Halogenmetalldampflampe

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Halogen-Metalldampflampen sind Leuchtmittel aus der Gruppe der Gasentladungslampen. Sie sind eine Weiterentwicklung der Quecksilberdampflampen. Durch Zusätze von Halogenverbindungen und seltenen Erden können Farbwiedergabe und Lichtausbeute gesteigert werden. Außerdem ist Xenon oder Neon als Startergas enthalten.

Halogen-Metalldampflampe mit 150 W

Allgemeines[Bearbeiten]

Halogen-Metalldampflampe in Betrieb

Die Halogen-Metalldampflampe erreicht gegenüber anderen Hochdruck-Gasentladungslampen einen sehr hohen Farbwiedergabeindex von bis 90 (bei Osram HMI-Lampen für den Filmbereich bis 96), sehr hohe Lichtausbeuten von bis zu 117 Lumen pro Watt (lm/W) bei guter und bis 110 lm/W bei sehr guter Farbwiedergabe und gehört neben den Natriumdampflampen und den LED-Lampen zu den effizientesten Lampen überhaupt. Sie kann bis zu 38 % ihrer aufgenommenen elektrischen Leistung in sichtbares Licht umsetzen und erreicht an elektronischen Vorschaltgeräten eine Lebensdauer von bis zu 30.000 Stunden.

Sie benötigt wie fast alle Hochdrucklampen einige Minuten bis zur vollen Lichtleistung, ist in verschiedenen Farbtemperaturen von 2700 K bis über 20.000 K erhältlich mit Farbwiedergabeindizes von 60 bis 96. Weiterhin werden farbige Lampen für Effektbeleuchtung hergestellt.

Erfunden wurden sie 1964/1965 von Gilber Reiling bei General Electric, welche auch 1992 die ersten Ceramic Metal Halide Lamps (CMH) erfunden haben, 1993 folgte Philips mit ihren Ceramic Discharge Metal (CDM). Von Osram wurde sie HCI getauft und wird in Berlin-Spandau produziert. Bei Sylvania heißt sie HSI.

Hauptsächliche Anwendungsgebiete ist die Beleuchtung von Auslagen (shop light), die Beleuchtung von Sets für Film und Fernsehen, Theaterbeleuchtung, die Beleuchtung von Messe-/ Lagerhallen, Industriehallen und Stadien, Architektur- und Aquariumsbeleuchtung, Verkehrs- und Außenbeleuchtung. Sie ersetzen zunehmend Quecksilberhochdrucklampen, denen sie mit mehr als doppelter Lichtausbeute und weitaus besserer Farbwiedergabe überlegen sind und wenigstens die Hälfte der Energie bei gleicher Leuchtstärke einsparen.

Halogen-Metalldampflampen müssen mit einem Vorschaltgerät betrieben werden. Sie sind mit Leistungen von 10 W bis 24 kW erhältlich, sowie in unterschiedlichen Bauformen (ein- und zweiseitig gesockelt, verschiedene Sockelgrößen und Farbtemperaturen). Trotz der Namensähnlichkeit unterscheidet sich deren Lichterzeugung und Aufbau prinzipiell von den Halogen-Glühlampen, mit denen sie manchmal verwechselt werden.

Typen und Bauarten[Bearbeiten]

Halogen-Metalldampflampe mit G8,5 Quetschsockel
Vergleich der Brennerausführung von Halogenmetalldampflampen: Quarzentladungsgefäß, zylinderförmiges Keramikentladungsgefäß, kugelförmiges Entladungsgefäß.Zündhilfe durch UV Licht, welches durch eine Coronaentladung im Außengefäß oder einem Hilfsgefäß erzeugt wird.

Das Herzstück der Halogen-Metalldampflampe ist das Entladungsgefäß (Brennerrohr, discharge tube) mit den beiden gegenüberliegenden Elektroden. Es ist oft in einen evakuierten Hüllkolben (bulb) eingesetzt, der dem Schutz und der Wärmeisolation dient und die beiden Elektrodenanschlüsse nach außen zum Sockel führt. Es gibt einseitig und zweiseitig gesockelte Typen, die sich vor allem in der Leistung unterscheiden.

