Natrio lempos: dizainas, veikimo principas, tipai, pritaikymas

Pirmųjų žibintų dizainas buvo gana primityvus. Juos sudarė du elektrodai, tarp kurių degė lanko iškrova. Šie dizainai turėjo du reikšmingus trūkumus: dėl perdegimo elektrodus reikėjo nuolat reguliuoti, o radiacijos spektras užfiksavo didelę ultravioletinės spinduliuotės dalį. Todėl kaitrinės lempos, o vėliau ir natrio lempos labai greitai užėmė savo nišas kambarių ir gatvių apšvietime.

Sąžiningai turiu pasakyti, kad net šie apšvietimo įtaisai vis dar konkuruoja su ekonomiškesnių LED lempų prekės ženklais.

Tačiau yra sričių, kuriose natrio lempučių naudojimas ilgą laiką bus prioritetas. Optimizmas prideda didelį srautą išlydžio lempos, šių prietaisų veikimo trukmė ir aukšto efektyvumo rodikliai.

Konstrukcija ir veikimo principas

Natrio išlydžio lempos veikimas pagrįstas natrio garų savybėmis, gebančiomis skleisti monochromatinę ryškią šviesą geltonai oranžiniame spektre. Ši dujinė medžiaga yra uždaryta į specialią kolbą (vamzdelį), vadinamą degikliu. Kadangi iki aukšto temperatūros įkaitinti natrio garai agresyviai veikia stiklinius paviršius, vamzdelis pagaminti iš stabilesnių medžiagų - borosilikatinio stiklo arba polikristalinio aliuminio oksido (priklausomai nuo lempos tipas).

Kiekvienoje degiklio pusėje yra elektrodai, skirti sukurti lanko išlydžius, kurie kaitina natrio garus. Šis dizainas yra vakuuminėje stiklinėje kolboje, kurios pabaigoje yra srieginė bazė.

Čia tikslinga pažymėti, kad yra dviejų tipų tokie apšvietimo įtaisai: NLND (žemas slėgis) ir NLVD (aukštas slėgis). Aukščiau aprašytas dizainas pateikia bendrą abiejų tipų natrio išlydžio lempų konstrukcijos idėją. Šios lempos skiriasi degiklių konstrukcija ir darbiniu garų slėgiu vamzdžių viduje.

Žemo slėgio natrio lempose jo vertė neviršija 0,2 Pa, o NLVD - apie 10 kPa. Atitinkamai, natrio garų darbo temperatūra taip pat skiriasi: 270–300 ° С NLND ir 650–750 ° С aukšto slėgio degikliuose. Iš to aišku, kad NLVD degikliuose yra gana didelis šviesos srautas, tai yra, jie šviečia gana ryškiai.

Nieko stebėtino tuo, kad aukšto slėgio natrio lempos iš rinkos pamažu išstūmė NLND tipo šviestuvus. Nors mažą slėgį atitinkantis šviesos spektras yra maloniau akiai, NLND degikliai užleido vietą galingesniems modeliams su gana didele šviesos sklaida.

Atsižvelgiant į šią aplinkybę, mes sutelksime dėmesį į NLVD tipo lempas. Tokio šviesos šaltinio konstrukcija parodyta 1 paveiksle. Čia yra vamzdinės lempos DNaT schema.

Skaičiai rodo:

• 1 - išorinė kolba;
• 2 - nikeliuotas pagrindas;
• 3 - kontaktinės plokštės;
• 4 - dujų išleidimo vamzdis (degiklis);
• 5 - molibdeno elektrodai;
• 6 - natrio garai, sumaišyti su inertinėmis dujomis (argonas arba ksenonas);
• 7 - natrio amalgama;
• 8 - uždarytas niobio įėjimas;
• 9 - metaliniai laidininkai;
• 10 - molibdeno plokštės;
• 11 - geteriai (geteriai).

Fig. 2 parodyta tokio tipo natrio lempos nuotrauka.

Natrio lempų kolbos yra cilindrinės (kaip 2 paveiksle), elipsės formos, padengtos plonu šviesą skleidžiančios medžiagos (DNaS) sluoksniu. Jie gali būti matiniai (DNaMT) arba šalia degiklio gali būti veidrodinis atšvaitas (DNaZ).

