- dispositivi di illuminazione che utilizzano coppie di metalli come sostanza attiva. A differenza delle altre due classi di dispositivi bit. Ad esempio, le lampade al mercurio utilizzano lo scarico nei gas, emettono una famiglia di apparecchi di illuminazione in cui i composti metallici diventano la sostanza di lavoro.
Caratteristiche principali delle lampade a scarica di sodio
Si ritiene che le lampadine al sodio abbiano la più alta emissione luminosa, il che implica una notevole efficienza. I prodotti sono caratterizzati, tra le altre cose, da una lunga durata. Durante il funzionamento, l'emissione luminosa diminuisce leggermente. I parametri di funzionamento( lampade ad alta pressione) dipendono poco dalla temperatura ambiente( il surriscaldamento è escluso da un design correttamente implementato).Le lampadine al sodio sono richieste per l'illuminazione stradale. Ci sono seri inconvenienti:
- Resa del colore non troppo affidabile( valori dei coefficienti - 25).Questo è stato a lungo considerato il limite principale per l'uso delle lampade a scarica nella vita di tutti i giorni. Estremamente pessimo aspetto con una simile illuminazione della pelle umana.
- Lo scarico nel vapore di sodio è inerente alla pulsazione profonda, che porta a un rapido affaticamento visivo. L'effetto sfarfallio è dannoso per il sistema nervoso e diversi aspetti della salute umana. Il fenomeno menzionato è spiegato dall'inerzia completa dell'arco nel vapore di sodio: la luminescenza segue la legge della tensione applicata( in una rete, solitamente una sinusoide a 50 Hz).
- Man mano che si consuma la risorsa della vita, il consumo energetico della lampada al sodio aumenta gradualmente e aumenta del 40% rispetto all'originale.
- Il dispositivo di avviamento del sodio è ingombrante( occupa molto spazio) ed è caratterizzato da grandi perdite( fino al 60% dell'energia totale consumata).
- La presenza di uno starter di partenza predetermina un coefficiente di trasmissione a bassa potenza( fino a 0,35).Ciò richiede un solido blocco di condensatori di compensazione per eliminare la parte reattiva.
Dispositivo di illuminazione
Quanto sopra spiega l'uso di lampadine al sodio principalmente per l'illuminazione notturna, in particolare oggetti non residenziali: negozi, magazzini, stazioni ferroviarie. Inoltre - per depositi, autostrade, strutture architettoniche. La luce gialla di una lampada al sodio a bassa pressione consente a una persona di distinguere le parti con un'intensità di radiazione relativamente bassa, attraversando in modo eccellente la nebbia in condizioni climatiche avverse. La specificità specificata consente di creare sulla base dei dispositivi descritti una varietà di installazioni di segnali.
Alcuni degli svantaggi di cui sopra possono essere eliminati utilizzando reattori elettronici di tipo inverter. Questo riduce il consumo di energia, a causa dell'assenza di uno starter iniziale, il fattore di potenza raggiunge 0,95.Naturalmente, la massa del ballast elettronico è piccola. Questo è noto a una persona che conosce i vantaggi delle lampade a LED e a scarica con filo Edison E27.Tutta l'elettronica qui si inserisce nel seminterrato.
La durata di vita delle lampade al sodio ad alta pressione varia tra 12 e 28 mila ore. Questo è un valore competitivo, in termini di giorni lavorativi è 4 - 9,5 anni. A poco a poco, la caduta di tensione attraverso le lampade aumenta a un tasso di 1-5 V all'anno. Che cosa diventa una causa che provoca fallimento.
Il matraccio a bulbo a bassa pressione è generalmente cilindrico. Per i prodotti ad alta pressione, a volte è fungo con un riflettore interno o ellissoidale. In quest'ultimo caso, gli spettri di emissione sono graduati in potenza: per i suoi valori medi, la pressione nel pallone è massima, spiegando la suddetta divisione. Le caratteristiche spettrali sono influenzate dalla tensione di rete( se non è utilizzato il reattore elettronico).La vita utile e l'ampiezza sono fondamentali: un aumento o una diminuzione della tensione del solo 5% porta ad un forte invecchiamento del prodotto.
