen im emittierten Spektrum und die Gleichmäßigkeit ihrer Intensität.

Dieser Wert wird in Prozent der Ähnlichkeit mit natürlichem Tageslicht gemessen. Bei modernen Metallhalogenlampen beträgt der Farbwiedergabeindex 85-95%, bei den meisten Haushalts-LED-Geräten 70-85%.

In manchen Lampen wird die Farbwiedergabe absichtlich verfälscht, um dem Licht die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Beispielsweise haben Natrium-Metallhalogenlampen, die für das Pflanzenwachstum verwendet werden, einen CRI von nur 50-60%. Die Effizienz der Lampe leidet dadurch nicht, sondern sie strahlt den Großteil der Energie in einem bestimmten Wellenlängenbereich ab.

Um dem Licht einen gelben Farbton zu verleihen, werden Natriumhalogenide verwendet, für Grün Thalliumhalogenide und für Blau Indiumhalogenide. Was die Leistung betrifft, so stehen Metallhalogenid-Leuchten den LED-Lampen in nichts nach. Dieser Wert beträgt bei beiden Geräten der mittleren Preisklasse 100-120 lm/W.

Die Farbtemperatur von Metallhalogenlampen kann zwischen 2500 und 20000 K liegen. Bei einem Spannungsabfall im Netz ändert sie sich nach oben und das Licht wird kälter. Bei längerer Überschreitung von 240 V kann die Lampe durch Überhitzung des Gas-Luft-Gemisches in der inneren Glaskolben explodieren.

Im Gegensatz zu LEDs haben Metallhalogenleuchten keine Angst vor hohen Temperaturen, auf die sich ihre inneren Elemente im Betrieb erhitzen.

Eine wichtige Eigenschaft von MHL ist die Stabilität des Lichtstroms über die gesamte Betriebsdauer von 6.000 bis 15.000 Stunden. Während die Effizienz von LEDs nach 10.000 Betriebsstunden um etwa 50 % abfällt, beträgt der Rückgang bei Metallhalogenidlampen nur 2–20 %.

Die übrigen Parameter hängen vom jeweiligen Leuchtenmodell ab und sind nicht spezifisch.

Vorteile von Metallhalogenid-Lampen

Der moderne Markt für Entladungslampen schrumpft langsam aufgrund des Vormarsches der LEDs. Aber die einzigartigen Eigenschaften von MHL werden noch mindestens einige Jahrzehnte von Verbrauchern nachgefragt werden.

Die Hauptvorteile dieser Lampen sind:

1. Hervorragende Energieeffizienz. Pro Watt verbrauchter Energie gibt die Lampe mehr als 100 Lumen Licht ab.
2. Hoher Farbwiedergabeindex.
3. Ausgereifte Fertigungstechnologie, die Ausfälle der inneren Lampenkomponenten minimiert.
4. Großer Leistungsbereich.
5. Lange Lebensdauer.
6. Beständigkeit gegen hohe Temperaturen aufgrund des Fehlens elektronischer Komponenten in der Lampe.

Metallhalogenid-Geräte konkurrieren hauptsächlich mit LED- und Leuchtstofflampen. Alle drei Technologien werden aktiv weiterentwickelt, sodass auch von MHL weitere Verbesserungen zu erwarten sind.

Nachteile des Geräts

Das Fehlen von Metallhalogenidlampen im Haushaltsbereich zeigt, dass sie nicht nur positive, sondern auch negative Eigenschaften haben.

Das Vorschaltgerät benötigt ebenfalls Kühlung, daher sollte es nicht in beengten, unbelüfteten Räumen und in der Nähe der Lampen selbst installiert werden.

Die Hauptnachteile von MHL sind:

1. Die Kosten, die um ein Vielfaches höher sind als bei vergleichbaren LED-Leuchten.
2. Fehlende Möglichkeit zur Helligkeitsregelung.
3. Notwendigkeit einer Abkühlung von 5–10 Minuten vor dem erneuten Einschalten.
4. Vorhandensein eines externen Vorschaltgeräts, das zusätzlichen Installationsplatz benötigt.
5. Allmähliche Erhöhung der Farbtemperatur bei längerem Betrieb.
6. Explosionsgefahr bei Spannungsspitzen.
7. Empfindlichkeit gegenüber der räumlichen Ausrichtung.
8. Absolute Nichtreparaturfähigkeit.
9. Notwendigkeit einer speziellen Entsorgung aufgrund des Gehalts an giftigen Stoffen.
10. Zeitbedarf zum Erreichen des vorgesehenen Lichtstroms nach dem Einschalten.

