Nātrija lampas: dizains, darbības princips, veidi, pielietojums

Pirmo gaismu dizains bija diezgan primitīvs. Tie sastāvēja no diviem elektrodiem, starp kuriem dega loka izlāde. Šajos dizainos bija divi nozīmīgi trūkumi: izdegšanas dēļ elektrodiem bija nepieciešama pastāvīga pielāgošana, un radiācijas spektrs uztvēra ievērojamu ultravioletā starojuma daļu. Tāpēc kvēlspuldzes un vēlāk nātrija lampas ļoti ātri ieņēma savas nišas telpu un ielu apgaismojumā.

Godīgi sakot, jāsaka, ka pat šīs apgaismes ierīces joprojām konkurē ar ekonomiskāku LED spuldžu zīmoliem.

Bet ir jomas, kurās nātrija spuldžu izmantošana būs prioritāte vēl ilgu laiku. Optimisms palielina plūsmu gāzizlādes spuldzes, šo ierīču darbības ilgums un augstas efektivitātes rādītāji.

Dizains un darbības princips

Nātrija izlādes lampas darbība balstās uz nātrija tvaiku īpašībām, kas dzeltenoranžā spektrā spēj izstarot monohromatisku spilgtu gaismu. Šī gāzveida viela ir ievietota speciālā kolbā (mēģenē), ko sauc par degli. Tā kā nātrija tvaiki, kas uzsildīti līdz augstā temperatūrā, agresīvi iedarbojas uz stikla virsmām, caurule izgatavoti no stabilākām vielām - borsilikāta stikla vai polikristāliska alumīnija oksīda (atkarībā no luktura tips).

Katrā degļa pusē ir elektrodi, kas izveidoti, lai izveidotu loka izlādes, kas silda nātrija tvaikus. Šis dizains ir ievietots vakuuma stikla kolbā, kas beidzas ar vītņotu pamatni.

Šeit ir lietderīgi atzīmēt, ka pastāv divu veidu šādas apgaismes ierīces: NLND (zems spiediens) un NLVD (augsts spiediens). Iepriekš aprakstītais dizains dod vispārēju priekšstatu par abu veidu nātrija izlādes spuldžu uzbūvi. Šīs lampas atšķiras ar degļu dizainu un darba tvaika spiedienu caurulēs.

Zema spiediena nātrija lampās tā vērtība nepārsniedz 0,2 Pa, bet NLVD - apmēram 10 kPa. Attiecīgi atšķiras arī nātrija tvaiku darba temperatūra: 270–300 ° С NLND un 650–750 ° С augstspiediena degļos. No tā ir skaidrs, ka NLVD degļiem ir diezgan augsts gaismas plūsmas līmenis, tas ir, tie spīd diezgan spilgti.

Nekas pārsteidzošs nav fakts, ka augstspiediena nātrija lampas no tirgus pakāpeniski izspieda NLND tipa apgaismes ķermeņus. Lai arī zemajam spiedienam atbilstošais gaismas spektrs ir patīkamāks acīm, NLND degļi padevās jaudīgākiem modeļiem ar diezgan augstu gaismas emisiju.

Ņemot vērā šo apstākli, mēs koncentrēsies uz NLVD tipa lampām. Šāda gaismas avota dizains ir parādīts 1. attēlā. Šeit ir cauruļveida lampas DNaT diagramma.

Cipari norāda:

• 1 - ārējā kolba;
• 2 - niķelēta pamatne;
• 3 - kontakta plāksnes;
• 4 - gāzes izlādes caurule (deglis);
• 5 - molibdēna elektrodi;
• 6 - nātrija tvaiki, kas sajaukti ar inertajām gāzēm (argons vai ksenons);
• 7 - nātrija amalgama;
• 8 - noslēgtā niobija ievade;
• 9 - metāla vadītāji;
• 10 - molibdēna plāksnes;
• 11 - getteri (getteri).

Att. 2 ir parādīts šāda veida nātrija lampas fotoattēls.

Nātrija lampu kolbas ir cilindriskas (kā parādīts 2. attēlā), eliptiskas, iekšpusē pārklātas ar plānu gaismas izkliedējošas vielas (DNaS) kārtu. Tās var būt sasalušas (DNaMT) vai arī tām var būt spoguļa atstarotājs blakus degli (DNaZ).