Per i consumatori ordinari, le lampade con resa cromatica migliorata sono di interesse. Il rapporto prodotto corrispondente raggiunge 83, che è riconosciuto come un indicatore eccellente. Ad esempio, per le lampadine a LED, i valori tipici sono 70 o più.Questi ultimi sono usati massicciamente nella vita di tutti i giorni, pochi si troveranno a desiderare di lamentarsi di tali parametri. E data l'efficienza delle lampadine al sodio, crediamo che i dispositivi diventeranno un degno concorrente per altre famiglie di dispositivi di illuminazione. Funzionamento della lampada
Il principio di funzionamento delle lampade al sodio
In un pallone sigillato si creano le condizioni per l'evaporazione del sodio. Per ottenere luce, vengono utilizzate le linee D a 589 e 589,6 nm. Le lampade al sodio arrivano in alta e bassa pressione. Secondo la classificazione generalmente accettata, è, rispettivamente, da 30.000 a 1 milione di Pa e da 0.1 a 10.000 Pa. Tale situazione è sorta sulla base di lunghe ricerche sulle specificità del discarico.
È stato stabilito che la massima emissione luminosa è osservata a pressioni di 0,2 e 10.000 Pa. Le prime lampade al sodio, create nel 1931 da Marcello Pirani, funzionano sul primo estremo della funzione nell'intervallo specificato a una densità di corrente di 0,1 - 0,5 A per centimetro quadrato. Le condizioni più favorevoli per l'emissione di luce sono raggiunte a temperature della fase liquida nell'intervallo di 270 - 300 gradi Celsius( la temperatura della base è almeno il doppio più bassa).Lampade che funzionano a una pressione di 0,2 Pa, più efficienti.
Il secondo estremo viene raggiunto riscaldando ulteriormente il vapore. A temperature di 650 - 750 gradi Celsius. Le lampade al sodio ad alta pressione non possono essere create per molto tempo. La difficoltà era la mancanza di un materiale adatto per il pallone. Solo le ceramiche di alluminio sono riuscite a resistere all'assalto di un ambiente aggressivo a temperature superiori a 1000 gradi( 1300 - 1400 gradi Celsius).I materiali artificiali hanno dato molto all'umanità, che è stata menzionata indirettamente nella rivista sui circuiti elettrici. Lampade al sodio a bassa pressione
Le lampade a bassa pressione
sono estremamente efficaci. Le suddette lunghezze d'onda diventano dominanti, ma lontane dalle sole nello spettro di emissione. Nelle lampade a bassa pressione, la maggior parte delle linee si trova nella regione della sensibilità dell'occhio. Ciò significa che la luce è il più luminosa possibile. In altre parole, le lampade a bassa pressione hanno un'efficienza interessante.
Nei modelli di laboratorio, l'efficienza raggiunge il 50-60%.Di conseguenza, la potenza luminosa sale a 400 lm / W( il limite teorico per il livello attuale della tecnologia è di 500 lm / W).
Per confronto. La lampadina a LED EKF da 9 W( analogo a un filamento da 75 W) fornisce un flusso di 830 lm. La figura è considerata un buon indicatore del risparmio energetico. Sebbene l'efficienza luminosa, non è difficile da indovinare, è "solo" 92 lm / W.Diventa chiaro quanto siano efficaci le lampade al sodio a bassa pressione, inventate molto tempo fa, nel 1931.
In pratica, si devono fare sacrifici( le lampadine Philips sono ancora buone e raggiungono un'efficienza luminosa di 133-178 lm / W).La temperatura del pallone sale ai 270-300 gradi Celsius richiesti a causa di misure speciali per l'isolamento termico( se il raggio del pallone supera il massimo effettivo) e un po 'di aumento della corrente di funzionamento all'ottimale. Di conseguenza, l'efficienza dei prodotti reali rilasciati per la vendita di massa non raggiunge i limiti sopra indicati. Ma rimane elevato, così che i bulbi di sodio sono chiamati ad alta efficienza energetica.
