Zündphase

400-W-Halogen-Metalldampflampe kurz nach dem Zünden

Im Brenner befindet sich ein Gemisch aus Quecksilber, Halogenen, Natrium, Thallium und meist auch Scandium, bei Lampen mit sehr guter Rotwiedergabe auch Ca, Rb, Sr, bei Tageslichttypen Seltenen Erden 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. 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

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.

Halogen-Wolfram-Kreisprozess

Aufgrund der hohen Lebensdauer einer Metalldampfhalogen-Lampe von bis zu 30.000 Stunden sind die Elektroden von Alterungsprozessen betroffen. Hierbei verwendet man den gleichen Prozess, den man sich auch in Halogenglühlampen gegen die Alterung der Glühwendel nutzt. 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)

Requiem für die Glühbirne!

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