Natriumlamper: design, driftsprincip, typer, anvendelse

Designerne af de første lys var temmelig primitive. De bestod af to elektroder, mellem hvilke en lysbueudladning brændte. Der var to betydelige ulemper ved disse udformninger: på grund af udbrændthed krævede elektroderne konstant justering, og strålingsspektret fangede en betydelig del af ultraviolet stråling. Derfor optagede glødelamper og senere natriumlamper meget hurtigt deres nicher i belysningen af ​​værelser og gader.

For retfærdighed må jeg sige, at selv disse lysanordninger stadig konkurrerer med mærker af mere økonomiske LED-lamper.

Men der er områder, hvor brugen af ​​natriumpærer vil være en prioritet i lang tid fremover. Optimisme tilføjer en høj flux til afladelamper, driftsvarighed og indikatorer for høj effektivitet for disse enheder.

Design og princip for driften

Handlingen af ​​natriumafladningslampen er baseret på egenskaben med natriumdamp, der er i stand til at udsende monokromatisk skarpt lys i det gul-orange spektrum. Dette gasformige stof er indkapslet i en speciel kolbe (rør) kaldet en brænder. Da natriumdamp opvarmet til en høj temperatur virker aggressivt på glasoverflader, røret lavet af mere stabile stoffer - borosilicatglas eller polykrystallinsk aluminiumoxid (afhængigt af type lampe).

På hver side af brænderen er elektroder designet til at skabe lysbueudladninger, der opvarmer natriumdamp. Dette design er anbragt i en vakuumglaskolbe, der slutter med en gevindbase.

Det er passende at bemærke, at der er to typer af sådanne belysningsanordninger: NLND (lavt tryk) og NLVD (højt tryk). Det ovenfor beskrevne design giver en generel idé om konstruktionen af ​​natriumafladelamper af begge typer. Disse lamper er forskellige i design af brænderne og arbejdsdamptrykket inde i rørene.

I natriumlamper med lavt tryk overstiger dens værdi ikke 0,2 Pa og i NLVD - ca. 10 kPa. Tilsvarende varierer arbejdstemperaturerne for natriumdampe: 270–300 ° С for NLND og 650–750 ° С i højtryksbrændere. Herfra er det tydeligt, at NLVD-brændere har ret høje niveauer af lysflux, dvs. at de skinner ganske lyst.

Der er ikke noget overraskende i det faktum, at natriumlamper med højt tryk gradvist fortrænger belysningsarmaturer af NLND-typen fra markedet. Selvom lysspektret svarende til lavt tryk er mere behageligt for øjet, gav NLND-brændere plads til mere kraftfulde modeller med forholdsvis høj lysemission.

I denne situation vil vi fokusere på lamperne af NLVD-typen. Udformningen af ​​en sådan lyskilde er vist i figur 1. Her er et diagram over en rørformet lampe DNaT.

Tallene viser:

• 1 - udvendig kolbe;
• 2 - forniklet base;
• 3 - kontaktplader;
• 4 - gasudladningsrør (brænder);
• 5 - molybdænelektroder;
• 6 - natriumdamp blandet med inerte gasser (argon eller xenon);
• 7 - natriumamalgam;
• 8 - forseglet niob-input;
• 9 - metalledere;
• 10 - molybdænplader;
• 11 - getters (getters).

I fig. 2 viser et foto af en natriumlampe af denne type.

Kolber af natriumlamper er cylindriske (som i figur 2), elliptiske, overtrukket indvendigt med et tyndt lag lysspredende stof (DNaS). De kan være frostede (DNaMT) eller indeholde en spejlreflektor ved siden af ​​brænderen (DNaZ).

Handlingsprincip.

Antændelsen af ​​natriumlampebrænderen kommer fra en elektrisk lysbue, der opstår mellem elektroderne. I kanalen for den elektriske udladning dannes en strøm af ladede partikler fra natriumdamp. Strengt taget er inde i gasudladningsrøret ikke rent natrium, men en blanding af gasser. For bedre lysbue-antændelse tilsættes argon eller xenon eller kviksølvdamp.

Kviksølvfri armaturer findes allerede i dag. De har indtil videre et mere komplekst design, men udviklingen er i gang, og de vil sandsynligvis en dag erstatte konventionelle kviksølvlamper.

Efter at der er påført en høj pulsspænding til katoderne, forekommer antændelse af NLVD. I et stykke tid lyser lampen svagt. Efter ca. 7 til 10 minutter, efter at natriumdampen er varmet op til driftstemperatur, går lampen i maksimal lysudgangstilstand.

Funktionsprincippet ligner driften af ​​kviksølvlamper, men for at tænde et armatur fyldt med natriumdamp kræves en højspændingspuls end for at tænde DRL. Efter opvarmning af brænderen skal pulsstrømme være begrænset. Derfor har NLVD-producenter udviklet specielle forkoblinger med indbygget pulsantændingsenhed til denne type lysarmaturer. Uden brug af en IZU er det umuligt at antænde en natriumlampe ved at forbinde den direkte til det elektriske netværk.

Klassificering af natriumlamper

Som nævnt ovenfor er natriumlamper af to typer: NLND og NLVD. De kan også klassificeres efter typen af ​​kolber, efter sammensætningen af ​​urenheder og strålingskraft. Da damptrykket af natrium direkte påvirker lampens lysudgang, vil vi kort gennemgå armaturerne nøjagtigt i denne parameter.

