 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
Hydrargyrum средней дуги йодида ( HMI ) является именем торговой маркой Osram «ы марки из галогенида металла газоразрядной средней длины дуги лампы, [1] сделана специально для кино- и развлекательных приложений. Гидраргрум происходит от греческого названия элемента ртуть .
В лампе HMI используются пары ртути, смешанные с галогенидами металлов в оболочке из кварцевого стекла, с двумя вольфрамовыми электродами со средней степенью разделения дуги. В отличие от традиционных осветительных устройств, в которых используются лампы накаливания , для HMI требуются электрические балласты , которые отделены от головки посредством соединительного кабеля 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 эффективностью, 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. Высокий индекс цветопередачи (CRI) и цветовая температура обусловлены особенностями химического состава лампы.
История [ править ]
В конце 1960-х годов немецкие телевизионные продюсеры обратились к разработчикам ламп OSRAM, чтобы создать более безопасную и чистую замену угольным дуговым лампам, используемым в киноиндустрии . Osram разработала и начала производить лампы HMI по их запросу. [2]
Компания Philips произвела разновидность HMI, несимметричную версию под названием MSR / HR (горячий перезапуск из редкоземельных элементов со средним источником). В нем используется стандартный двухконтактный цоколь. Чтобы избежать изменения цвета во время использования, они добавили вторичную оболочку вокруг газовой камеры. Существует несколько других вариаций ламп, в том числе GEMI (йодид металла General Electric), CID (компактный разряд индия; Thorn EMI, Великобритания, с 1990 года 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.
В течение последних десяти лет было проведено множество исследований по уменьшению габаритов ламп HMI из-за их использования в подвижных осветительных приборах, например, производимых Vari-Lite , Martin, Robe и Highend. 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. [ необходима цитата ]
Мерцание и цветовая температура [ править ]
Как и в случае с люминесцентными лампами , у HMI возникают проблемы с цветовой температурой при использовании для освещения фильмов или видео. В отличие от ламп накаливания, которые представляют собой излучатели черного тела с теоретическим максимумом 3680 K (точка плавления вольфрама), лампы HMI, как и все газоразрядные осветительные приборы, излучают спектральные линии излучения составляющих его элементов, специально подобранные таким образом, чтобы объединить , они напоминают спектр черного тела источника 6000 К. Это близко соответствует цвету солнечного света (но не окна в крыше), потому что поверхность солнца представляет собой излучатель черного тела 6000 К.
Цветовая температура ламп HMI 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. [ необходима 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 мерцания 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, связанную с возможным светом на пленке или видео с заметным мерцанием.. Это вызвано способом, которым прибор излучает свет. Человеко-машинный интерфейс, как и лампа накаливания, работает от сети, что означает, что лампа включается и выключается 100 или 120 раз в секунду (дважды для каждого цикла линейного напряжения). 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 демонстрируют 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 [ править ]
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). Магнитные балласты обычно намного тяжелее и крупнее электронных балластов, поскольку они состоят в основном из сети больших индукторов. Обычно они дешевле электронных балластов. Так как 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 давать частоту биений, которая видна в результирующей записи. Вот почему телевизионные стандартыобычно используют частоту электросети как базовую частоту кадров. [ сомнительно ] [ необходима цитата ] Магнитные балласты - простые устройства по сравнению с электронными балластами. По сути, магнитный балласт - это большая тяжелая обмотка трансформатора, в которой используется простой принцип 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 коэффициента мощности.. Из-за большого количества тока, протекающего через балласт, часто слышен тихий гудящий звук из-за магнитострикции пластин балластного железа. Некоторые магнитные балласты имеют изоляцию вокруг катушки для бесшумной работы.
С начала 1990-х годов электронные балласты без мерцания (или прямоугольные ) 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. Первоначально мощность проходит через главные прерыватели в сетевой фильтр RF, который предотвращает обратный поток шума на входящую линию электропередачи. Затем выпрямители и конденсаторы заряжаются и разряжаются, чтобы инвертировать отрицательную половину цикла переменного тока и преобразовать линию в положительное напряжение постоянного тока. Это называется промежуточным звеном постоянного тока. На втором этапе понижающий преобразовательпитается от промежуточного звена постоянного тока и регулирует ток к конечной силовой электронике через электронную плату управления. Эта плата управления тщательно регулирует высокочастотный рабочий цикл своих транзисторов, чтобы поддерживать оптимальный цвет и светоотдачу по мере старения лампы. Наконец, регулируемый ток инвертируется платой низкочастотного преобразователя, которая использует четыре биполярных транзистора с изолированным затвором ( IGBT ) для переключения постоянного тока с частотой точно 60 Гц в прямоугольный переменный ток (в отличие от синусоидальной схемы 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 излучают 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. Квадратные волны можно рассматривать как бесконечную сумму нечетных гармоник, который будет включать в себя частоты , в то резонансной частоте луковицы, заставляя его вибрировать на этой частоте , как колокол или свисток. Корпус лампы не помогает в этом, действуя как резонирующая камера, которая усиливает шум и создает проблему для синхронной записи звука для кино и видео. Чтобы исправить это, большинство электронных балластов оснащены бесшумным режимом.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 при частоте кадров до 24 кадров / 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 на 5–10%. [3] Прямоугольный характер потока мощности позволяет продлить срок службы лампы на 20%. Большинство современных балластов теперь также оснащены диммером, который использует широтно-импульсную модуляцию для уменьшения яркости лампы до 50% или до одной ступени 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 [ править ]
Лампы HMI имеют примерно такую же цветовую температуру, как солнце в полдень (6000 K), и, как и другие газоразрядные лампы высокой интенсивности, содержащие ртуть, излучают 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. Также должны соблюдаться надлежащие процедуры нанесения ударов, например, звуковое предупреждение при включении света для предупреждения находящихся поблизости людей. 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 в неправильную сторону, он может появиться как тень на оптическом пути. По возможности выхлопной патрубок 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 ксеноновой короткой дугилампочка, 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.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.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]
См. Также [ править ]
- Газоразрядная лампа высокой интенсивности (HID)
- Список источников света
- Проекция большого изображения
- Широкоформатный слайд-проектор
Ссылки [ править ]
- ^ «Торговая марка HMI Osram GmbH - Регистрационный номер 1219866 - Серийный номер 73245217 :: Торговые марки Justia» .
- ^ Марк Делорензо, менеджер по продукции HMI OSRAM в Северной Америке. 19.07.2019
- ^ Справочник по освещению IES 1984
- ^ NBC News Корреспондент временно ослеплен От Часов отчетности , в Huffington Post ; Кэтрин Фунг; опубликовано 7 марта 2014 г .; получено 7 марта 2014 г.
- Общий
- Коробка, Гарри. Настроить Справочник светотехника 3-е изд. , Focal Press, 2003.
- Металлогалогенные лампы с короткой дугой
- Технология и применение: металлогалогенные лампы, фотооптика. OSRAM