Darbības princips.

Nātrija lampas degļa aizdegšanās notiek no elektriskā loka, kas rodas starp elektrodiem. Elektriskās izlādes kanālā veidojas uzlādētu daļiņu straume no nātrija tvaikiem. Stingri sakot, gāzes izlādes caurules iekšpusē nav tīrs nātrijs, bet gan gāzu maisījums. Lai panāktu labāku loka aizdegšanos, pievienojiet argona vai ksenona vai dzīvsudraba tvaikus.

Mūsdienās jau pastāv gaismekļi, kas nesatur dzīvsudrabu. Viņiem līdz šim ir sarežģītāks dizains, taču attīstība notiek un, iespējams, kādu dienu viņi aizstās parastās dzīvsudraba lampas.

Pēc tam, kad katodi ir pakļauti lielam impulsa spriegumam, notiek NLVD aizdedze. Kādu laiku lampa vāji spīd. Apmēram pēc 7 līdz 10 minūtēm pēc nātrija tvaiku sasilšanas līdz darba temperatūrai lampa pārslēdzas maksimālās gaismas izvadīšanas režīmā.

Darbības princips ir līdzīgs dzīvsudraba lampu darbībai, taču, lai ieslēgtu gaismu, kas piepildīts ar nātrija tvaikiem, ir nepieciešams augstāks sprieguma impulss nekā ieslēgšanai DRL. Pēc degļa sildīšanas ir jāierobežo impulsu strāvas. Tāpēc šāda veida apgaismes ķermeņiem NLVD ražotāji izstrādāja īpašus balastus ar iebūvētām impulsa aizdedzes ierīcēm. Neizmantojot IZU, nav iespējams iedegt nātrija lampu, pievienojot to tieši elektriskajam tīklam.

Nātrija lampu klasifikācija

Kā minēts iepriekš, nātrija lampas ir divu veidu: NLND un NLVD. Tos var klasificēt arī pēc kolbas veida, piemaisījumu sastāva un starojuma jaudas. Tā kā nātrija tvaika spiediens tieši ietekmē luktura gaismas izlaidi, īsi apskatīsim gaismekļus precīzi šajā parametrā.

Zems spiediens (NLND)

Pirmais parādījās NLND (zems spiediens degli). Tie nodrošina zemu krāsu atveidojumu, bet tiem ir patīkams starojuma spektrs cilvēkiem. Tos masveidā izmantoja pagājušā gadsimta 30. gados. Zema spiediena lampas var atrast šodien, taču tās aizstāj ar modernākām nātrija lampām, pie kurām mēs pakavēsimies sīkāk.

Augstspiediens (NLVD)

Augstā NLVD efektivitāte ir padarījusi tos par līderiem starp citiem gāzizlādes gaismas avotiem. Šādu lampu gaismas efektivitāte sasniedz 150 lūmenus / vatu. Viņi var strādāt līdz 28500 stundām. Patiesībā, pēc kalpošanas laika beigām to gaismas jauda samazinās, un krāsa mainās uz spektra sarkano pusi.

Vairākiem parametriem NLVD pārspēj dienasgaismas spuldžu kvalitāti, kas izstaro aukstu mirdzumu, un metāla halogenīdu lampas, kas patērē daudz elektrības. Starp mūsdienu elektriskajiem gaismas avotiem ir maz gaismekļu, kas var padarīt nātrija lampu par konkurences vērtu.

Priekšrocības un trūkumi

Nātrija lampu priekšrocības ir šādas:

• cauruļveida lampu rentabilitāte;
• ilgs darbības laiks;
• elektrisko parametru stabilitāte gandrīz visā ekspluatācijas laikā;
• nātrija starojuma siltās nokrāsas (sk att. 3);
• diezgan plašs temperatūru diapazons, pie kura nātrija lampas darbojas stabili - no –60 līdz +40 grādiem pēc Celsija.

Diemžēl ir trūkumi, kas ierobežo NLVD darbības jomu:

• kaitinošās gaismas mirgošanas frekvence;
• inerce, ieslēdzot;
• NLVD eksplozivitāte;
• dzīvsudraba satura klātbūtne lielākajā daļā modeļu;
• darbības laikā vājina rezonanses starojums;
• enerģijas patēriņa pieaugums, tuvojoties tā kalpošanas beigām;
• nepieciešamība lampu savienošanai izmantot balastus.

