Sodné lampy: konstrukce, princip činnosti, typy, použití

Konstrukce prvních světel byla spíše primitivní. Skládaly se ze dvou elektrod, mezi nimiž hořel elektrický oblouk. V těchto konstrukcích existovaly dvě významné nevýhody: v důsledku vyhoření bylo třeba elektrod neustále upravovat a spektrum záření zachytilo významnou část ultrafialového záření. Žárovky a později sodíkové výbojky proto velmi rychle obsadily své výklenky při osvětlení místností a ulic.

Abych byl spravedlivý, musím říci, že i tato osvětlovací zařízení stále konkurují značkám úspornějších LED lamp.

Existují však oblasti, kde bude používání sodíkových žárovek prioritou po dlouhou dobu. Optimismus přidává vysoký tok výbojky, dobu provozu a ukazatele vysoké účinnosti těchto zařízení.

Návrh a princip fungování

Činnost sodíkové výbojky je založena na vlastnosti sodné páry, která je schopna emitovat monochromatické jasné světlo v žlutooranžovém spektru. Tato plynná látka je uzavřena ve speciální baňce (zkumavce) zvané hořák. Protože sodná pára zahřátá na vysokou teplotu působí agresivně na skleněné povrchy, trubice vyrobeno ze stabilnějších látek - borosilikátové sklo nebo polykrystalický oxid hlinitý (v závislosti na typ svítilny).

Na každé straně hořáku jsou elektrody určené k vytváření obloukových výbojů, které zahřívají sodíkové páry. Tato konstrukce je uložena ve vakuové skleněné baňce končící závitovou základnou.

Je vhodné poznamenat, že existují dva typy takových osvětlovacích zařízení: NLND (nízký tlak) a NLVD (vysoký tlak). Výše popsaná konstrukce poskytuje obecnou představu o konstrukci sodíkových výbojek obou typů. Tyto lampy se liší konstrukcí hořáků a pracovním tlakem par uvnitř trubek.

U nízkotlakých sodíkových výbojek jeho hodnota nepřesahuje 0,2 Pa a v NLVD - asi 10 kPa. Odpovídajícím způsobem se také liší pracovní teploty par sodíku: 270–300 ° С pro NLND a 650–750 ° С ve vysokotlakých hořácích. Z toho je zřejmé, že hořáky NLVD mají poměrně vysoké úrovně světelných toků, to znamená, že svítí docela jasně.

Není překvapivé, že vysokotlaké sodíkové výbojky postupně vytlačovaly svítidla typu NLND z trhu. Přestože je spektrum světla odpovídající nízkému tlaku pro oko příjemnější, hořáky NLND ustoupily výkonnějším modelům s poměrně vysokou emisí světla.

Za těchto okolností se zaměříme na žárovky typu NLVD. Konstrukce takového světelného zdroje je znázorněna na obrázku 1. Zde je schéma trubkové lampy DNaT.

Čísla označují:

• 1 - vnější baňka;
• 2 - poniklovaná báze;
• 3 - kontaktní desky;
• 4 - plynová výbojka (hořák);
• 5 - molybdenové elektrody;
• 6 - sodná pára smíchaná s inertními plyny (argon nebo xenon);
• 7 - amalgam sodný;
• 8 - uzavřený vstup niobu;
• 9 - kovové vodiče;
• 10 - molybdenové destičky;
• 11 - geters (geters).

Na obr. 2 ukazuje fotografii sodíkové lampy tohoto typu.

Baňky sodíkových výbojek jsou válcové (jako na obrázku 2), eliptické, uvnitř potažené tenkou vrstvou látky rozptylující světlo (DNaS). Mohou být matné (DNaMT) nebo mohou obsahovat zrcadlový reflektor vedle hořáku (DNaZ).

Princip činnosti.

Zapálení hořáku sodíkové lampy pochází z elektrického oblouku vznikajícího mezi elektrodami. V kanálu elektrického výboje se vytváří proud nabitých částic ze sodné páry. Přísně vzato, uvnitř plynové výbojky není čistý sodík, ale směs plynů. Pro lepší zapálení oblouku přidejte argon, xenon nebo rtuťové páry.

Svítidla bez rtuti již dnes existují. Doposud mají složitější konstrukci, ale vývoj stále probíhá a pravděpodobně jednou nahradí konvenční rtuťové výbojky.

Po přivedení vysokého pulzního napětí na katody dojde k zapálení NLVD. Lampa na chvíli svítí matně. Po asi 7 až 10 minutách, po zahřátí páry sodíku na provozní teplotu, se lampa přepne do režimu maximálního světelného výkonu.

Princip činnosti je podobný jako u rtuťových výbojek, ale pro zapnutí svítidla naplněného sodíkovou výbojkou je nutný vyšší napěťový impuls než pro zapnutí DRL. Po zahřátí hořáku je třeba omezit pulzní proudy. Proto pro tento typ svítidel vyvinuli výrobci NLVD speciální předřadníky se zabudovanými zařízeními pro pulzní zapalování. Bez použití IZU je nemožné zapálit sodíkovou lampu jejím přímým připojením k elektrické síti.

Klasifikace sodíkových výbojek

Jak je uvedeno výše, sodíkové výbojky jsou dvou typů: NLND a NLVD. Mohou být také klasifikovány podle typu baňky, složení nečistot a radiační energie. Protože tlak par sodíku přímo ovlivňuje světelný výkon lampy, krátce přezkoumáme svítidla přesně v tomto parametru.

