Natriumlamput: suunnittelu, toimintaperiaate, tyypit, käyttö

Ensimmäisten valojen mallit olivat melko primitiivisiä. Ne koostuivat kahdesta elektrodista, joiden välillä kaaripurkaus palai. Näissä malleissa oli kaksi merkittävää haittaa: uupumisen takia elektrodit tarvitsivat jatkuvaa säätöä, ja säteilyspektri pyysi merkittävän osan ultraviolettisäteilystä. Siksi hehkulamput ja myöhemmin natriumlamput käyttivät hyvin nopeasti markkinarakojensa huoneiden ja katujen valaistukseen.

Oikeudenmukaisuudessa minun on sanottava, että jopa nämä valaistuslaitteet kilpailevat edelleen taloudellisempien LED-lamppujen merkkien kanssa.

Mutta on alueita, joilla natriumlamppujen käyttö on etusijalla vielä pitkään aikaan. Optimismi lisää suurta virtausta purkauslamput, näiden laitteiden toiminnan kesto ja korkean hyötysuhteen indikaattorit.

Suunnittelu ja toimintaperiaate

Natriumpurkauslampun toiminta perustuu natriumhöyryn ominaisuuteen, joka kykenee emittoimaan yksivärisiä kirkkaita valoja keltaisoranssissa spektrissä. Tämä kaasumainen aine on suljettu erityiseen pulloon (putkeen), jota kutsutaan polttimeksi. Koska korkeassa lämpötilassa kuumennettu natriumhöyry vaikuttaa aggressiivisesti lasipintoihin, putki valmistettu stabiilimmista aineista - borosilikaattilasista tai monikiteisestä alumiinioksidista (riippuen lampun tyyppi).

Polttimen molemmilla puolilla on elektrodit, jotka on suunniteltu luomaan valokaaripurkauksia, jotka kuumentavat natriumhöyryä. Tämä malli on sijoitettu tyhjiölasipulloon, joka päättyy kierteitetyllä pohjalla.

Tässä yhteydessä on aiheellista huomata, että tällaisia ​​valaistuslaitteita on kahta tyyppiä: NLND (matala paine) ja NLVD (korkea paine). Edellä kuvattu rakenne antaa yleisen käsityksen kummankin tyyppisistä natriumpurkauslampuista. Nämä lamput eroavat polttimien suunnittelusta ja työhöyrynpaineesta putkien sisällä.

Matalapaineisissa natriumlampuissa sen arvo ei ylitä 0,2 Pa ja NLVD: ssä - noin 10 kPa. Vastaavasti myös natriumhöyryjen työlämpötilat eroavat toisistaan: 270–300 ° С NLND: lle ja 650–750 ° С korkeapainepolttimissa. Tästä on selvää, että NLVD-polttimissa on melko korkeat valonvuon tasot, ts. Ne loistavat melko kirkkaasti.

Ei ole mitään yllättävää siinä, että korkeapaineiset natriumlamput syrjäyttivät vähitellen NLND-tyyppiset valaisimet markkinoilta. Vaikka matalaa painetta vastaava valospektri on miellyttävämpi silmille, NLND-polttimet antoivat tietä tehokkaammille malleille, joilla on melko korkea valon säteily.

Tämän tilanteen vuoksi keskitymme NLVD-tyyppisiin lamppuihin. Tällaisen valonlähteen rakenne on esitetty kuvassa 1. Tässä on kaavio putkimaisesta valaisimesta DNaT.

Numerot osoittavat:

• 1 - ulkoinen pullo;
• 2 - nikkelöity pohja;
• 3 - kosketuslevyt;
• 4 - kaasupurkausputki (poltin);
• 5 - molybdeenielektrodit;
• 6 - natriumhöyry sekoitettuna inertteihin kaasuihin (argon tai ksenoni);
• 7 - natriumamalgaami;
• 8 - suljettu niobium-sisääntulo;
• 9 - metallijohtimet;
• 10 - molybdeenilevyt;
• 11 - getterit (getterit).

Kuvassa 1 Kuvio 2 näyttää kuvan tämän tyyppisestä natriumlampusta.

Natriumlamppujen kolvit ovat lieriömäisiä (kuten kuvassa 2), elliptisiä, sisäpinnalla päällystetty ohuella valoa sirotettavan aineen kerroksella (DNaS). Ne voivat olla himmeitä (DNaMT) tai ne voivat sisältää peiliheijastimen polttimen vieressä (DNaZ).

