Частина V: Все, що потрібно знати про металогалогенні лампи та баласти
Металогалогенні (МГ) лампи часто є відлякуючим вибором для початківців рифових акваріумістів та ентузіастів “зроби сам”. Ця стаття надасть основну довідкову інформацію про системи освітлення МГ, а також розуміння основної лексики, що використовується при розмові про металогалогенні лампи, та апаратні компоненти, що складають повну систему освітлення.
У будь-якій системі освітлення з МГЛ є чотири основні компоненти (не враховуючи кріпильні елементи та електропроводку):
лампа;
баласт;
цоколь і;
відбивач.
Металогалогенні лампи
Металогалогенні лампи – це тип газорозрядних ламп високої інтенсивності (HID); ртутні та натрієві лампи високого тиску також є HID-лампами. Однак ртутні та натрієві лампи, як правило, не використовуються в рифовому хобі, але широко застосовуються в садівничій промисловості. Металогалогенні лампи, що використовуються в акваріумі, як правило, характеризуються і продаються на основі різних атрибутів, таких як
назва виробника/лампи;
номінальна потужність лампи;
тип методу, який використовується для монтажу лампи, а також кількість кінців в гніздах, що використовуються для монтажу ламп і;
колірна температура лампи.
Металогалогенні лампи мають дві основні конфігурації: із зовнішньою оболонкою та без неї. У першому випадку основна конструкція лампи (див. Малюнок 1) складається з внутрішньої оболонки (званої дуговою трубкою), яка містить дугу, і зовнішньої оболонки (званої колбою), яка фільтрує ультрафіолетове випромінювання (UVR) і захищає внутрішню дугову трубку. Ці лампи, як правило, є односторонніми (SE) і використовують різьбове кріплення для вкручування в розетку. Друга конфігурація ламп не має зовнішньої оболонки і, як правило, має два кінці (двосторонні, DE), які потрібно вставляти в розетку, про що ми поговоримо пізніше.
Внутрішня дугова трубка містить електроди та різні галогеніди металів, а також ртуть та інертні гази, що входять до складу суміші. Типовими галогенідами, що використовуються, є певні комбінації йодидів натрію, талію, індію, скандію та диспрозію. Ці йодиди контролюють спектральний розподіл потужності лампи і забезпечують колірний баланс, поєднуючи спектри різних використовуваних йодидів.
Малюнок 1. Анатомія типової металогалогенної лампи на основі молібдену (джерело Venture Lighting™).
Світло генерується шляхом створення дуги між двома електродами, розташованими всередині внутрішньої дугової трубки. Внутрішня дугова трубка, як правило, виготовляється з кварцу, і це дуже суворе середовище, з високими температурами, що наближаються до 1000°C, і тиском в 3-4 атмосфери. Для запуску металогалогенної лампи на електроди лампи подається висока пускова напруга, щоб іонізувати газ до того, як потече струм і запустить лампу. Зовнішня оболонка зазвичай виготовляється з боросилікатного скла для зменшення кількості ультрафіолетового випромінювання, що випускається лампою. Вона також забезпечує стабільне теплове середовище для дугової трубки і містить інертну атмосферу, яка утримує компоненти дугової трубки від окислення при високих температурах.
Останнім часом в каталогах деяких виробників почали з’являтися керамічні металогалогенні лампи. Мається на увазі те, що їх внутрішня дугова трубка виготовлена з керамічного матеріалу замість кварцу. Керамічні лампи витримують більш високі температури дуги і нібито краще утримують колірну температуру протягом усього терміну служби лампи. Наскільки мені відомо, наразі жодна акваріумна лампа не продається з керамічною оболонкою.
Характерною особливістю HID ламп є те, що їм потрібно кілька (від трьох до п’яти) хвилин для прогріву, і протягом цього періоду прогріву вихід світла змінюється з точки зору інтенсивності та колірної температури. Стабілізація колірної температури лампи може зайняти до 15-20 хвилин після запуску. Після будь-якого переривання живлення (1/20 секунди або більше) гаряча лампа не перезапускається відразу і повинна достатньо охолонути перед перезапуском. Цей час затримки називається часом перезапуску і може зайняти від 10 до 20 хвилин для ламп МГ.
Як акваріумісти, ми зацікавлені в характеристиках, які впливають на вибір лампи і пов’язаного з нею обладнання. Металогалогенні лампи бувають найрізноманітніших конфігурацій, що розрізняються за низкою факторів: потужністю, колірною температурою, монтажною основою, формою колби, електричними характеристиками, робочим положенням та виробником. При роботі з системою освітлення МЗ найкраще починати з вибору лампи, а потім підбирати інші компоненти, виходячи з конкретної обраної лампи. Крім того, слід подумати про типи ламп, які ви можете використовувати в майбутньому. Останнім часом це стало більш важливим, оскільки багато виробників освітлювальних систем продають спеціальні баласти для конкретних ламп.
Перше, що потрібно зробити – це вибрати потужність лампи розжарювання, яка буде використовуватися. Типові лампи розжарювання доступні в 70-ватних, 100-ватних, 150-ватних, 175-ватних, 250-ватних, 400-ватних і 1000-ватних версіях. Для домашніх акваріумів найчастіше використовуються 150-ватна, 175-ватна, 250-ватна та 400-ватна конфігурації, а 70-ватна лампа стає все більш популярною для нанорифів. Першим визначальним фактором при виборі потужності лампи є тип коралів, що утримуються, їх потреби у світлі та глибина акваріума. Як правило, для ламп зі схожими колірними температурами, чим вище потужність лампи, тим більше світла вона виробляє.