Veiksmo principas.

Natrio lempos degiklis užsidega dėl elektros lanko, kylančio tarp elektrodų. Elektros iškrovos kanale susidaro įkrautų dalelių srautas iš natrio garų. Griežtai tariant, dujų išleidimo vamzdžio viduje yra ne grynas natris, o dujų mišinys. Norėdami geriau užsidegti lanku, pridėkite argono, ksenono arba gyvsidabrio garų.

Šviestuvai be gyvsidabrio jau yra šiandien. Jų dizainas kol kas yra sudėtingesnis, tačiau plėtra vyksta ir greičiausiai kada nors jie pakeis įprastas gyvsidabrio lempas.

Po to, kai katodams taikoma aukšta impulsų įtampa, NLVD užsidega. Kurį laiką lempa šviečia silpnai. Maždaug po 7–10 minučių, natrio garams įšilus iki darbinės temperatūros, lempa pereina į maksimalų šviesos išėjimo režimą.

Veikimo principas yra panašus į gyvsidabrio lempų veikimą, tačiau norint įjungti šviestuvą, užpildytą natrio garais, reikalingas aukštesnės įtampos impulsas, nei norint įjungti DRL. Įkaitinus degiklį, impulsų srovės turi būti ribotos. Todėl tokio tipo šviestuvams NLVD gamintojai sukūrė specialius balastinius įtaisus su įmontuotais impulsinio uždegimo įtaisais. Nenaudojant IZU, neįmanoma uždegti natrio lempos, prijungus ją tiesiai prie elektros tinklo.

Natrio lempų klasifikacija

Kaip minėta aukščiau, natrio lempos yra dviejų tipų: NLND ir NLVD. Jie taip pat gali būti klasifikuojami pagal kolbos tipą, priemaišų sudėtį ir radiacijos galią. Kadangi natrio garų slėgis tiesiogiai veikia lempos šviesos srautą, trumpai apžvelgsime šviestuvus tiksliai pagal šį parametrą.

Žemas slėgis (NLND)

Pirmasis pasirodė NLND (žemas slėgis degiklyje). Jie suteikia mažai spalvų, bet turi malonų radiacijos spektrą žmonėms. Jie buvo masiškai naudojami praėjusio amžiaus 30-aisiais metais. Šiandien galima rasti žemo slėgio lempas, tačiau jas keičia pažangesnės natrio lempos, prie kurių mes gyvensime išsamiau.

Aukštas slėgis (NLVD)

Dėl didelio NLVD efektyvumo jie tapo lyderiu tarp kitų dujų išlydžio šviesos šaltinių. Tokių lempų šviesos efektyvumas siekia 150 liumenų / vatais. Jie gali dirbti iki 28500 valandų. Tiesa, pasibaigus jų eksploatacijai, šviesos srautas sumažėja, o spalva pasislenka į raudoną spektro pusę.

Dėl daugelio parametrų NLVD pralenkia liuminescencines lempas, skleidžiančias šaltą švytėjimą, ir metalo halogenido lempas, kurios sunaudoja daug elektros energijos. Tarp šiuolaikinių elektrinių šviesos šaltinių yra nedaug šviestuvų, kurie gali padaryti natrio lempą vertą konkurencijos.

Privalumai ir trūkumai

Natrio lempų pranašumai yra šie:

• vamzdinių lempų pelningumas;
• ilgalaikis veikimas;
• elektrinių parametrų stabilumas beveik per visą eksploatavimo laiką;
• šilti natrio spinduliuotės atspalviai (žr fig. 3);
• gana platus temperatūrų diapazonas, kuriame natrio lempos veikia stabiliai - nuo –60 iki +40 laipsnių Celsijaus.

Deja, yra trūkumų, kurie riboja NLVD taikymo sritį:

• erzinantis mirgėjimo dažnis;
• inercija įjungus;
• NLVD eksploatacija;
• gyvsidabrio kiekis daugelyje modelių;
• veikimo metu susilpnėja rezonansinė radiacija;
• padidėjęs energijos suvartojimas artėjant jo tarnavimo laikui;
• būtinybė naudoti lempų jungimo balastinius įtaisus.