Gebräuchliche Sockel:

  • G8,5 (Quetschsockel bzw. Stiftsockel) mit 20 bis 70 W
  • G12 (Keramiksockel) mit 20 bis 150 W
  • G22 (Keramiksockel) mit 250 und 400 W
  • RX7S (beidseitige Keramiksockel) mit 70 bis 250 W
  • FC2 (beidseitige Keramiksockel) mit 250 bis 400 W
  • E27 (Schraubsockel) mit 35 bis 150 W
  • E40 (Schraubsockel) mit 250 bis 3500 W

Im professionellen Bereich (Film, TV, Theater, etc.) haben sich folgende Sockelformen und Leistungen etabliert:

  • GX9,5 oder GY9,5 (Keramiksockel) mit 125 bis 400 W
  • G22 (Keramiksockel) mit 575 bis 1200 W
  • PG47 (Keramiksockel) mit 250 bis 1500 W
  • G(X)38 (Keramiksockel) mit 1200 bis 12000 W
  • G(X)52 (Keramiksockel) mit 18000 W als Neuentwicklung; gewöhnlich werden in dieser Leistungsklasse jedoch meist zweiseitig gesockelte Lampen verwendet.
  • G(X)38 (Keramiksockel) mit 24000 W zweiseitig gesockelt.
400 W Halogen-Metalldampflampe mit E40-Sockel im Vergleich zu einer herkömmlichen Glühlampe

Ferner wird zwischen Quarz- und Keramiktechnologie, herstellerspezifischen Brennerarten sowie Farbwiedergabeindex und Farbtemperatur unterschieden. Quarz-Entladungsgefäße sind meist aus einem Quarzrohrstück geformt, haben also die Form eines Rohres mit zugequetschten Enden mit seitlichem Pumpstengel, durch den das Gefäß evakuiert wird. Diese alte Technik hat allerdings fertigungsbedingt hohe Volumenschwankungen, was zu hohen Leistungs-, Lichtstrom- und Farbstreuungen führt. Tipless geformte ellipsoide Quarzbrenner (von Venture und Sylvania) erreichen höhere Volumenkonstanz und damit Farb- und Lichtstromkonstanz und erreichen entweder sehr hohe Lichtausbeute (bis 110 lm/W bei Farbwiedergabe 65) oder hohe Farbwiedergabe von 85 bis 90 bei 80 lm/W. Keramische Entladungsgefäße (Ceramic Metal Halide Lamps) haben sich seit 1993 zunehmend durchgesetzt, sie erlauben wesentlich höhere Innentemperaturen und -drücke und damit ein kontinuierliches Spektrum mit zugleich sehr guter Farbwiedergabe über 90 und hervorragender Lichtausbeute über 100 lm/W. Die neue Generation dieser Lampen stellt damit die Spitze der Lampentechnik mit 35, 70, 150, 250 und 400 W dar. Sie heißen CMH von General Electric, CDM von Philips, HCI-Power Ball von Osram, CeraArc von Iwasaki, C-HIT von Ushio-BLV. Der Brenner oder das Entladungsgefäß der CDM-Lampen ist, wie in der nebenstehenden Abbildung erkennbar, zylindrisch (siehe Bild), die CMH sind innen an den Enden doppelwandig, die ebenfalls in der Abbildung dargestellte HCI Power Ball fast kugelförmig elliptisch und die der CeraArc elliptisch um den Lichtbogen herum. (beispielsweise die Powerball von Osram oder die CDM-T 250 W von Philips).

Zweiseitige Lampen sind meist heißzündfähig (siehe unten) ebenso wie viele mit G22 und anderen großen Sockeln, alle mit (Edison-)Schraubsockel und die kleinen einseitig gesockelten Lampen aufgrund der zu geringen Abstände der Anschlüsse nicht.

