מנורות נתרן: תכנון, עיקרון הפעולה, סוגים, יישום

העיצובים של האורות הראשונים היו פרימיטיביים למדי. הם כללו שתי אלקטרודות שביניהן נשר פריקת קשת. היו שני חסרונות משמעותיים בעיצובים אלה: בגלל שחיקה, האלקטרודות היו זקוקות להתאמה מתמדת, וספקטרום הקרינה תפס חלק משמעותי מהקרינה האולטרה סגולה. לפיכך, מנורות ליבון, ומאוחר יותר מנורות נתרן, העסיקו במהירות את נישותיהם בתאורת חדרים ורחובות.

למען ההגינות, אני חייב לומר שגם מכשירי התאורה הללו עדיין מתחרים במותגים של מנורות לד חסכוניות יותר.

אך ישנם אזורים שבהם השימוש בנורות נתרן יהיה בראש סדר העדיפויות לאורך זמן רב. האופטימיות מוסיפה שטף גבוה מנורות פריקהמשך הפעולה ומדדי יעילות גבוהה של מכשירים אלה.

תכנון ועקרון הפעולה

פעולת מנורת פריקת הנתרן מבוססת על תכונה של אדי נתרן, המסוגלת לפלוט אור בהיר מונוכרומטי בספקטרום הצהוב-כתום. חומר גזי זה מוקף בבקבוק מיוחד (צינור) הנקרא צורב. מכיוון שאדי נתרן המחומם לטמפרטורה גבוהה פועל באגרסיביות על משטחי זכוכית, הצינור עשוי מחומרים יציבים יותר - זכוכית בורוסיליקט או אלומינה פוליק קריסטלית (תלוי סוג המנורה).

מכל צד של המבער נמצאות אלקטרודות המיועדות ליצור פריקות קשת המחממות אדי נתרן. עיצוב זה שוכן בבקבוק זכוכית ואקום המסתיים בבסיס מושחל.

ראוי לציין כאן כי ישנם שני סוגים של מכשירי תאורה כאלה: NLND (לחץ נמוך) ו- NLVD (לחץ גבוה). העיצוב שתואר לעיל נותן מושג כללי על בניית מנורות פריקה נתרן משני הסוגים. מנורות אלה נבדלות זו מזו בעיצוב המבערים ובלחץ האדי העובד בתוך הצינורות.

במנורות נתרן בלחץ נמוך הערך שלה אינו עולה על 0.2 פ"א, וב- NLVD - כ -10 kPa. בהתאמה, גם טמפרטורות העבודה של אדי נתרן שונים זו מזו: 270–300 ° С עבור NLND ו- 650–750 ° С במבערי לחץ גבוה. מכאן ברור שלמבערבי NLVD יש רמות די גבוהות של שטף אור, כלומר, הם מאירים די בהירים.

אין שום דבר מפתיע בעובדה שמנורות נתרן בלחץ גבוה סילקו בהדרגה גופי תאורה מסוג NLND מהשוק. למרות שספקטרום האור המתאים ללחץ נמוך נעים לעין יותר, מבערי NLND פינו את מקומם לדגמים חזקים יותר עם פליטת אור גבוהה למדי.

בהתחשב בנסיבות אלה, נתמקד במנורות מסוג NLVD. העיצוב של מקור אור כזה מוצג באיור 1. להלן תרשים של מנורה צינורית DNaT.

המספרים מצביעים על:

• 1 - בקבוק חיצוני;
• 2 - בסיס מצופה ניקל;
• 3 - צלחות מגע;
• 4 - צינור פריקת גז (צורב);
• 5 - אלקטרודות מוליבדן;
• 6 - אדי נתרן מעורבבים עם גזים אינרטיים (ארגון או קסנון);
• 7 - נתרן אמלגם;
• 8 - קלט ניוביום אטום;
• 9 - מוליכי מתכת;
• 10 - צלחות מוליבדן;
• 11 - Getters (Getters).

באיור. 2 מראה תמונה של מנורת נתרן מסוג זה.

צלוחיות של מנורות נתרן גליליות (כמו באיור 2), אליפטיות, מצופות בפנים בשכבה דקה של חומר המפזר אור (DNaS). הם יכולים להיות חלביים (DNaMT) או להכיל מחזירי מראה ליד המבער (DNaZ).