Nízký tlak (NLND)

První se objevil NLND (nízký tlak v hořáku). Poskytují nízké podání barev, ale mají příjemné spektrum záření pro člověka. Byly masivně použity ve 30. letech minulého století. Nízkotlaké žárovky lze najít dnes, ale jsou nahrazeny pokročilejšími sodíkovými lampami, na kterých se budeme podrobněji zabývat.

Vysoký tlak (NLVD)

Vysoká účinnost NLVD z nich učinila vůdce mezi ostatními zdroji světla s plynovými výbojkami. Světelná účinnost těchto lamp dosahuje 150 lumenů / watt. Mohou pracovat až 28500 hodin. Je pravda, že na konci své životnosti se jejich světelný výkon snižuje a barva se posune na červenou stranu spektra.

Pro řadu parametrů je NLVD lepší než kvalita zářivek, které vyzařují studené světlo a halogenidové výbojky, které spotřebovávají hodně elektřiny. Mezi moderní elektrické zdroje světla existuje jen málo svítidel, díky nimž může být sodíková lampa hodna konkurence.

Výhody a nevýhody

Výhody sodíkových výbojek jsou následující:

• ziskovost trubkových lamp;
• dlouhodobý provoz;
• stabilita elektrických parametrů téměř po celou dobu životnosti;
• teplé odstíny záření sodíku (viz obr. 3);
• poměrně široký rozsah teplot, při kterých sodíkové lampy pracují stabilně - od –60 do +40 stupňů Celsia.

Bohužel existují nevýhody, které omezují rozsah NLVD:

• nepříjemná frekvence blikajícího světla;
• setrvačnost při zapnutí;
• výbušnost NLVD;
• přítomnost rtuti ve většině modelů;
• rezonanční záření během provozu zeslabuje;
• zvýšení spotřeby energie na konci své životnosti;
• potřeba použít předřadníky pro připojení lamp.

Předřadníky jsou někdy zdrojem hluku a spotřebovávají až 60% spotřeby energie. Vyžadují také další údržbu.

Navzdory existenci výše uvedených nevýhod je v některých oblastech, kde není barevné podání světelného zdroje významné, použití NLVD velmi výhodné a v některých případech jednoduše nenahraditelné.

Oblast použití

Žluto-oranžové světlo osvětlovacích zařízení je pro oko příjemné, ale jeho monochromatičnost tlumí barvy vnitřních barev. Sodové lampy se proto v obytných prostorách nepoužívají jako hlavní osvětlovací zařízení. Mohou sloužit pouze jako prvky dekorativního osvětlení.

Obrázek 3 ukazuje fotografii takového podsvícení.

Studie ukázaly, že žlutá luminiscence má sklon příznivě ovlivňovat vývoj rostlin. Zároveň se jejich růst zintenzivňuje a zvyšuje se produktivita. V létě vegetace dostává takové osvětlení od slunečního světla. Ve sklenících, kde se v zimě pěstuje zelenina, však sluneční světlo zjevně nestačí. NLVD je pro tyto účely ideálně vhodný (viz obrázek 4).

Použití sodíkových výbojek pro osvětlení skleníků nejen zvyšuje produktivitu, ale také šetří energii.

Dávejte pozor na monochromatické světlo sodíkových výbojek. Tlumená barva rostlin naznačuje, že téměř veškeré světlo z lamp se vynakládá na výrobu chlorofylu.

Monochromatičnost je velmi užitečná při pouličním osvětlení. Takové světlo není rozptýleno v mlze. Použití pouličních světel pro osvětlení dálnic může zvýšit bezpečnost provozu. Parkové zóny a stezky s pouličním osvětlením založeným na NLVD, které mají žluté spektrum světla, zvyšují pohodlí rekreantů v noci.

Tato svítidla se méně často používají v průmyslových provozech (obvykle ve skladech), jakož i při navrhování reklamních štítků a dekorací.

Připojení

Protože k zapálení hořáku je zapotřebí vysoké pulzní napětí (někdy až 1000 V), komplikuje to zapojení sodíkových výbojek. Musíme použít další vybavení. Předřadníky pro NLVD jsou dvou typů: EMR (elektromagnetické) a předřadníky (elektronické).

IZU jsou zapojeny paralelně s obvodem lampy a tlumivky jsou zapojeny v sérii, někdy prostřednictvím impulzního zapalovacího zařízení.

Obrázek 6 ukazuje připojení NLVD.

Věnujte pozornost způsobu připojení škrticí klapky (zátěž) a IZU.

Vezměte prosím na vědomí, že pro vlastní připojení musíte splnit požadavek: délka drátu od induktoru k patici lampy nesmí překročit 100 cm.

Někteří zahraniční výrobci dodávají sodíková osvětlovací zařízení s integrovanými startovacími zařízeními do žárovky na trh.

Bezpečnost a likvidace

Rizika při provozu sodíkových výbojek jsou spojena s vysokým tlakem a teplotou uvnitř hořáku. I povrch baňky se zahřeje na 100 ° C a při neopatrném zacházení může způsobit popálení. Je možné, že baňka praskne pod vlivem horkých plynů unikajících z hořáku.

Pro ochranu před následky destrukce se vyrábějí lampy, ve kterých jsou lampy za silným sklem. Věnujte pozornost designu svítidla pro pouliční osvětlení (obr. 5).

Vzhledem k přítomnosti rtuti v sodíkových výbojkách platí pro jejich likvidaci zvláštní požadavky. Použité spotřebiče nesmí být likvidovány do koše. Musí být zaslány zvláštním podnikům k likvidaci a zpracování.

Video kromě článku