Für besonders hohen Farbwiedergabeindex (bis 95, für Film und Fernsehen) wurde von Osram die sogenannte HMI-Lampe eingeführt (andere Hersteller: MSI oder RSI). HMI steht für Hydrargyrum medium-arc iodide, also für Quecksilber + mittlere Bogenlänge + Jod, sowie oft als Synonym für tageslichtähnliches Scheinwerferlicht.[1]

Die meisten Halogen-Metalldampflampen sind für den Betrieb in geschlossenen Leuchten vorgesehen: Da das Entladungsgefäß unter hohem Druck steht, muss verhindert werden, dass im Falle des Berstens Scherben umherfliegen. Dafür gibt es zunehmend Metalldampflampen mit Berstschutzzylinder (shroud) aus Quarz um das Entladungsgefäß für den Betrieb in offenen Leuchten, sie ersparen eine Schutzscheibe. Halogenmetalldampflampen mit Quarzbrenner ohne Kolben oder mit Quarzkolben geben hohe Anteile an UV-Strahlung ab. Deswegen ist insbesondere bei HQI-TS ab 400 W und allen Typen ohne Schutzglaskolben eine zusätzliche, ultraviolettabsorbierende Glasscheibe erforderlich.

Die unterschiedlichen Bauformen und Leistungsformen werden meist durch das Lampenbezeichnungssystem ILCOS charakterisiert und sind dort näher beschrieben[2].

Quarz oder Keramik[Bearbeiten]

Von Anwenderseite betrachtet hat die Keramiktechnologie (Typenbezeichnungen z. B.: HCI, CDM; … vom Hersteller abhängige und nicht normierte Bezeichnungen) den Vorteil der Farbstabilität über die Lebensdauer, während bei der älteren Quarztechnologie (HQI) das Farbspektrum sich im Laufe der Betriebszeit meist in Richtung Grün verschiebt.

Der Unterschied besteht hier vor allem im verwendeten Material für das Brennerrohr. Quarzglas eignet sich auf Grund seiner hohen Schmelztemperatur und Härte an sich gut als Material für den hochbeanspruchten, zentralen Bereich, wird jedoch aus den genannten Gründen von transluzenter Keramik (Saphirglas) verdrängt, die inzwischen den Stand der Technik darstellt. Ein weiterer Vorteil der neueren Keramikbrenner ist die höhere Lichtausbeute von bis über 100 lm/W (Lumen pro Watt), gegenüber etwa 80 lm/W bei Quarzbrennern.

Funktionsweise[Bearbeiten]

Schaltung der Halogenmetalldampflampe
elektronisches Vorschaltgerät

Halogen-Metalldampflampen müssen wie alle Gasentladungslampen mit einem Vorschaltgerät betrieben werden, das nach dem Zünden, wenn sich ein Lichtbogen gebildet hat, den Strom auf einen konstanten Wert begrenzt. Es stellt sich eine Lampenspannung von in der Regel 100 bis 150 V ein. Dies ist unter anderem auch von der verwendeten Lampenleistung abhängig. Gebräuchlich sind Drosselvorschaltgeräte, deren Vorteile der robuste, einfache Aufbau und die relativ geringen Anschaffungskosten sind, sowie elektronische Vorschaltgeräte (EVG): die haben weniger Verluste, können die Lampen schneller hochfahren (40 Sekunden Anlaufzeit, bis 90 % des Lichtstromes erreicht sind), was die Lebensdauer der Lampen verlängert und den Lichtstromabfall mit der Brenndauer vermindert. EVG regeln Netzspannungsschwankungen aus, dämpfen Spannungspeaks etc. und geben vor allem flimmer- und flackerfreies Licht, was für den Einsatz von Metalldampflampen in Büros und über Arbeitsplätzen unbedingt erforderlich ist. Viele Metalldampflampen, vor allem CDM-TC, alle 20-W- und viele Hochleistungstypen dürfen nur an einem EVG betrieben werden. Die meisten EVG betreiben die Lampen mit Rechteck-Wechselspannung von 80 bis 400 Hz, geeignet für alle Typen. Die meisten EVG über 250 W sind Hochfrequenzgeräte. Hochfrequenz ist für die dicken, zylindrischen CDM-Entladungsgefäße nicht geeignet, es kommt schon beim Anlaufen zu akustischen Resonanzen und unter Umständen zur Explosion. Es gibt auch dimmbare EVG: Besonders die Metalldampflampen der neuen Generation werden immer besser dimmbar, an geeigneten dimmbaren EVG bis auf 50 %. Da gewisse Betriebsbedingungen wie Elektrodentemperatur und Partialdampfdrücke der Metalle im Lichtbogen während des Dauerbetriebs erfüllt sein sollten, sind Metalldampflampen jedoch nicht beliebig dimmbar.