Balasti dažreiz rada troksni un patērē līdz 60% no enerģijas patēriņa. Viņiem nepieciešama arī papildu apkope.

Neskatoties uz iepriekšminētajiem trūkumiem, dažās vietās, kur gaismas avota krāsu atveidojums nav nozīmīgs, NLVD izmantošana ir ļoti izdevīga un dažos gadījumos vienkārši neaizvietojama.

Pielietojuma joma

Apgaismošanas ierīču dzelteni oranžā gaisma ir patīkama acīm, bet tās monohromatiskums slāpē interjera krāsu toņus. Tādēļ dzīvojamajās telpās nātrija lampas netiek izmantotas kā galvenā apgaismojuma ierīce. Tie var kalpot tikai kā dekoratīvā apgaismojuma elementi.

3. attēlā parādīts šāda fona apgaismojuma fotoattēls:

Pētījumi liecina, ka dzeltenai luminiscencei ir labvēlīga ietekme uz augu attīstību. Tajā pašā laikā to izaugsme pastiprinās, un produktivitāte palielinās. Vasarā veģetācija šādu apgaismojumu saņem no saules gaismas. Bet siltumnīcās, kur ziemā audzē dārzeņus, saules staru acīmredzami nepietiek. NLVD ir ideāli piemērots šiem mērķiem (sk attēls 4).

Nātrija lampu izmantošana siltumnīcu apgaismošanai ne tikai palielina produktivitāti, bet arī ietaupa enerģiju.

Pievērsiet uzmanību nātrija lampu monohromatiskajai gaismai. Augu apslāpētā krāsa norāda, ka gandrīz visa lampu gaisma tiek tērēta hlorofila ražošanai.

Ielu apgaismojumā ļoti noder monohromatiskums. Šāda gaisma nav izkliedēta miglā. Ielas gaismu izmantošana lielceļu apgaismošanai var uzlabot satiksmes drošību. Parku zonas un celiņi ar ielu apgaismojumu, pamatojoties uz NLVD, kuriem ir dzeltens gaismas spektrs, palielina atpūtnieku ērtības naktī.

Retāk šādi gaismekļi tiek izmantoti rūpniecības telpās (parasti noliktavās), kā arī reklāmas zīmju un rotājumu noformēšanā.

Savienojums

Tā kā degļa aizdegšanai ir nepieciešams augsts impulsa spriegums (dažreiz līdz 1000 V), tas sarežģī nātrija lampu vadu uzstādīšanu. Mums ir jāizmanto papildu aprīkojums. NLVD balasti ir divu veidu: EMR (elektromagnētiski) un balasti (elektroniski).

IZU ir savienoti paralēli lampas ķēdei, un droseles ir savienotas virknē, dažreiz caur impulsa aizdedzes ierīci.

6. attēlā parādīts NLVD savienojums.

Pievērsiet uzmanību tam, kā ir savienots droseļvārsts (balasts) un IZU.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka, lai izveidotu savienojumu ar sevi, jums jāievēro prasība: stieples garums no induktora līdz lampas pamatnei nedrīkst pārsniegt 100 cm.

Daži ārvalstu ražotāji tirgū piegādā nātrija apgaismes ierīces ar integrētām ieslēgšanas ierīcēm lampas spuldzē.

Drošības un utilizācijas apsvērumi

Nātrija lampu darbības riski ir saistīti ar augstu spiedienu un temperatūru degļa iekšpusē. Pat kolbas virsma sakarst līdz 100 ° C un, neuzmanīgi rīkojoties, var izraisīt apdegumus. Pastāv iespēja, ka kolba plīsīsies karstu gāzu ietekmē, kas izkļūs no degļa.

Lai pasargātu no iznīcināšanas sekām, tiek izgatavotas lampas, kurās lampas atrodas aiz bieza stikla. Pievērsiet uzmanību dizainam ielu apgaismes ķermeņi (att. 5).

Sakarā ar to, ka nātrija lampās ir dzīvsudrabs, to iznīcināšanai piemēro īpašas prasības. Lietotas ierīces nedrīkst izmest atkritumu tvertnēs. Tie jānosūta īpašiem uzņēmumiem iznīcināšanai un pārstrādei.

Video papildus rakstam