Lampy sodowe - urządzenia oświetleniowe wykorzystujące pary metali jako substancję roboczą.W przeciwieństwie do dwóch innych klas urządzeń bitowych. Na przykład lampy rtęciowe wykorzystują wyładowanie w gazach, emitują rodzinę opraw oświetleniowych, w których związki metali stają się substancjami roboczymi.
Główne cechy wyładowczych lamp sodowych
Uważa się, że żarówki sodowe mają najwyższą wydajność świetlną, co implikuje imponującą wydajność.Produkty charakteryzują się między innymi długą żywotnością.Podczas pracy strumień świetlny nieznacznie się zmniejsza. Parametry pracy( lampy wysokoprężne) w niewielkim stopniu zależą od temperatury otoczenia( przegrzanie jest wykluczone przez prawidłowo zaimplementowaną konstrukcję).Żarówki sodowe są popyt na oświetlenie uliczne. Istnieją poważne wady:
- Niezbyt dokładne odwzorowanie kolorów( wartości współczynników - 25).Od dawna uważane jest za główne ograniczenie stosowania lamp wyładowczych w życiu codziennym. Niezwykle zły wygląd z podobną oświetleniem ludzkiej skóry.
- Wyładowanie w parze sodu jest nieodłączne w głębokiej pulsacji, co prowadzi do szybkiego zmęczenia wzrokowego. Efekt migotania jest szkodliwy dla układu nerwowego i kilku aspektów zdrowia ludzkiego. Wymienione zjawisko tłumaczy się całkowitą bezwładnością łuku w parze sodowej - luminescencja przebiega zgodnie z prawem przyłożonego napięcia( w sieci, zwykle sinusoidę 50 Hz).
- Ponieważ zużycie zasobów życiowych jest zużywane, zużycie energii lampy sodowej stopniowo rośnie i wzrasta o 40% w stosunku do oryginału.
- Rozrusznik rozruchowy sodu jest nieporęczny( zajmuje dużo miejsca) i charakteryzuje się dużymi stratami( do 60% całkowitej zużywanej energii).
- Obecność dławika rozruchowego predefiniuje współczynnik transmisji małej mocy( do 0,35).To wymaga solidnego bloku kondensatorów kompensacyjnych, aby wyeliminować część reaktywną.
Urządzenie oświetleniowe
Powyższe wyjaśnia zastosowanie żarówek sodowych głównie do oświetlenia nocnego, w szczególności obiektów niemieszkalnych: sklepów, magazynów, stacji kolejowych. Ponadto - do magazynów, autostrad, konstrukcji architektonicznych.Żółte światło niskociśnieniowej lampy sodowej pozwala na odróżnienie części o stosunkowo niskiej intensywności promieniowania, doskonale przechodzi przez mgłę w złych warunkach pogodowych. Określona specyficzność pozwala na tworzenie na podstawie opisanych urządzeń różnorodnych instalacji sygnałowych.
Niektóre z powyższych wad można wyeliminować za pomocą stateczników elektronicznych typu falownik. Zmniejsza to zużycie energii, ze względu na brak dławika rozruchowego, współczynnik mocy osiąga 0,95.Masa elektronicznego balastu jest oczywiście niewielka. Jest to znane osobie, która zna zalety lamp LED i wyładowczych z gwintem Edison E27.Cała elektronika mieści się w piwnicy.
Żywotność wysokoprężnych lamp sodowych waha się od 12 do 28 tysięcy godzin. Jest to wartość konkurencyjna, jeśli chodzi o dni robocze to 4 - 9,5 roku. Stopniowo spadek napięcia na lampach wzrasta z prędkością 1-5 V na rok. Co staje się przyczyną powodującą porażkę.
Kolba niskociśnieniowa jest zwykle cylindrycznaW przypadku produktów wysokociśnieniowych, czasami jest to grzyb z wewnętrznym odbłyśnikiem lub elipsoidalnym. W tym ostatnim przypadku widma emisji są klasyfikowane w mocy: dla swoich średnich wartości ciśnienie w kolbie jest maksymalne, wyjaśniając powyższy podział.Na charakterystykę spektralną ma wpływ napięcie sieciowe( jeśli nie jest używany statecznik elektroniczny).Żywotność i amplituda są krytyczne: wzrost lub spadek napięcia tylko o 5% prowadzi do gwałtownego starzenia się produktu.