Zum Zünden ist ein Zündgerät erforderlich, welches im Strompfad liegt (Überlagerungszündung) und solange Zündimpulse von etwa 5 bis 80 kV (je nach Lampenleistung) bereitstellt, bis die Lampe zündet. Zweiseitig gesockelte Lampen sind oft heißzündfähig (engl. hot restrike): sie können mit sehr hohen Spannungen auch dann erneut gezündet werden, wenn sie noch nicht abgekühlt sind. Wenn Halogen-Metalldampflampen ohne diese Fähigkeit bzw. ohne ein dafür geeignetes Zündgerät ausgeschaltet werden, müssen sie zunächst abkühlen, bevor sie wieder gezündet werden können. Die Abkühlung dauert je nach Nennleistung und Aufbau der Leuchte etwa 10 bis 15 Minuten.

In den ersten Minuten nach dem Zündvorgang muss sich das Gemisch aus Metallen, Halogenen und Seltenen Erden zunächst erwärmen, um die festen Bestandteile aufzuschmelzen und zu verdampfen. Während des Anlaufens (run up, ‚Hochbrennen‘) erhöht sich der Lichtstrom, um nach 40 Sekunden bis 5 Minuten seinen Normalwert zu erreichen.

Bei den Scheinwerferlampen des Xenonlichts im Auto handelt es sich nicht um reine Halogenmetalldampflampen, da hier Metallsalze und Quecksilber neben dem Xenon nur in recht geringer Menge enthalten sind (wenige Milligramm). Sie dienen hauptsächlich der Senkung der Farbtemperatur und sollen so das Lichtspektrum des eher lila leuchtenden Xenons in Richtung des Tageslichtes (5000 bis 6000 Kelvin) verschieben.

Betriebsphasen nach dem Einschalten[Bearbeiten]

Zündphase[Bearbeiten]

400-W-Halogen-Metalldampflampe kurz nach dem Zünden

Im Brenner befindet sich ein Gemisch aus Quecksilber, Halogenen, Natrium, Thallium, Indium und meist auch Scandium, bei Lampen mit sehr guter Rotwiedergabe auch Calcium, Rubidium oder Strontium, bei Tageslichttypen noch Metalle der Seltenen Erden (z.B. Dysprosium(III)-iodid, Holmium(III)-iodid, Thulium(III)-iodid)[3] sowie einem Edelgas (z. B. Argon). Dieses, bei Raumtemperatur teilweise feste, flüssige und gasförmige Gemisch ist zunächst nicht ionisiert und hat daher einen hohen Widerstand. Durch die Hochspannung vom Zündgerät wird zunächst ein Lichtbogen gezündet. Die überwiegende Zahl von Lampen sind hierbei auf Zündspannungen bis maximal 5kV ausgelegt, da bei höheren Spannungen die Sockel wie auch die Zündgeräte und die Zuleitungen durch die erforderliche Isolation zu aufwendig umsetzbar wären.