עקרון הפעולה.

הצתה של מבער מנורת הנתרן מגיעה מקשת חשמלית המתעוררת בין האלקטרודות. בערוץ הפריקה החשמלית נוצר זרם של חלקיקים טעונים מאדי נתרן. באופן קפדני, בתוך צינור פריקת הגז אין נתרן טהור, אלא תערובת של גזים. לקבלת הצתה טובה יותר של קשת הוסף ארגון או קסנון או אדי כספית.

תאורת מנורות נטולות כספית קיימות כבר היום. יש להם עיצוב מורכב יותר עד כה, אך הפיתוח נמשך והם כנראה יחליפו יום אחד מנורות כספית קונבנציונאליות.

לאחר הפעלת מתח דופק גבוה על הקתודות, מתרחשת הצתה של ה- NLVD. לזמן מה המנורה מאירה באפלוליות. לאחר כ 7 עד 10 דקות, לאחר שאדי הנתרן התחמם לטמפרטורת ההפעלה, המנורה עוברת למצב תפוקת אור מקסימלי.

עיקרון הפעולה דומה להפעלת מנורות כספית, אך כדי להדליק מכשיר תאורה מלא באדי נתרן, נדרש דופק מתח גבוה יותר מאשר להדליק. DRL. לאחר חימום המבער, יש להגביל את זרמי הדופק. לפיכך, עבור גופי תאורה מסוג זה פיתחו יצרני NLVD נטלים מיוחדים עם התקני הצתה דופק מובנים. ללא שימוש ב- IZU, אי אפשר להצית מנורת נתרן על ידי חיבור ישירות לרשת החשמל.

סיווג מנורות נתרן

כפי שצוין לעיל, מנורות נתרן הן משני סוגים: NLND ו- NLVD. ניתן גם לסווג אותם לפי סוג הבקבוק, לפי הרכב הזיהומים וכוח הקרינה. מכיוון שלחץ האדים של נתרן משפיע ישירות על תפוקת האור של המנורה, אנו נסקור בקצרה את המנורות בדיוק בפרמטר זה.

לחץ נמוך (NLND)

הראשון הופיע NLND (לחץ נמוך במבער). הם מספקים עיבוד צבע נמוך, אך הם בעלי ספקטרום קרינה נעים לבני אדם. הם שימשו מאסיבי בשנות השלושים של המאה החולפת. ניתן למצוא מנורות בלחץ נמוך כיום, אך הן מוחלפות במנורות נתרן מתקדמות יותר עליהן נשתהה ביתר פירוט.

לחץ גבוה (NLVD)

היעילות הגבוהה של ה- NLVD הפכה אותם למובילים בקרב מקורות אור אחרים המפרקים גז. היעילות הזוהרת של מנורות כאלה מגיעה ל 150 לומן / וואט. הם יכולים לעבוד עד 28500 שעות. נכון, בסוף חיי השירות שלהם תפוקת האור שלהם פוחתת, והצבע עובר לצד האדום של הספקטרום.

למספר פרמטרים, NLVD עולה על איכות המנורות הפלורוסנטיות הפולטות זוהר קר ומנורות הליד מתכת שצורכות חשמל רב. בין מקורות אור חשמליים מודרניים ישנם מעט מאוד תאורות אשר יכולות להפוך מנורת נתרן ראויה לתחרות.

יתרונות וחסרונות

היתרונות של מנורות נתרן הם כדלקמן:

• הרווחיות של מנורות צינוריות;
• טווח פעולה ארוך;
• יציבות של פרמטרים חשמליים כמעט לאורך כל חיי השירות;
• גוונים חמים של קרינת נתרן (ראה תאנה. 3);
• מגוון רחב למדי של טמפרטורות בהן מנורות נתרן פועלות ביציבות - בין -60 ל- +40 מעלות צלזיוס.

למרבה הצער, ישנם חסרונות המגבילים את היקף ה- NLVD:

• התדר המעצבן של האור המהבהב;
• אינרציה כאשר מופעלת;
• פיצוץ של NLVD;
• הימצאות תוכן כספית ברוב הדגמים;
• קרינה התהודה נחלשת במהלך הפעולה;
• עלייה בצריכת החשמל לקראת סוף חיי השירות שלה;
• הצורך להשתמש נטל לחיבור מנורות.