Lavt tryk (NLND)

Den første optrådte NLND (lavt tryk i brænderen). De giver lav farvegengivelse, men har et behageligt strålingsspektrum for mennesker. De blev brugt massivt i 30'erne af det forrige århundrede. Lavtrykslamper findes i dag, men de erstattes af mere avancerede natriumlamper, som vi vil dvæle ved mere detaljeret.

Højt tryk (NLVD)

Den høje effektivitet af NLVD har gjort dem til en førende blandt andre gasudladning lyskilder. Sådanne lampers lyseffektivitet når 150 lumen / watt. De kan arbejde op til 28500 timer. Rigtigt, ved slutningen af ​​deres levetid falder deres lyseffekt, og farven skifter til den røde side af spektret.

For en række parametre er NLVD bedre end kvaliteten af ​​lysstofrør, der udsender koldt lys og metalhalogenidlamper, der bruger meget strøm. Blandt moderne elektriske lyskilder er der få armaturer, der kan gøre en natriumlampe værd at konkurrere.

Fordele og ulemper

Fordelene ved natriumlamper er som følger:

• rentabilitet af rørformede lamper;
• langvarig drift
• stabilitet af elektriske parametre over næsten hele levetiden;
• varme nuancer af natriumstråling (se Fig. 3);
• et forholdsvis bredt temperaturområde, hvor natriumlamper fungerer stabilt - fra –60 til +40 grader celsius.

Desværre er der ulemper, der begrænser omfanget af NLVD:

• den irriterende frekvens af flimrende lys;
• treghed, når det er tændt;
• eksplosivitet af NLVD;
• tilstedeværelsen af ​​kviksølvindhold i de fleste modeller;
• resonansstråling svækkes under drift;
• stigning i strømforbrug nær slutningen af ​​dens levetid
• behovet for at bruge forkoblinger til tilslutning af lamper.

Forkoblinger er undertiden en kilde til støj og forbruger op til 60% af strømforbruget. De kræver også ekstra vedligeholdelse.

På trods af tilstedeværelsen af ​​ovennævnte ulemper er brugen af ​​NLVD i nogle områder, hvor farvegengivelsen af ​​lyskilden ikke er betydelig, meget fordelagtig og i nogle tilfælde simpelthen uerstattelig.

Anvendelsesområde

Det gule-orange lys på belysningsenhederne er behageligt for øjet, men dets monokromatiske lyddæmper dæmper farverne i interiørfarverne. Derfor bruges ikke natriumlamper i boligområder som hovedbelysningsanordning. De kan kun tjene som elementer i dekorativ belysning.

Figur 3 viser et foto af en sådan baggrundsbelysning:

Undersøgelser har vist, at gul luminescens har en tendens til at påvirke udviklingen af ​​planter. Samtidig intensiveres deres vækst, og produktiviteten stiger. Om sommeren modtager vegetation sådan belysning fra sollys. Men i drivhuse, hvor grøntsager dyrkes om vinteren, er sollys klart ikke nok. NLVD er ideelt egnet til disse formål (se figur 4).

Brug af natriumlamper til belysning af drivhuse øger ikke kun produktiviteten, men sparer også energi.

Vær opmærksom på monokromatisk lys fra natriumlamper. Planternes dæmpede farve indikerer, at næsten alt lys fra lamperne bruges til produktion af klorofyl.

Monokromaticitet er meget nyttigt i gadebelysning. Sådant lys er ikke spredt i tågen. Anvendelse af gadebelysning til motorvejsbelysning kan forbedre trafiksikkerheden. Parkzoner og stier med gadebelysning baseret på NLVD, som har et gult lysspektrum, øger de feriegæster om natten.

Mindre almindeligt bruges sådanne armaturer i industrielle lokaler (normalt i lagre) såvel som til design af reklameskilt og dekorationer.

tilslutning

Da der kræves en høj pulsspænding (undertiden op til 1000 V) for at sætte brænderen i brænd, komplicerer dette tilslutning af natriumlamper. Vi skal bruge ekstra udstyr. Forkoblinger til NLVD er af to typer: EMR (elektromagnetisk) og forkoblinger (elektronisk).

IZU er forbundet parallelt med lampekredsløbet, og choker er forbundet i serie, undertiden via en pulseret tændingsenhed.

Figur 6 viser forbindelsen til NLVD.

Vær opmærksom på, hvordan gashåndtaget (ballast) og IZU er forbundet.

Bemærk, at for selvforbindelse skal du overholde kravet: ledningslængden fra induktoren til lampeunderlaget må ikke overstige 100 cm.

Nogle udenlandske producenter leverer natriumbelysningsanordninger med integrerede startanordninger i pæren til markedet.

Overvejelser om sikkerhed og bortskaffelse

Risici ved drift af natriumlamper er forbundet med højt tryk og temperatur inde i brænderen. Selv kolbenes overflade varmer op til 100 ° C og kan forårsage forbrændinger, hvis de skødesløst håndteres. Der er en mulighed for, at kolben sprænger under påvirkning af varme gasser, der slipper ud fra brænderen.

For at beskytte mod konsekvenserne af ødelæggelse fremstilles lamper, hvor lamperne er bag tykt glas. Vær opmærksom på designet gadebelysningsarmaturer (Fig. 5).

På grund af tilstedeværelsen af ​​kviksølv i natriumlamper gælder særlige krav til bortskaffelse. Brugte apparater må ikke bortskaffes i skraldespande. De skal sendes til særlige virksomheder til bortskaffelse og behandling.

Video ud over artiklen