Zur Sicherstellung einer reproduzierbaren Zündung bei unter 5kV ist es erforderlich, das Gas leicht vorzuionisieren. Hierzu sind bis zum Jahr 2012 die Brennerelektroden beispielsweise der Osram HCI bzw. Philips CDM mit Thorium Th232/Th228 legiert, ebenso ist Krypton Kr85 in der Brennerfüllung enthalten. Durch den radioaktiven Zerfall wird das Startgas im Brenner leicht vorionisiert, was die erforderliche Zündspannung um Faktor 5 reduziert. Die durch die Strahler hervorgerufene Belastung ist ausgesprochen gering und liegt unter 0,01 Millisievert. Der technische Fortschritt ermöglicht bei aktuellen Brennern die Ionisierung über UV Licht, welches über eine Hilfselektrode außen am Brenner oder ein kleines Entladungsgefäß in Brennernähe durch Coronaentladung erzeugt wird. Diese Ausführungen sind bei Betrachtung des Brenners leicht erkennbar. Entsprechend ausgeführte Leuchtmittel sind frei von radioaktiven Strahlern, so dass die gesetzlichen Auflagen bei der Produktion der Lampen entfallen und die nach Stand der Technik überflüssige Belastung durch ionisierende Strahlung vollständig unterbleibt.

Nach der Zündung verringert sich der Widerstand durch Stoßionisation stark. Zusätzlich erhitzen sich die Elektroden und verringern dadurch ihre Austrittsarbeit, wodurch die Lampenspannung noch weiter sinkt. Da zunächst hauptsächlich die Quecksilber-Ionen (das Quecksilber dient zur besseren Zündung der Lampe) zum Leuchten beitragen und der Gasdruck gering ist, gibt die Lampe anfangs nur wenig Licht mit hohem Blau- und Ultraviolett-Anteil ab.

Hochbrennen[Bearbeiten]

Die Gasentladung erwärmt den Brenner, schmilzt und verdampft die enthaltenen festen Füllbestandteile. Dieser Vorgang läuft aufgrund der unterschiedlichen Schmelz- und Siedepunkte nicht gleichzeitig ab. Zuerst erreicht das Quecksilber seinen Siedepunkt von 356 °C und trägt damit frühzeitig verstärkt zur Lichtemission bei. Der Quecksilbervorrat ist relativ reichlich bemessen, um über die Betriebsdauer der Lampe einen zum Zünden ausreichenden Partialdruck zu gewährleisten. Aus diesem Grund bewegt sich das Spektrum des emittierten Lichtes anfangs durch einen blaugrünen Bereich, der intensiver werdend später einen großen Teil des sichtbaren Spektrums abdeckt.

Bei fortschreitender Erwärmung sieden auch die anderen Metalle und tragen zunehmend zur Lichterzeugung bei. In dieser Phase ist ein zügiger Farbumschlag vom Grünlichen ins Weiße sowie eine starke Helligkeitszunahme beobachtbar – die Lampe hat ihre Betriebsparameter erreicht.

Alterungsprozess[Bearbeiten]

Die Alterung der Lampen beruht auf verschiedenen Prozessen. Die wichtigste, weil unvermeidbare Komponente, ist die Abnutzung der Elektroden, die durch den Lichtbogen entsprechend belastet werden. Wolframatome verdampfen von den Ein-/Austrittspunkten des Lichtbogens und lagern sich an anderen Stellen im Brenner ab.

Ein weiterer Prozess ist die Korrosion des Brennergefäßes durch die verschiedenen Füllstoffe. Zusätzlich kann die Lebensdauer durch Eindiffundieren von Gasen aus der Brennerumgebung deutlich reduziert werden. Den Alterungsprozess einer Metallhalogendampflampe (Brennerschwärzung durch Wolframtransport von den heißen Elektroden zur Brennerwand) kann man auf zwei Arten reduzieren.