נטל נטען הוא לפעמים מקור לרעש וצורך עד 60% מצריכת החשמל. הם גם דורשים תחזוקה נוספת.

למרות נוכחות החסרונות לעיל, באזורים מסוימים בהם עיבוד הצבע של מקור האור אינו משמעותי, השימוש ב- NLVD מועיל מאוד, ובמקרים מסוימים פשוט בלתי ניתן להחלפה.

תחום היישום

האור הצהוב-כתום של מכשירי התאורה נעים לעין, אך המונוכרומטיות שלו מעורפלת את צבעי צבעי הפנים. לפיכך, מנורות נתרן אינן משמשות בחדרי מגורים כמכשיר התאורה העיקרי. הם יכולים לשמש רק כאלמנטים של תאורה דקורטיבית.

איור 3 מראה תמונה של תאורה אחורית כזו:

מחקרים הראו כי הזוהר הצהוב נוטה להשפיע לטובה על התפתחות הצמחים. במקביל, צמיחתם מתעצמת, והפרודוקטיביות עולה. בקיץ הצמחייה מקבלת תאורה כזו מאור השמש. אך בחממות בהן מגדלים ירקות בחורף, אור השמש אינו מספיק. NLVD מתאים באופן אידיאלי למטרות אלה (ראה איור 4).

השימוש במנורות נתרן לתאורת חממות לא רק מגביר את הפרודוקטיביות, אלא גם חוסך אנרגיה.

שימו לב לאור המונוכרומטי של מנורות נתרן. הצבע העמום של הצמחים מעיד שכמעט כל האור מהמנורות מבוזבז על ייצור כלורופיל.

מונוכרומטיות מועילה מאוד בתאורת רחוב. אור כזה אינו מפוזר בערפל. השימוש בפנסי רחוב לתאורת כבישים יכול לשפר את בטיחות התנועה. אזורי פארק ושבילים עם תאורת רחוב על בסיס NLVD, שיש להם ספקטרום אור צהוב, מגבירים את נוחות הנופשים בלילה.

פחות נפוץ, מנורות כאלה משמשות בחצרים תעשייתיים (לרוב במחסנים), כמו גם בעיצוב שלטי פרסום וקישוטים.

חיבור

מכיוון שנדרש מתח דופק גבוה (לעיתים עד 1000 וולט) בכדי להעלות את המבער, הדבר מסבך את החיווט של מנורות נתרן. עלינו להשתמש בציוד נוסף. נטל ל NLVD הם משני סוגים: EMR (אלקטרומגנטית) ונטל (אלקטרוניים).

IZU מחוברים במקביל למעגל המנורה, וחונקים מחוברים בסדרות, לפעמים דרך מכשיר הצתה פועם.

איור 6 מראה את הקשר של ה- NLVD.

שימו לב לחיבור בין המצערת (נטל) ו- IZU.

לתשומת לבך, לצורך חיבור עצמי, עליך לעמוד בדרישה: אורך החוט מהמשרן לבסיס המנורה לא יעלה על 100 ס"מ.

חלק מהיצרנים הזרים מספקים מכשירי תאורה נתרן עם התקני התחלה משולבים בנורת המנורה לשוק.

שיקולי בטיחות ופינוי

הסיכונים בהפעלת מנורות נתרן קשורות ללחץ וטמפרטורה גבוהים בתוך המבער. אפילו פני הבקבוק מחוממים ל 100 מעלות צלזיוס ועלולים לגרום לכוויות אם מטפלים בזהירות. קיימת אפשרות שהבקבוק יתפוצץ בהשפעת גזים חמים שברחו מהמבער.

על מנת להגן מפני השלכות ההרס מיוצרים מנורות בהן המנורות עומדות מאחורי זכוכית עבה. שימו לב לעיצוב גופי תאורה לרחוב (איור. 5).

בשל נוכחות כספית במנורות נתרן, חלות דרישות מיוחדות לסילוקן. אסור להשליך מכשירים משומשים לפחי אשפה. יש לשלוח אותם לארגונים מיוחדים לצורך סילוקם ועיבודם.

וידאו בנוסף למאמר