Светильник на металлогалогеновой лампе. Как это устроено

Хороший свет в торговле — требование неочевидное, но совершенно необходимое.
Современные Hi-CRI светодиоды эту задачу решают, а если их нет?
Здесь в комментариях в очередной раз вспомнили про металлогалогеновые лампы. В домашнем обиходе они встречаются примерно никогда, так что вряд ли Вы когда-нибудь их видели.
Впрочем, сейчас мы это поправим:)
Добро пожаловать под кат!

Свет сильно влияет на восприятие товара покупателем. Для примера — одна и та же полка до реконструкции освещения и после:
Хорошо, если есть солнечные свет:
Но бывает он далеко не всегда. Приходится чем-то досвечивать.
Обычные лампы накаливания дают хорошую цветопередачу, но низкую световую отдачу — 14-15 лм/ватт. Это означает, что они преобразуют в свет 2,0-2,2% потребляемой мощности. Это значит не только большой расход электроэнергии на освещение, но и необходимость удалять из помещения тепло, в которое превращается вся остальная энергия:
Основная мощность выделяется в виде тепла, потому что нить накала имеет ограничения по рабочей температуре. Она при работе не плавится, а просто испаряется.
Может быть, галогеновые лампы накаливания спасут ситуацию и помогут сэкономить? В них давление газа внутри колбы снижает скорость испарения вольфрама, а йод частично возвращает на место испарившееся. Это позволяет поднять температуру нити и КПД, но на практике их световая отдача не намного больше: 17-20 лм/ватт, что соответствует КПД 2,4-3,0%.
Люминесцентные лампы намного эффективнее — 40-105 лм/ватт(КПД 6-15%). Но достигается это ценой сильной неравномерности спектра:
Подбором люминофоров это можно пригладить… на некоторое время:
На время — потому что свойства люминофора меняются со временем, а с ними плывет и спектр. Да и проблемы утилизации ртутных ламп никуда не деваются, поэтому с 2020 года их производство и продажа запрещены.
Чем их заменить?
Например, натриевыми лампами. При низком давлении паров натрия получим световую отдачу 100-200 лм/ватт(КПД 15-29%)… вот только цветопередача у такой лампы отсутствует начисто:
Добавим ещё натрия:
Световая отдача падает до 85-150 лм/ватт(КПД 12-25%), зато спектр излучения расползается вширь и улучшается цветопередача.
Впрочем, был и другой вариант — радикально скукожить ужать колбу со ртутью и подбором добавок заполнить провалы в её спектре излучения:
Собственно, так металогалогенные лампы и появились. Световая отдача снова упала — до примерно 100 лм/ватт, но теперь спектр был почти солнечный.
Для опытов я достал пару светильников на таких лампах мощностью 70 ватт:
Угадайте, чем они отличаются?:)
Светильники предназначены для профессионального применения в магазинах. Они снабжены креплением на шинопровод:
Конструкция позволяет поворачивать основание и наклонять излучатель:
Под перфорированной крышкой расположен электронный пускорегулирующий агрегат:
Он приклеен к корпусу двухсторонним скотчем.
Плата ЭПРА полностью окружена пластиковым изоляционным вкладышем:
Снимаем его:
Большая микросхема в SOIC — микроконтроллер Atmel Attiny461A(первый раз вижу его в реальном железе).
Плата, вид снизу:
Передняя часть излучателя:
Вывинтив пару винтов с потайной головкой, её можно снять и вытянуть рефлектор:
Он алюминиевый, склеен со светофильтром при помощи термоклея. С корпусом — тоже… был.
Внутренности излучателя — патрон, лампа, пара крепёжных стоек:
Ввод кабеля в излучатель через пластмассовый зажим, чтобы не повреждать изоляцию:
Лампа HCI-T 70W/830 WDL от OSRAM в патроне…
… и отдельно от него(обратите внимание на толщину изоляции провода):
Она использует цоколь G12. Расчетный срок службы с магнитным ПРА 12000 часов, с электронным ПРА — 15000 часов, что при 12-часовом рабочем дне торгового объекта составляет 3-4 года.
Основой лампы является внутренняя колба-горелка, изготавливаемая из специальной термостойкой керамики. Она помещается во внешнюю колбу из боросиликатного стекла, уменьшающую её теплопотери и сильно обрезающую жёсткое УФ излучение горелки.
Горелка заполнена инертным газом аргоном под давлением 4-20 атмосфер с небольшим количеством ртути и излучающих добавок — иодидов натрия и скандия. В холодном состоянии эти добавки в виде тонкой плёнки конденсируются на стенках горелки, при горении дугового разряда они испаряются и светятся в нем.
Инертный газ способствует протеканию электрического тока через холодную горелку, когда большая часть ртути и излучающих добавок не успела испариться. По мере прогрева горелки и их испарения существенно изменяются параметры лампы — электрическое сопротивление, световой поток и спектр излучения.
Лампы чувствительны к тому положению, в котором они установлены. Они рассчитаны только на работу в определенной ориентации(некоторые могут работать в любом положении, хотя при работе их не в вертикальном положении продолжительность срока службы и интенсивность излучаемого света будут снижаться). Крайне опасным для них является акустический резонанс при питании лампы переменным током из-за погасания и перезажигания дуги, вызывающего скачки давления, способные погасить дугу или даже порвать внутреннюю колбу.
Специфика металогалогенных ламп заключается в том, что они достаточно долго выходят на рабочий режим:

При этом ЭПРА обычно не допускают повторного розжига в горячем состоянии, поэтому для дома такой свет малопригоден. Также они со временем стареют, ухудшая качество света из-за впитывания добавок в материал колбы(которая при этом иногда взрывается).
В итоге технология оказалась быстро вытеснена светодиодами, хотя лампы до сих пор можно найти в продаже.
Вывод: если Вам по случаю достался бывший в употреблении светильник на металогалогенной лампе, использовать его в исходном состоянии особого смысла нет. Переделывать его под светодиоды достаточно трудно из-за конструкции излучателя. Под обычные галогеновые лампы будет проще.