  1. Durch Reduktion der Konvektion im Brenner: Der maximale Temperaturunterschied im Entladungsgefäß wird reduziert, wenn der eckige Brenner in eine mehr ellipsoide Bauform übergeht (Osram-Powerball-Produkte, Philips CDM-T 250 W, GE CMH ultra, Iwasaki CeraArc). Der geringere Temperaturunterschied führt zu einer geringeren Konvektion (Transportströmung).
  2. Durch Optimierung des Halogenkreisprozesses: Ähnlich wie bei Halogenglühlampen bewirken die anionischen Halogenkomponenten Iodid und Bromid einen Rücktransport des verdampften oder abgesputterten Wolframs (Elektrodenmaterial; Philips-CDM-Elite- und CMH-ultra-Produkte)

Elektronische Vorschaltgeräte[Bearbeiten]

Die typischerweise eingesetzten, elektronischen Vorschaltgeräte erzeugen zum Betrieb des Brenners eine Rechteckspannung in der Größenordnung von 100V. Im Gegensatz zu einer sinusförmigen Spannung bleibt hierbei das Gas im Brenner dauerhaft ionisiert, was insbesondere bei gealterten Leuchtmitteln einen stabilen Betrieb sicher stellt. Während der Zündphase sind dem Rechtecksignal nadelförmige Impulse mit einer Spannung von typischerweise 4...5kV überlagert.

Die elektronische Last erzeugt ein Rechtecksignal mit hoher Frequenz, das durch eine Serientransformator hinzugefügt wird.

Die Detailaufnahme zeigt, dass der Zündimpuls aus einer hochfrequenten Schwingung besteht. Dies gestattet es, diesen mit einem kleinen Ferrittransformator zu erzeugen, welcher am regulären Betriebsstrom in Reihe zu der Lampe geschaltet ist.

Detailansicht des hochfrequenten Zündpulses, der von der elektronischen Last erzeugt wird.

Im Betrieb schaltet das Vorschaltgerät die Zündimpulse ab, so dass die reguläre Rechteckspannung und ein mit dem 50Hz Brumm des Stromnetzes überlagerter Rechteckstrom zum Betrieb des Brenners verbleiben. Im EVG wird die Netzeingangsspannung direkt gleichgerichtet und einer Leistungsfaktorkorrektur in Form einer aktiven PFC zugeführt. Am Ausgang dieser PFC liegt eine Gleichspannung von ca. 400V an, welche über einen geregelten Tiefsetzsteller auf die Brennspannung der Lampe reduziert wird. Es folgt ein Inverter, typischerweise als IGBT-Vollbrücke geschaltet, der hieraus die Rechteckspannung mit einer Frequenz im Bereich 100 ... 150 Hz zum Betrieb der Lampe erzeugt. Die niedrige Frequenz verhindert eine Beschädigung des Brenners durch akustische Resonanzeffekte. Wenn der Gasdruck während der Startphase langsam aber stetig auf bis zu 40 bar steigt, würde der Brenner beim Betrieb mit höheren Frequenzen sonst in Resonanz geraten, was eine starke mechanische Beanspruchung zur Folge hätte. Die recht geringe Arbeitsfrequenz erzeugt kein Flimmern, da die Rechteckspannung den Nulldurchgang sehr steil durchläuft. Als Nachteil erzeugen einige Vorschaltgeräte allerdings ein hörbares Geräusch, wenn dessen Wickelgüter mit der Frequenz angeregt werden.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Halogenmetalldampflampen haben eine Lichtausbeute von etwa 95 lm/W (Lumen pro Watt), die mittlere Lebensdauer beträgt zwischen 750 und 30.000 Stunden. Spezialtypen haben teilweise nur eine Lebensdauer von 500 bis 2000 Stunden. Der Betrieb ist nur mit einem Vorschaltgerät möglich.