L'isolamento termico a volte è integrato con altre misure. La giacca riflettente dei materiali semiconduttori trasmette l'utile irraggiamento giallo, ma riflette l'infrarosso all'interno. La temperatura interna aumenta ulteriormente. Ma il design della lampada al sodio è più complicato. L'accensione dell'arco
è facilitata dall'aggiunta di alcuni neon e argon. Ciò riduce notevolmente la tensione sviluppata dal conducente. A causa della presenza di impurità, il vetro del matraccio non assorbe l'argon. Il raggio della lampada è leggermente superiore a quello ottimale ed è di 15-25 mm. Il catodo di ossido è solitamente bifilare o marcato( sinterizzato dalla polvere).Il tungsteno attivato da metalli alcalini( alcalino-terrosi) viene utilizzato come materiale.
Lampada a bassa pressione
Lampade al sodio ad alta pressione
Oltre a gas di sodio, vapori di mercurio e tensione di riduzione dello xeno( fino a 2-4 kV) vengono aggiunti alla miscela di gas. La pressione nel pallone è nell'intervallo da 4 a 14 kPa.È facile notare che, secondo la classificazione generale delle lampade a scarica, questo intervallo si riferisce alla bassa pressione: per le lampade al sodio superiori a 14 kPa, questo parametro non aumenta. L'intervallo di 4 - 14 kPa è posto nello scarico di forte pressione.
La massima efficienza è di circa 10 kPa. La pressione parziale del vapore di sodio è un decimo o il ventesimo del totale. Altri rappresentano mercurio e xeno. La pressione di quest'ultimo( in forma fredda) è 2,6 kPa. Se si usa una miscela di neon e argon per ridurre la tensione di accensione, l'emissione luminosa della lampada al sodio si riduce di un quarto.
Nello spettro delle lampade al sodio ad alta pressione, oltre alle linee D, vi è attività nella parte blu-verde dello spettro. A causa di ciò, la tonalità data non è gialla, ma dorata( la temperatura del colore nel gap caldo è 2000 K).L'indice di resa cromatica( massimo a 2500 K) può essere aumentato aumentando la pressione parziale del vapore di sodio e il diametro del matraccio. Allo stesso tempo, l'emissione luminosa è quasi dimezzata e la vita utile è ridotta. C'è un aumento della temperatura del colore. Alla luce dei risultati negativi sopra descritti, tali misure sono raramente utilizzate.
Le ceramiche di alluminio sono utilizzate come materiale per le lampadine. Il normale vetro di silicato non è adatto, i vapori di sodio subiscono una reazione chimica sotto l'influenza di temperature considerevoli. I composti formati sono stabili e la muffola si annerisce notevolmente entro pochi minuti dall'avvio del funzionamento del prodotto. I cambiamenti sono irreversibili, sotto l'azione di forti pressioni c'è una probabilità di completa distruzione del vetro.
Le ceramiche policristalline e un monocristallo tubolare con spessori di parete da 0,5 a 1 mm sono ugualmente resistenti all'azione di un mezzo aggressivo fino a una temperatura di 1600 K, con qualche margine rispetto al punto ottimale. Ceramics rileva una discreta trasmittanza di radiazioni nell'intervallo visibile, che occupa il 30% dell'energia consumata dalla lampada al sodio.
Le temperature estreme richiedono un design di input speciale. Realizzati in niobio con una piccola( 1%) miscela di zirconio, sono sigillati all'ingresso del pallone con un cemento speciale in vetro( capace di resistere alle condizioni aggressive specificate).La lega, così sofisticata nella composizione, è stata scelta per un motivo. I progettisti hanno trovato un materiale il cui coefficiente di espansione termica è vicino alla ceramica. Di conseguenza, è possibile evitare deformazioni alle giunture e alle cuciture. La stessa idea è usata nei serramenti metallici.È noto che il coefficiente di dilatazione termica dell'alluminio è vicino ai valori del vetro.
La pressione della lampada di sodio è inerzia intrinseca. Alla prima accensione la luce è gialla e monocromatica. A poco a poco, il prodotto entra in modalità con un'espansione simultanea dello spettro emesso. Per riaccendere l'arco, il gas si raffredda, impiegando 2-3 minuti. Per non superare le temperature di esercizio, è necessario escludere il riflesso della radiazione sul pallone. Altrimenti, la lampada al sodio non si surriscalda.