Dla zwykłych konsumentów interesujące są lampy o ulepszonym odwzorowaniu kolorów. Odpowiedni stosunek produktu sięga 83, co jest uznawane za doskonały wskaźnik. Na przykład dla żarówek LED typowe wartości to 70 lub więcej. Te ostatnie są masowo wykorzystywane w życiu codziennym, niewielu znajdzie tych, którzy chcieliby narzekać na takie parametry. Biorąc pod uwagę wydajność żarówek sodowych, uważamy, że urządzenia staną się godnym konkurentem dla innych rodzin urządzeń oświetleniowych.
Działanie lampy
Zasada działania lamp sodowych
W uszczelnionej kolbie tworzone są warunki odparowania sodu. Aby uzyskać światło, wykorzystuje się linie D przy 589 i 589,6 nm. Lampy sodowe mają wysokie i niskie ciśnienie. Zgodnie z ogólnie przyjętą klasyfikacją wynosi ona odpowiednio od 30 000 do 1 miliona Pa i od 0,1 do 10 000 Pa. Taka sytuacja powstała na podstawie długich badań dotyczących specyfiki zrzutu.
Ustalono, że maksymalną moc światła obserwuje się przy ciśnieniach 0,2 i 10 000 Pa. Pierwsze lampy sodowe, stworzone w 1931 r. Przez Marcello Pirani, działają na pierwszym skraju funkcji w określonym przedziale przy gęstości prądu 0,1 - 0,5 A na centymetr kwadratowy. Najkorzystniejsze warunki emisji światła osiąga się w temperaturach fazy ciekłej w zakresie 270 - 300 stopni Celsjusza( temperatura podstawy jest co najmniej dwukrotnie niższa).Lampy działające przy ciśnieniu 0,2 Pa, bardziej wydajne.
Drugie ekstremum osiąga się przez dalsze ogrzewanie pary. W temperaturach 650 - 750 stopni Celsjusza. Wysokociśnieniowe lampy sodowe nie mogły powstać przez długi czas. Trudność polegała na braku odpowiedniego materiału na kolbę.Tylko ceramice aluminiowej udało się wytrzymać atak agresywnego środowiska w temperaturach powyżej 1000 stopni( 1300 - 1400 stopni Celsjusza).Sztuczne materiały dały człowiekowi wiele, co zostało pośrednio wspomniane w przeglądzie obwodów elektrycznych.
Lampy sodowe niskiego ciśnienia
Lampy niskiego ciśnienia są wyjątkowo skuteczne. Powyższe długości fal stają się dominujące, ale dalekie od jedynych w widmie emisyjnym. W lampach niskiego ciśnienia większość linii leży w obszarze czułości oka. Oznacza to, że światło jest tak jasne, jak to możliwe. Innymi słowy, lampy niskiego ciśnienia mają atrakcyjną wydajność.
W modelach laboratoryjnych wydajność osiąga 50-60%.W rezultacie moc światła wzrasta do 400 lm / W( teoretyczna granica dla obecnego poziomu technologii wynosi 500 lm / W).
Dla porównania.Żarówka LED 9W EKF( analogowa z żarnikiem 75 W) daje strumień 830 lm. Liczba ta jest uważana za dobry wskaźnik oszczędności energii. Chociaż sprawność świetlna, nie trudno zgadnąć, wynosi "tylko" 92 lm / W.Staje się jasne, jak efektywne są sodowe lampy niskiego ciśnienia, wynalezione dawno temu, w 1931 roku.
W praktyce trzeba poświęcić( żarówki Philips są nadal dobre i osiągają świetlistą skuteczność 133-178 lm / W).Temperatura kolby wzrasta do wymaganych 270-300 stopni Celsjusza dzięki specjalnym środkom do izolacji termicznej( jeśli promień kolby przekracza maksymalną efektywność) i pewnym zwiększeniu prądu roboczego do optimum. W rezultacie wydajność rzeczywistych produktów wprowadzanych do sprzedaży masowej nie osiąga powyższych limitów. Ale pozostaje podwyższony, dzięki czemu żarówki sodowe nazywane są energooszczędnymi.
Izolacja cieplna jest czasami uzupełniana innymi środkami. Odblaskowa kurtka z materiałów półprzewodnikowych przenosi użyteczne żółte promieniowanie, ale odbija podczerwień w środku. Temperatura wewnątrz wzrasta dalej. Ale konstrukcja lampy sodowej jest bardziej skomplikowana.