Die Lichtfarbe und die Farbwiedergabe ist vergleichbar mit Leuchtstoffröhren und wird durch die Mischung der Inhaltsstoffe des Brenners bestimmt. Die Farbtemperatur liegt typischerweise zwischen 3000 und 7000 K, sodass sowohl glühlampenähnliche als auch tageslichtähnliche Beleuchtung geschaffen werden kann. Die Farbwiedergabestufe liegt bei 1 B bis 1 A. Die weitaus meisten Metalldampfhalogenlampen haben folgende Lichtfarben:

Typ Farbtemperatur Farbwiedergabe Bemerkungen
640 oder 740 4000 K 65 … 75 MH 200 bis 450 W
830 3000 K 81 … 88 CDM, CMH, HCI /830
930…932 3000 K 90 … 93 150 W und neue Generation keramischer Metalldampflampen
941…943 4100…4300 K 90 … 96 neutralweiße keramische Metalldampflampen
950…960 5200…6000 K 89 … 96 tageslichtfarbige Lampen, meist noch Quarztechnik

Für Spezialanwendungen, wie solche in Schwimmbädern oder für die Aquaristik, existieren Halogenmetalldampflampen mit erheblich höheren Farbtemperaturen von 10.000 bis 20.000 K, sowie Farbstrahler. Die Oberflächentemperatur des Hüllkolbens beträgt ca. 500 °C.

Verwendung[Bearbeiten]

Verwendung finden Halogen-Metalldampflampen vorwiegend zur tageslichtähnlichen Beleuchtung mit Scheinwerfern bei langer Einschaltdauer und hohen erforderlichen Leuchtstärken.

Typische Einsatzbereiche sind Ladengeschäfte und Ausstellungen, wo besonders die lange Betriebszeit und der möglichst geringe erwünschte Wärmeeintrag bei möglichst hoher Lichtausbeute den Einsatz von Halogenglühlampen verbieten. Weiterhin findet die Halogen-Metalldampflampe bei Architekturbeleuchtung, Hallenbeleuchtung, Stadionbeleuchtung und in der Straßen- und Platzbeleuchtung Anwendung.

Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet ist die Filmbranche. Hier ist insbesondere eine definierte Farbtemperatur (Tageslicht, ca. 6.500 K) und stabile Farbwiedergabe wichtig. Für Tag-Innenaufnahmen oder zur Aufhellung außen werden Leistungen bis zu 18.000 W benutzt. Beispielsweise werden in US-Filmproduktionen speziell für Nachtaufnahmen, die ganze Straßenzüge zeigen, gern Muscolights verwendet. Das sind 15-kW-HMI-Pars an einem hydraulisch beweglichen 50-Meter-Arm eines selbstfahrenden Generators.

Halogenmetalldampflampen werden auch in Farbwechselscheinwerfern und Moving Heads als Lichtquelle eingesetzt. Deren Lichtstrom und die gewünschte Farbe werden mit motorisch verstellbaren Farbfiltern eingestellt. Zur Strahlablenkung dienen bewegliche Spiegel, Linsen oder Prismen.

Auch in der Aquaristik werden diese Lampen aufgrund ihres Punktlichtquellen-Charakters und dem dadurch entstehenden Licht-Schatten-Spiel durch Wellen auf der Wasseroberfläche zur Beleuchtung mittlerer und großer Aquarien gerne eingesetzt. Auch in der Terraristik werden diese Lampen immer häufiger eingesetzt, da sie naturähnliche Lichtstärken (je Reflektortyp bis weit über 100.000 Lux) bei geringem Energieeinsatz bereitstellen können. HQI-Lampen werden bevorzugt bei Rettungsdiensten eingesetzt, da hier die kompakte Bauform und die hohe Helligkeit die Ausleuchtung großer Bereiche mit wenigen Leuchten ermöglicht wird.

Ladenbeleuchtung in Tunesien, 400 W HQI-Lampe lose am Sockel aufgehängt. (Gefährlich durch fehlenden Berstschutz.)