Toimintaperiaate.

Natriumlamppupolttimen sytytys tapahtuu elektrodien välillä syntyvästä sähkökaarista. Sähköpurkauskanavassa muodostuu varautuneiden hiukkasten virta natriumhöyrystä. Tarkkaan ottaen, kaasupurkausputken sisällä ei ole puhdasta natriumia, vaan kaasuseos. Parempi valokaarisytytys lisää argonia, ksenonia tai elohopeahöyryä.

Elohopeavapaita valaisimia on jo olemassa. Niiden muotoilu on toistaiseksi monimutkaisempi, mutta kehitys on käynnissä ja ne todennäköisesti korvaavat jonakin päivänä perinteiset elohopealamput.

Sen jälkeen kun katodeihin on kohdistettu korkea pulssijännite, NLVD syttyy. Jonkin aikaa lamppu paistaa himmeästi. Noin 7-10 minuutin kuluttua sen jälkeen kun natriumhöyry on lämmennyt käyttölämpötilaan, lamppu siirtyy suurimpaan valotehoon.

Toimintaperiaate on samanlainen kuin elohopealamppujen toiminta, mutta natriumhöyryllä täytetyn valaisimen kytkemiseksi päälle tarvitaan korkeampi jännitepulssi kuin päällekytkemiseen huomiovalot. Polttimen kuumentamisen jälkeen pulssivirtoja on rajoitettava. Siksi NLVD-valmistajat ovat tämän tyyppisiä valaisimia varten kehittäneet erityisiä liitäntälaitteita, joissa on sisäänrakennetut pulssisytytyslaitteet. Ilman IZU: ta on mahdotonta sytyttää natriumlamppua kytkemällä se suoraan sähköverkkoon.

Natriumlamppujen luokittelu

Kuten yllä todettiin, natriumlamppuja on kahden tyyppisiä: NLND ja NLVD. Ne voidaan luokitella myös pullotyypin, epäpuhtauksien koostumuksen ja säteilytehon perusteella. Koska natriumin höyrynpaine vaikuttaa suoraan lampun valotehoon, tarkastelemme lyhyesti valaisimia tarkasti tässä parametrissa.

Matala paine (NLND)

Ensimmäinen ilmestyi NLND (matala paine polttimeen). Ne tarjoavat vähän värintoistoa, mutta tarjoavat ihmisille miellyttävän säteilyn. Niitä käytettiin massiivisesti viime vuosisadan 30-luvulla. Matalapainelamppuja löytyy tänään, mutta ne korvataan edistyneemmillä natriumlampuilla, joita me käsittelemme yksityiskohtaisemmin.

Korkea paine (NLVD)

NLVD: n korkea hyötysuhde on tehnyt niistä johtajan muiden kaasupurkausvalonlähteiden joukossa. Tällaisten lamppujen valoteho saavuttaa 150 lumenia / watt. He voivat työskennellä jopa 28500 tuntia. Totta, niiden käyttöiän lopussa heidän valoteho heikkenee ja väri muuttuu spektrin punaiselle puolelle.

Monien parametrien osalta NLVD ylittää kylmähehkua lähettävien loistelamppujen ja paljon sähköä kuluttavien metallihalidilamppujen laadun. Nykyaikaisten sähköisten valonlähteiden joukossa on vähän valaisimia, jotka voivat tehdä natriumlampusta kilpailun arvoisen.

Edut ja haitat

Natriumlamppujen edut ovat seuraavat:

• putkimaisten lamppujen kannattavuus;
• pitkä käyttöaika;
• sähköparametrien stabiilisuus melkein koko käyttöiän ajan;
• lämpimät natriumsäteilyn sävyt (ks Kuva 3);
• melko laaja lämpötila-alue, jossa natriumlamput toimivat vakaasti - -60 - +40 astetta.

Valitettavasti on haittoja, jotka rajoittavat NLVD: n soveltamisalaa:

• ärsyttävä vilkkuvan valon taajuus;
• hitaus kytkettynä päälle;
• NLVD: n räjähtävyys;
• elohopeapitoisuus useimmissa malleissa;
• resonanssisäteily heikkenee käytön aikana;
• energiankulutuksen kasvu lähellä käyttöiän loppua;
• tarve käyttää liitäntälaitteita lamppujen kytkemiseen.