Wypalanie łuku jest ułatwione przez dodanie neonu i argonu. To znacznie zmniejsza napięcie wytwarzane przez kierowcę.Ze względu na obecność zanieczyszczeń szklanka kolby nie absorbuje argonu. Promień lampy jest nieco większy niż optymalny i wynosi 15-25 mm. Katoda tlenkowa jest zazwyczaj bifilarna lub znakowana( spiekana z proszku).Jako materiał stosowany jest wolfram aktywowany za pomocą metali alkalicznych( metali ziem alkalicznych).
Lampa niskiego ciśnienia
Wysokoprężne lampy sodowe
Oprócz gazu sodowego do mieszaniny gazów dodawane są pary rtęci i napięcie ksenonowe( do 2-4 kV).Ciśnienie w kolbie mieści się w zakresie od 4 do 14 kPa.Łatwo zauważyć, że zgodnie z ogólną klasyfikacją lamp wyładowczych, ten zakres odnosi się do niskiego ciśnienia. Dla lamp sodowych powyżej 14 kPa parametr ten nie wzrasta. Zakres 4 - 14 kPa jest umieszczony w wyładowaniu silnego nacisku.
Maksymalna wydajność wynosi około 10 kPa. Ciśnienie parowe pary sodu stanowi jedną dziesiątą lub dwudziestą całości. Inne stanowią rtęć i ksenon. Ciśnienie tego ostatniego( w niskiej temperaturze) wynosi 2,6 kPa. Jeżeli do obniżenia napięcia zapłonu stosuje się mieszaninę neonu i argonu, moc światła lampy sodowej zmniejsza się o jedną czwartą.
W spektrum wysokoprężnych lamp sodowych, oprócz linii D, występuje aktywność w niebiesko-zielonej części widma. W związku z tym dany odcień nie jest żółty, ale jest złotobiały( temperatura koloru w ciepłej szczelinie wynosi 2000 K).Współczynnik oddawania barw( maksimum przy 2500 K) można zwiększyć, zwiększając ciśnienie parcjalne pary sodu i średnicę kolby. W tym samym czasie strumień świetlny jest prawie zmniejszony o połowę, a żywotność ulega zmniejszeniu. Występuje wzrost temperatury koloru. Ze względu na opisane powyżej negatywne wyniki rzadko stosuje się takie środki.
Jako materiał żarowy stosuje się ceramikę aluminiową.Normalne szkło krzemianowe jest nieodpowiednie, opary sodu ulegają reakcji chemicznej pod wpływem znacznej temperatury. Utworzone związki są stabilne, a kolba wyraźnie wyczuwa się w ciągu kilku minut po rozpoczęciu pracy produktu. Zmiany są nieodwracalne, pod działaniem silnej presji istnieje prawdopodobieństwo całkowitego zniszczenia szkła.
Ceramika polikrystaliczna i rurowy monokryształ o grubości ścianek od 0,5 do 1 mm są jednakowo odporne na działanie agresywnego medium do temperatury 1600 K, z pewnym marginesem w stosunku do punktu optymalnego. Ceramika wykrywa przyzwoitą przepuszczalność promieniowania w zakresie widzialnym, który zajmuje 30% energii zużywanej przez lampę sodową.
Ekstremalne temperatury wymagają specjalnego projektu wejścia. Wykonane z niobu z małą( 1%) domieszką cyrkonu, są zamykane przy wejściu do kolby specjalnym szklanym cementem( zdolnym do wytrzymania określonych agresywnych warunków).Stop, tak wyrafinowany w składzie, został wybrany nie bez powodu. Projektanci znaleźli materiał, którego współczynnik rozszerzalności cieplnej jest bliski ceramice. W rezultacie możliwe jest uniknięcie odkształceń w połączeniach i szwach. Ten sam pomysł stosuje się w metalowych ramach okiennych. Wiadomo, że współczynnik rozszerzalności cieplnej aluminium jest zbliżony do wartości szkła.
Nacisk lampy sodowej jest naturalną bezwładnością.Przy pierwszym zapaleniu światło jest żółte i monochromatyczne. Stopniowo produkt wchodzi w tryb z równoczesnym rozszerzeniem emitowanego widma. Aby ponownie zapalić łuk, gaz ochładza się, zajmując 2-3 minuty. Aby nie przekroczyć temperatury roboczej, należy wykluczyć odbicie promieniowania na kolbie. W przeciwnym razie lampa sodowa nie przegrzewa się.