Zunehmend werden für Straßenbeleuchtungen Halogenmetalldampflampen eingesetzt, weil sie effizienter sind als Quecksilberhochdrucklampen. Die bisher allgemein eingesetzten Lampen waren NAV-SON-LU-E Na-Dampflampen, wie

  • Ceramic Metal Halide 70 W 7400 Lumen und mehr als 8000 Lumen bei Dämmerungssehen, Farbwiedergabeindex 90 … 96
  • NAV-E, SON-E, LU-E 70 W 5600 Lumen und weniger als 5000 Lumen bei Dämmerungssehen, Farbwiedergabeindex 20 … 25

Verwendung in Leuchten[Bearbeiten]

Der hohe Druck im Entladungsgefäß (Gefahr durch heiße Glassplitter beim Bersten) sowie die starke UV-Emission verlangt in der Regel eine entsprechende Leuchtenkonstruktion. Diese unterscheidet sich oft von Leuchten für Glüh- oder Halogenlampen. Grundsätzliche Anforderungen sind zum Beispiel die Begrenzung der UV-Emission und die entsprechende Auslegung der Leuchtenteile aus UV-beständigem Material. Weiterhin muss der Schutz der Umgebung gegen Glasscherben eines zerstörten Leuchtmittels durch die Leuchte gewährleistet werden (auch das Durchschmelzen einer untenliegenden Kunststoffabdeckung durch heiße Scherben). Daher ist der Betrieb der Halogenmetalldampflampe in der Regel nur in geschlossenen, eigens dafür konstruierten Leuchten sicher möglich. Industriell hergestellte Leuchten erfüllen diese Anforderungen. Bei Eigenkonstruktionen (durch Heimwerker) besteht häufig eine erhebliche Gefährdung des Umfeldes, insbesondere bei Verwendung nach dem Prinzip der Baustellenfassung. Auf Grund der Notwendigkeit, Halogenmetalldampflampen mit einem Vorschaltgerät zu betreiben, trifft man Konstruktionen wie im Bild rechts allerdings eher selten an. Nur wenige Lampentypen bieten selbst einen ausreichenden Schutz ohne umgebende Leuchte. Dies wird durch einen entsprechend konstruierten, und ausreichend großen Hüllkolben (Ellipsoidkolben) erreicht. Die Lampe im Bild rechts hat keinen derartigen Hüllkolben.

Ein entsprechender Hinweis („nur für den Betrieb in geschlossenen Leuchten“) ist auf der Leuchtmittelverpackung oder im Datenblatt angegeben.

Kosten[Bearbeiten]

Halogenmetalldampflampen mit Sockel E27 und 230 Volt für den Haushaltsgebrauch mit 35 Watt bis 150 Watt Leistung und einem Lichtstrom von 100 Lumen pro Watt sind für ca. 50 Euro pro Stück im Handel erhältlich. Mit Sockel E40 und 230 Volt sind Lampen mit 150 Watt bis 2000 Watt erhältlich zu Preisen zwischen 50 und 150 Euro. Ein HMI-Brenner für einen 18.000-Watt-Filmscheinwerfer kostet rund 3000 EUR und hat eine vom Hersteller angegebene Lebensdauer von lediglich 300 Stunden.

Fachliteratur[Bearbeiten]

  • Hans R. Ris: Beleuchtungstechnik für den Praktiker. Grundlagen, Lampen, Leuchten, Planung, Messung. 2., erw. Aufl. VDE–Verlag u. a., Berlin u. a. 1997, ISBN 3-8007-2163-5.
  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18., völlig neubearbeitete und erweiterte Auflage. Europa–Lehrmittel, Haan-Gruiten 1989, ISBN 3-8085-3018-9.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. HMI-Lampen
  2. Beispiele finden sich im Fachbericht zur IEC 1231 des ZVEI
  3.  Peter G. Flesch: Light and Light Sources: High-Intensity Discharge Lamps. Springer, 2007, ISBN 354032685-5, S. 45 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).