Liitäntälaitteet ovat joskus melunlähteitä ja kuluttavat jopa 60 prosenttia virrankulutuksesta. Ne vaativat myös ylimääräistä huoltoa.

Huolimatta yllä mainituista haitoista, joillakin alueilla, joilla valonlähteen värintoisto ei ole merkittävä, NLVD: n käyttö on erittäin hyödyllistä ja joissakin tapauksissa yksinkertaisesti korvaamattomia.

Soveltamisala

Valaisinlaitteiden keltaoranssi valo on miellyttävä silmälle, mutta sen monokromaattisuus vaimentaa sisustusvärien värit. Siksi natriumlamppuja ei käytetä asuintiloissa päävalaisimina. Ne voivat toimia vain koristevalaistuksen osina.

Kuvio 3 näyttää kuvan tällaisesta taustavalosta:

Tutkimukset ovat osoittaneet, että keltaisella luminesenssilla on taipumus vaikuttaa myönteisesti kasvien kehitykseen. Samanaikaisesti niiden kasvu kiihtyy ja tuottavuus kasvaa. Kesällä kasvillisuus saa tällaisen valaistuksen auringonvalosta. Kasvihuoneissa, joissa kasvatetaan vihanneksia talvella, auringonvalo ei selvästikään riitä. NLVD on ihanteellinen näihin tarkoituksiin (ks kuva 4).

Natriumlamppujen käyttö kasvihuoneiden valaistamiseen ei vain lisää tuottavuutta, vaan myös säästää energiaa.

Kiinnitä huomiota natriumlamppujen yksiväriseen valoon. Kasvien vaimennettu väri osoittaa, että melkein kaikki lamppujen valo kuluttaa klorofyllin tuotantoon.

Monokromaattisuus on erittäin hyödyllinen katuvalaistuksessa. Tällainen valo ei ole hajallaan sumussa. Katuvalojen käyttö moottoritievalaistukseen voi parantaa liikenneturvallisuutta. Puistoalueet ja NLVD-pohjaiset katuvalaistuksella varustetut polut, joilla on keltainen valonspektri, lisäävät lomailijoiden mukavuutta yöllä.

Harvemmin sellaisia ​​valaisimia käytetään teollisuustiloissa (yleensä varastoissa), samoin kuin mainoskyltien ja koristeiden suunnittelussa.

yhteys

Koska polttimen palamiseen vaaditaan korkea pulssijännite (joskus jopa 1000 V), tämä vaikeuttaa natriumlamppujen johdotusta. Meidän on käytettävä lisävarusteita. NLVD-liitäntälaitteita on kahta tyyppiä: EMR (sähkömagneettinen) ja liitäntälaitteita (elektroninen).

IZU on kytketty rinnakkain lamppupiiriin ja kuristimet on kytketty sarjaan, joskus pulssisytytyslaitteen kautta.

Kuvio 6 näyttää NLVD: n yhteyden.

Kiinnitä huomiota siihen, kuinka kaasu (kuristin) ja IZU ovat kytkettyinä.

Huomaa, että itsekytkemistä varten sinun on noudatettava vaatimusta: johtimen pituus induktorista lampun kantaan ei saa olla yli 100 cm.

Jotkut ulkomaiset valmistajat toimittavat markkinoille natriumvalaisimia, joissa on integroidut käynnistyslaitteet lampun lampussa.

Turvallisuutta ja hävittämistä koskevat näkökohdat

Natriumlamppujen toiminnan riskit liittyvät korkeaan paineeseen ja lämpötilaan polttimen sisällä. Jopa pullon pinta kuumenee 100 ° C: seen ja voi aiheuttaa palovammoja, jos sitä käsitellään huolimattomasti. On mahdollista, että pullo räjähtää kuumien kaasujen vaikutuksesta, joka karkaa polttimesta.

Tuhoutumisen seurauksilta suojaamiseksi valmistetaan valaisimia, joissa valaisimet ovat paksun lasin takana. Kiinnitä huomiota suunnitteluun katuvalaisimet (Fig. 5).

Koska elohopeaa on natriumlampuissa, niiden hävittämiselle sovelletaan erityisvaatimuksia. Käytettyjä laitteita ei saa hävittää roskakoriin. Ne on lähetettävä erityisyrityksille hävittämistä ja käsittelyä varten.

Video artikkelin lisäksi