Somit haben sie sogar mehr Nachteile als Vorteile. Dies schränkt den Anwendungsbereich von MHL auf Industrie- und öffentliche Gebäude sowie Plätze ein, wo eine kontinuierliche und qualitativ hochwertige Beleuchtung erforderlich ist.

Anwendungsbereiche der Leuchten

Die Verwendung von Metallhalogenidlampen zu Hause ist nicht nur wirtschaftlich unvernünftig, sondern auch gefährlich aufgrund des enthaltenen Quecksilbers. Die Glaskolben können platzen und der Raum kann mit giftigen Dämpfen gefüllt werden.

Aufgrund der Gefährlichkeit werden Metallhalogenidleuchten hauptsächlich für Nichtwohnräume nachgefragt:

1. Filmstudios, Fotostudios.
2. Autoscheinwerfer.
3. Architekturgebäude.
4. Öffentliche Gebäude, Einkaufszentren.
5. Industriehallen.
6. Baustellen.
7. Außenbeleuchtung.
8. Sportstätten.
9. Parkanlagen.
10. Gewächshauskomplexe, Wintergärten.
11. Nachtbeleuchtung von Landhäusern.

Die meisten Menschen kommen mit dem Kauf von MHL nicht in Berührung, da diese Geräte selten in kleinen Baumärkten verkauft werden. Sie werden hauptsächlich von Unternehmen und Unternehmern bei spezialisierten Firmen erworben.

Wie wählt man eine Metallhalogenid-Lampe aus?

Die Besonderheit der Anwendungsbereiche von Entladungslampen zwingt zu einer sorgfältigen Auswahl ihrer Eigenschaften. Die Ware kann man natürlich immer umtauschen, aber es ist besser, gleich ein passendes Modell zu erwerben.

Startgeräte werden oft zusammen mit den Lampen geliefert, da die Lebensdauer der MHL maßgeblich von ihrer Kompatibilität abhängt.

Die wichtigsten Empfehlungen beim Kauf von Metallhalogenidlampen sind:

1. Lesen Sie die Aufschriften auf der Verpackung sorgfältig, die über die Einschränkung der Verwendung von MHL unter bestimmten Umständen informieren können.
2. Die angegebene Betriebsposition des Produkts muss der Position der Leuchte entsprechen, für die es bestimmt ist. Die geringste Lebensdauer haben vertikal ausgerichtete Modelle.
3. Der Durchmesser des Sockels muss zur Fassung der Leuchte passen.
4. Das Gehäuse des Starters muss aus Metall mit ausreichend Belüftungsöffnungen bestehen. Denn je nach Modell verbraucht das Vorschaltgerät 10-20% der Lampenleistung.
5. Das Startgerät ist für eine bestimmte Spannung und einen bestimmten Strom ausgelegt, daher müssen diese Faktoren beim Austausch der Lampe berücksichtigt werden.
6. In manchen Fällen ist eine schnelle Zündung der MHL kritisch, daher sollte die Zeit bis zum Erreichen der Nennlichtstärke vorher in der Anleitung nachgelesen werden.

Wenn eine Metallhalogenidlampe als Ersatz für eine defekte Lampe gekauft wird, kann man das defekte Modell als Beispiel mit in den Laden nehmen.

MHL sind teuer, daher ist es wichtig, beim Kauf alle Quittungen und Rechnungen aufzubewahren, um später Garantieansprüche geltend machen zu können.

Ein Vergleich von Metallhalogenid-Geräten mit Halogenlampen wird durch die Informationen des folgenden Artikels erleichtert, der sich mit den Eigenschaften des Modells G4 befasst.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Video #1. Überblick über die Eigenschaften von Metallhalogenidleuchten:

Video #2. Überprüfung der Funktion des Metalldampfstrahlers:

Video #3. Anschluss der Metalldampflampe:

Metalldampflampen werden trotz einer Reihe von konstruktiven Nachteilen weiterhin in vielen Bereichen eingesetzt. Das vielfältige Emissionsspektrum ermöglicht es, sie an verschiedene Bedürfnisse der Wirtschaftstätigkeit anzupassen. Daher werden Metalldampflampen noch lange Zeit in der Nische der Industriebeleuchtung wettbewerbsfähig bleiben.

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