Natriumlamper: design, driftsprinsipp, typer, anvendelse

Designene til de første lysene var ganske primitive. De besto av to elektroder, mellom hvilke en lysbueutladning brant. Det var to betydelige ulemper ved disse designene: på grunn av utbrenthet trengte elektrodene konstant justering, og strålingsspekteret fanget en betydelig del av ultrafiolett stråling. Derfor okkuperte glødelamper og senere natriumlamper veldig raskt nisjene sine i belysningen av rom og gater.

I rettferdighet må jeg si at selv disse lysenhetene fortsatt konkurrerer med merker av mer økonomiske LED-lamper.

Men det er områder der bruk av natriumpærer vil være prioritert i lang tid fremover. Optimismen tilfører en høy fluks utladelamper, driftsvarighet og indikatorer med høy effektivitet for disse enhetene.

Design og prinsipp for drift

Handlingen til natriumutladningslampen er basert på egenskapen til natriumdamp, som er i stand til å avgi monokromatisk sterkt lys i det guloransje spekteret. Dette gassformige stoffet er innkapslet i en spesiell kolbe (rør) kalt en brenner. Siden natriumdamp oppvarmet til høy temperatur virker aggressivt på glassoverflater, røret laget av mer stabile stoffer - borosilikatglass eller polykrystallinsk aluminiumoksyd (avhengig av type lampe).

På hver side av brenneren er elektroder designet for å lage lysbueutladninger som varmer natriumdamp. Denne designen ligger i en vakuumglaskolbe som slutter med en gjenget base.

Det er riktig å merke seg at det er to typer slike lysanordninger: NLND (lavt trykk) og NLVD (høyt trykk). Utformingen beskrevet ovenfor gir en generell ide om konstruksjon av natriumutladningslamper av begge typer. Disse lampene har forskjellig utforming av brennere og arbeidsdamptrykk inne i rørene.

I natriumlamper med lavt trykk overstiger ikke verdien 0,2 Pa, og i NLVD - omtrent 10 kPa. Tilsvarende er arbeidstemperaturene for natriumdamp også forskjellige: 270–300 ° С for NLND og 650–750 ° С i høytrykksbrennere. Av dette er det klart at NLVD-brennerne har ganske høye nivåer av lysstrøm, det vil si at de lyser ganske lyst.

Det er ikke noe overraskende i det faktum at natriumlamper med høyt trykk gradvis fortrengte lysarmaturer av NLND-typen fra markedet. Selv om lysspekteret som tilsvarer lavt trykk er mer behagelig for øyet, ga NLND-brennere plass til kraftigere modeller med ganske høy lysutslipp.

Under denne omstendigheten vil vi fokusere på lamper av NLVD-typen. Utformingen av en slik lyskilde er vist på figur 1. Her er et diagram av en rørformet lampe DNaT.

Tallene indikerer:

• 1 - ekstern kolbe;
• 2 - forniklet base;
• 3 - kontaktplater;
• 4 - gassutladningsrør (brenner);
• 5 - molybdenelektroder;
• 6 - natriumdamp blandet med inerte gasser (argon eller xenon);
• 7 - natriumamalgam;
• 8 - forseglet niobinngang;
• 9 - metallledere;
• 10 - molybdenplater;
• 11 - getters (getters).

I fig. 2 viser et bilde av en natriumlampe av denne typen.

Kolber med natriumlamper er sylindriske (som i figur 2), elliptiske, belagt innvendig med et tynt lag med lysspredende stoff (DNaS). De kan være frostet (DNaMT) eller inneholde en speilrefleks ved siden av brenneren (DNaZ).

Handlingsprinsipp.

Tenningen til natriumlampebrenneren kommer fra en elektrisk lysbue som oppstår mellom elektrodene. I den elektriske utladningskanalen dannes en strøm av ladede partikler fra natriumdamp. Strengt tatt er inne i gassutladningsrøret ikke rent natrium, men en blanding av gasser. For bedre lysbuen kan du tilsette argon eller xenon eller kvikksølvdamp.

Kvikksølvfrie armaturer eksisterer allerede i dag. De har en mer kompleks design så langt, men utviklingen pågår og de vil antagelig en dag erstatte konvensjonelle kvikksølvlamper.

Etter at en høy pulsspenning er påført katodene, oppstår antenning av NLVD. En stund lyser lampen svakt. Etter omtrent 7 til 10 minutter, etter at natriumdampen har varmet opp til driftstemperatur, går lampen i maksimal lyseffektmodus.

Prinsippet om drift ligner driften av kvikksølvlamper, men for å slå på en armatur fylt med natriumdamp, er det nødvendig med en høyere spenningspuls enn å slå på DRL. Etter oppvarming av brenneren må pulstrømmene være begrenset. Derfor, for denne type lysarmaturer, utviklet NLVD-produsenter spesielle forkoblinger med innebygde pulsantenningsenheter. Uten bruk av en IZU er det umulig å tenne en natriumlampe ved å koble den direkte til det elektriske nettverket.

Klassifisering av natriumlamper

Som nevnt ovenfor, er natriumlamper av to typer: NLND og NLVD. De kan også klassifiseres etter type kolbe, etter sammensetning av urenheter og strålekraft. Siden damptrykket av natrium direkte påvirker lampens lysutbytte, vil vi kort gjennomgå armaturene nøyaktig i denne parameteren.