Після того, як відповідна потужність визначена, наступним кроком є визначення типу лампи, виходячи з того, як вона буде встановлена в світильнику, і її стартових вимог. Класифікації, які зазвичай зустрічаються в рифовому хобі, – це односторонні (SE) та двосторонні (DE). Односторонні лампи зазвичай мають гвинт на одному кінці і призначені для установки в одну розетку. Двосторонні лампи, з іншого боку, призначені для установки в пару розеток, по одній з кожного кінця. Крім того, лампи DE не мають великої зовнішньої оболонки, яку зазвичай мають односторонні лампи, що використовується для обмеження ультрафіолетового випромінювання лампи. Двосторонні лампи вимагають встановлення додаткового захисного скла в патроні лампи для того, щоб вони були безпечними для мешканців вашого акваріума.
Металогалогенні лампи чутливі до способу їх встановлення, через чутливість форми дуги в дуговій трубці. Лампи призначені для найкращої роботи тільки в певній орієнтації. Однак лампи, позначені як “Універсальні лампи”, можуть працювати в будь-якому положенні, але термін служби лампи та її світловіддача зменшуються, коли вона використовується у невертикальному положенні. Для досягнення найкращих показників, якщо робоче положення лампи відомо заздалегідь, найкраще використовувати лампи, орієнтовані на положення. Для позначення рекомендованого положення лампи використовуються різні коди (наприклад, U = універсальна, BH = цоколь горизонтально, BUD = цоколь вгору/вниз (вертикально) і т.д.). Більшість сучасних акваріумних ламп, як правило, є універсальними лампами і зазвичай використовуються в горизонтальному положенні горіння. При використанні ламп в горизонтальному положенні, можливо, найкраще орієнтувати лампу таким чином, щоб її випускний наконечник (ласкаво званий ніпелем) на внутрішній дуговій трубці був спрямований вгору.
Запуск металогалогенних ламп
Вимоги до запуску металогалогенної лампи є важливими, оскільки вони впливають на тип баласту, який потрібен лампі. Для запуску МГ ламп використовуються два методи: зондовий запуск (стандартний запуск) та імпульсний запуск. Зондовий запуск відноситься до методу, який використовується для запалювання дуги в дуговій трубці. Металогалогенна лампа з традиційним або зондовим запуском має три електроди – два для підтримки дуги і третій внутрішній пусковий електрод, або зонд. Висока напруга холостого ходу від баласту ініціює дугу між пусковим електродом і робочим електродом на одному кінці дугової трубки. Як тільки лампа досягає повної потужності, біметалічний вимикач замикається, щоб закоротити зонд, тим самим припиняючи пускову дугу.
Лампи MH з імпульсним запуском не мають пускового електрода-зонда. Запалювач в системі імпульсного запуску подає імпульс високої напруги (зазвичай від 3 до 5 кіловольт) безпосередньо на робочі електроди лампи, щоб запустити лампу, усуваючи зонд і біметалічний вимикач, необхідні в лампах з зондовим запуском, як показано на малюнку 2. Без зондового електрода зменшується площа перетискання (або ущільнення) на кінці дугової трубки, що дозволяє підвищити тиск наповнення і зменшити тепловтрати. Крім того, використання запальника з лампою зменшує розпилення вольфраму за рахунок більш швидкого розігріву електродів під час запуску, скорочуючи час прогріву лампи.
Малюнок 2. Дві діаграми, що показують різницю між конструкцією лампи з зондовим та імпульсним запуском (джерело Venture Lighting™).
Позначення ламп за стандартом ANSI
Для забезпечення єдиної системи ідентифікації ламп та можливості перехресного посилання на лампи різних виробників з метою вибору відповідного баласту, для позначення ламп використовується система ANSI (Американський національний інститут стандартів). Позначення ламп MH, що відповідають системі ANSI, починається з літери “M”, за якою слідує цифра (“H” – для ртутних ламп, “S” – для натрієвих ламп), яка визначає електричні характеристики лампи і, відповідно, відповідний баласт. Після цифри лампи йдуть дві літери, які ідентифікують розмір, форму, обробку і т.д. лампи, за винятком кольору. Після цієї секції окремий виробник може на свій розсуд додавати будь-які додаткові цифри або літери для позначення інформації, не охопленої стандартною секцією позначення, наприклад, потужність або колір лампи. Для цілей вибору баласту важливими є тільки буква “М” і цифра, що стоїть після неї. Наприклад, лампа з позначенням ANSI M59-PJ-400 буде працювати з будь-яким баластом, призначеним для ламп M59. У хобі використовується багато європейських ламп, і вони не зовсім відповідають стандарту ANSI, а замість цього використовують європейський стандарт, який, в деяких випадках, може дещо відрізнятися від стандарту ANSI.
Іншим терміном, який зазвичай зустрічається в індустрії акваріумного освітлення, є HQI. HQI є торговою маркою компанії OSRAM і означає певну марку ламп, вироблених компанією OSRAM. Акваріумісти досить вільно поводилися з цим терміном і застосовували його до будь-якої європейської металогалогенної лампи, а тепер, ще більш вільно, до будь-якої лампи ДНаТ. Європейські МГ лампи не відповідають безпосередньо стандарту ANSI і мають інші вимоги до робочого струму і напруги. У більшості випадків прямого збігу з американськими баластами може не існувати, тому акваріумісти намагалися знайти баласти, які працюють з цими лампами, і позначили їх як баласти HQI. Наприклад, баласти M80 та M81 називаються “баластами HQI” в акваріумній індустрії для 150-ватних та 250-ватних ламп відповідно.
У таблиці 1 наведено перелік доступних ламп, які часто використовуються в хобі, разом з їх позначеннями ANSI.