고압 수은 램프 / 메탈할라이드 램프

오늘은 고압 수은 램프와 메탈할라이드 램프에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

고압 수은 램프

 

1) 구조 및 특성

고압 수은 램프(High pressure mercury lamp)는 고압 수은증기 중의 방전에 의한 발광을 이용한 것으로 고압나트륨 등과 메탈할라이드와 함께 HID 램프 (High intensity discharge lamp; 고휘도 방전등) 라 한다.

점등시에 수은 증기압이 100~760 [mmHg] 정도의 것을 말하며, 점등시 발광관의 온도는 약 600 켈로 되기 때문에 보온을 위해서 외관이 필요하다.

보조 전극 외관 발광관 발광관 지지대 베이스 시동 저항 주전극

 

[고압수은램프의 구조]

 

발광관은 고온으로 유지해야 하므로 내열성과 내압성이 좋은 투명 석영유리를 사용하고, 열전도를 막기 위해 발광관과 외관과의 사이는 배기 또는 적당한 가스를 봉입하는 것 외에, 전극 사이의 아크 방지를 위해 질소를 50~100 [kPa] 정도 봉입한다. 발광관 내부에는 램프를 점등하면 완전히 증발될 수 있는 정도의 수은을 봉입하여 전극을 보호하고 더불어 방전 개시를 쉽게 하기 위해 아르곤을 2.5~5 [kPa] 정도 봉입한다.

 

고압수은램프의 이미지

 

하지만 고압 수은등은 일단 소등한 직후 수은 증기압이 높기 때문에 기동은 곤란하게 되어 재점 등까지는 약 10분이 소요된다. 따라서 즉시 재정 등이 필요시 되는 곳에 사용은 주의가 필요하다. 고압 수은등의 점등은 기동 전극과 주전극 사이에서 국부적인 방전이 일어나고, 이 방전 전류에 의한 열 때문에 수은이 증발하여 발광관 안에 수은 증기가 충만하고 주전극 사이로 방전이 옮겨지는 것이다.

고압수은램프의 이미지

 

고압 수은등의 수명은 초기 광속의 80%가 될 때까지의 시간을 말하는데 약 12,000시간 (80~1000W) 정도, 효율은 30~50 Im/W 정도로 투명형보다 형광형이 높다. (투명형 Ra는 25, 형광형 Ra는 45) 주로 공원, 광장, 경기장 및 공장의 조명에 사용되고 있다.

 

① 장점

청백색 발광으로 광장, 공원의 조명에 적합

소형으로 대광속의 램프이며, 배광 제어가 용이

수명이 길다.

광속 유지율이 좋다.

투명형은 일반 옥외 조명으로, 연색 개선형은 일반 옥내 조명으로 사용 가능 50% 정도까지 단계적 조광 가능.

② 단점

휘도가 높다 (1,000~10,000 [cd/㎡])

효율이 고압나트륨 및 메탈할라이드 램프에 비해 낮다 (40~45 [Im/W]) 점등 후 최대광도에 도달하는데 약 5~8분 소요

소등 후 재점등 시 약 7~10분 소요.

투명형은 연색염색 대단히 낮으며, 형광형이나 연색 개선형도 메탈할라이드에 비해 연색성이 낮음.

 

 

 

메탈할라이드 램프

 

1) 구조 및 특성

메탈할라이드(Metal halide lamp)의 외관은 고압 수은 램프와 비슷하지만, 발광 관내부에 수은, 아르곤 등의 비활성 가스 외에 발광물질로 금속 할로겐 화물(Ti, Na, In, Th 등)을 첨가하여 금속 원자에 의한 금속 특유의 광 스펙트럼을 발광하는 것으로 효율과 연색성을 개선한 고휘도 방전등이다.

외관 베이스 시동 저항 발광관 지지 부보 온 막스 템, 바이메탈 스위치 발광 관전극

 

[메탈할라이드 램프의 구조]

 

메탈할라이드 램프의 시동 시간은 수은 램프의 경우와 거의 같지만, 재시동 시간은 일반적으로 약간 길다. 수명은 고압 수은 램프에 비하여 관변 온도가 높게 되어 있는 등으로 약간 짧고, 동정 특성도 다소 뒤떨어지며, 전원 전압의 변동에 의한 램프 특성의 변화도 크고, 광색도 변화한다.

메탈램프-1

 

효율은 일반적으로 70~80 [Im/W]이고, Ra는 80~90으로 고 연색성이다. 램프의 정격 수명은 9000시간, 광속 유지율은 정격 수명 시간으로 70% 정도이다. 메탈할라이드 램프는 높은 광도를 유지할 수 있으며, 기동시에는 약 8분 정도 시간 이 소요되며, 재점 등 할 경우에는 약 10분 정도 소요된다. 또한 점등 방향에 의해서도 광속이 변하므로 수평 또는 수직방향으로 램프의 방향을 지정한 것이 있다는 것을 알아야 한다.

 

메탈램프-2

 

① 장점

 

광색이 좋고 연색성이 우수 (Ra : 80~90) 효율은 고압 수은 램프의 약 1.5배로 비교적 우수 (70~80 [Im/W])| 소형으로 대광 속의 램프이며, 배광 제어가 용이..

② 단점

수명(6,000 [h]) 및 광속유지율이 다른 고휘도 방전램프보다 떨어지는 종류가 있다..

점등 후 최대광도에 도달하는데 약 8분 소요

소등 후 재점 등 시 약 10분 소요

 

 

이동현 / 조명디자인 기본서 / 2012 / P66-69