Balastai kartais sukelia triukšmą ir sunaudoja iki 60% energijos. Jie taip pat reikalauja papildomos priežiūros.

Nepaisant minėtų trūkumų, kai kuriose vietose, kur šviesos šaltinis neturi reikšmingos spalvos, naudoti NLVD yra labai naudinga, o kai kuriais atvejais tiesiog nepakeičiama.

Taikymo sritis

Geltonai oranžinė apšvietimo prietaisų šviesa džiugina akis, tačiau jos monochromiškumas slopina interjero spalvas. Todėl gyvenamosiose patalpose natrio lempos nėra naudojamos kaip pagrindinis apšvietimo įtaisas. Jie gali tarnauti tik kaip dekoratyvinio apšvietimo elementai.

3 paveiksle parodyta tokio foninio apšvietimo nuotrauka:

Tyrimai parodė, kad geltona liuminescencija daro teigiamą įtaką augalų vystymuisi. Kartu suaktyvėja jų augimas, didėja produktyvumas. Vasarą augalija tokį apšvietimą gauna nuo saulės spindulių. Tačiau šiltnamiuose, kur žiemą auginamos daržovės, saulės šviesos aiškiai nepakanka. Šiems tikslams NLVD yra idealus (žr 4 pav.).

Natrio lempų naudojimas šiltnamių apšvietimui ne tik padidina našumą, bet ir taupo energiją.

Atkreipkite dėmesį į monochromatinę natrio lempų šviesą. Neregėta augalų spalva rodo, kad beveik visa lempų šviesa praleidžiama chlorofilo gamyboje.

Monochromiškumas yra labai naudingas gatvių apšvietime. Tokia šviesa nėra išsklaidyta rūke. Gatvių žibintų naudojimas užmiesčio apšvietimui gali pagerinti eismo saugumą. Parko zonos ir takai su gatvių apšvietimu pagal NLVD, kurių geltonos šviesos spektras padidina poilsiautojų patogumą naktį.

Rečiau tokie šviestuvai naudojami pramoninėse patalpose (dažniausiai sandėliuose), taip pat kuriant reklaminius ženklus ir dekoracijas.

Ryšys

Kadangi degikliui įjungti reikalinga aukšta impulsų įtampa (kartais iki 1000 V), tai apsunkina natrio lempų laidų sujungimą. Turime naudoti papildomą įrangą. Dviejų tipų NLVD balastai: EMR (elektromagnetiniai) ir balastiniai (elektroniniai).

IZU yra sujungti lygiagrečiai lempos grandinei, o droseliai yra sujungti nuosekliai, kartais per impulsinį uždegimo įtaisą.

6 paveiksle parodytas NLVD prijungimas.

Atkreipkite dėmesį į tai, kaip sujungtas droselis (balastas) ir IZU.

Atminkite, kad savarankiškai jungdamiesi turite laikytis reikalavimo: vielos ilgis nuo induktoriaus iki lempos pagrindo neturi viršyti 100 cm.

Kai kurie užsienio gamintojai rinkai tiekia natrio apšvietimo įtaisus su integruotais paleidimo įtaisais lemputės lemputėje.

Saugos ir šalinimo nuostatos

Natrio lempų veikimo rizika yra susijusi su aukštu slėgiu ir temperatūra degiklio viduje. Net kolbos paviršius įkaista iki 100 ° C ir, jei neatsargiai elgiamasi, gali nudegti. Yra tikimybė, kad kolba sprogs dėl karštų dujų, išeinančių iš degiklio.

Siekiant apsisaugoti nuo sunaikinimo padarinių, gaminamos lempos, kuriose lempos yra už storo stiklo. Atkreipkite dėmesį į dizainą gatvių apšvietimo įrenginiai (pav. 5).

Dėl natrio lempose esančio gyvsidabrio jų šalinimui taikomi specialūs reikalavimai. Panaudotų prietaisų negalima išmesti į šiukšliadėžes. Jie turi būti išsiųsti specialioms įmonėms šalinti ir perdirbti.

Vaizdo įrašas be straipsnio