Lavtrykk (NLND)

Den første dukket opp NLND (lavt trykk i brenneren). De gir liten fargegjengivelse, men har et behagelig strålingsspekter for mennesker. De ble massivt brukt på 30-tallet av det forrige århundre. Lavtrykkslamper finnes i dag, men de erstattes av mer avanserte natriumlamper, som vi vil dvele mer i detalj.

Høytrykk (NLVD)

Den høye effektiviteten til NLVD har gjort dem til ledende blant andre lyskilder fra gassutladning. Lyslyseffektiviteten til slike lamper når 150 lumen / watt. De kan jobbe opptil 28500 timer. Riktignok reduseres lyseffekten ved slutten av levetiden, og fargen skifter til den røde siden av spekteret.

For en rekke parametere overgår NLVD kvaliteten på lysrør som avgir kald glød og metallhalogenlamper som bruker mye strøm. Blant moderne elektriske lyskilder er det få armaturer som kan gjøre en natriumlampe konkurransedyktig.

Fordeler og ulemper

Fordelene med natriumlamper er som følger:

• lønnsomhet av rørformede lamper;
• lang sikt av drift;
• stabilitet av elektriske parametere over nesten hele levetiden;
• varme nyanser av natriumstråling (se Fig. 3);
• et ganske bredt temperaturområde når natriumlamper fungerer stabilt - fra –60 til +40 grader celsius.

Dessverre er det ulemper som begrenser omfanget av NLVD:

• den irriterende frekvensen av flimrende lys;
• treghet når den er slått på;
• eksplosivitet av NLVD;
• tilstedeværelsen av kvikksølvinnhold i de fleste modeller;
• resonansstråling svekkes under drift;
• økning i strømforbruk som nærmer seg slutten av levetiden;
• behovet for å bruke forkoblinger for tilkobling av lamper.

Forkoblinger er noen ganger en kilde til støy og bruker opptil 60% av strømforbruket. De krever også ekstra vedlikehold.

Til tross for tilstedeværelsen av de ovennevnte ulempene, er bruken av NLVD i noen områder der fargegjengivelsen av lyskilden ikke er vesentlig fordelaktig, og i noen tilfeller ganske enkelt uerstattelig.

Bruksområde

Det gul-oransje lyset på belysningsenhetene er behagelig for øyet, men monokromatikken demper fargene på interiørfargene. Derfor brukes ikke natriumlamper i boliglokaler som hovedbelysningsapparat. De kan bare tjene som elementer i dekorativ belysning.

Figur 3 viser et bilde av en slik bakgrunnsbelysning.:

Studier har vist at gul luminescens har en tendens til å påvirke utviklingen av planter. Samtidig intensiveres veksten deres, og produktiviteten øker. Om sommeren får vegetasjonen slik belysning fra sollys. Men i drivhusene der grønnsaker dyrkes om vinteren, er sollys tydeligvis ikke nok. NLVD er ideell for disse formålene (se figur 4).

Bruken av natriumlamper for å tenne drivhus øker ikke bare produktiviteten, men sparer også energi.

Vær oppmerksom på monokromatisk lys fra natriumlamper. Plantenes dempede farge indikerer at nesten alt lyset fra lampene blir brukt på produksjon av klorofyll.

Monokromatisk er veldig nyttig i gatelys. Slikt lys er ikke spredt i tåken. Bruk av gatelys for motorveisbelysning kan forbedre trafikksikkerheten. Parksoner og stier med gatebelysning basert på NLVD, som har et gult lysspekter, øker komforten for ferierende om natten.

Mindre vanlig blir slike armaturer brukt i industrilokaler (vanligvis i lager), samt i utforming av reklameskilt og dekorasjoner.

forbindelse

Siden en høy pulsspenning (noen ganger opptil 1000 V) er nødvendig for å sette brenneren i brann, kompliserer dette kablingen til natriumlamper. Vi må bruke tilleggsutstyr. Forkoblinger for NLVD er av to typer: EMR (elektromagnetisk) og forkoblinger (elektronisk).

IZU er koblet parallelt med lampekretsen, og choker kobles i serie, noen ganger gjennom en pulset tenningsinnretning.

Figur 6 viser tilkoblingen til NLVD.

Vær oppmerksom på hvordan gassen (forkoblingen) og IZU er koblet sammen.

Vær oppmerksom på at for selvtilkobling må du oppfylle kravet: ledningslengden fra induktoren til lampeunderlaget må ikke overstige 100 cm.

Noen utenlandske produsenter leverer natriumbelysningsapparater med integrerte startenheter i lampen pære til markedet.

Hensyn til sikkerhet og avhending

Risiko ved drift av natriumlamper er forbundet med høyt trykk og temperatur inne i brenneren. Selv overflaten på kolben varmer opp til 100 ° C og kan forårsake brannskader hvis den er uforsiktig håndtert. Det er en mulighet for at kolben sprenger under påvirkning av varme gasser som slipper ut fra brenneren.

For å beskytte mot konsekvensene av ødeleggelse lages lamper der lampene er bak tykt glass. Vær oppmerksom på designet gatelysarmaturer (Fig. 5).

På grunn av tilstedeværelsen av kvikksølv i natriumlamper, gjelder spesielle krav for avhending. Brukte apparater må ikke kastes i søpla. De må sendes til spesielle foretak for avhending og behandling.

Video i tillegg til artikkelen