Lâmpadas de sódio - dispositivos de iluminação que usam pares de metais como substância de trabalho. Ao contrário das outras duas classes de dispositivos bit. Por exemplo, as lâmpadas de mercúrio usam a descarga de gases, emitem uma família de luminárias onde os compostos metálicos se tornam a substância de trabalho.
Principais características das lâmpadas de descarga de sódio
Acredita-se que as lâmpadas de sódio tenham a maior emissão de luz, o que implica uma eficiência impressionante. Os produtos são caracterizados, entre outras coisas, por uma longa vida útil. Durante a operação, a saída de luz diminui ligeiramente. Os parâmetros operacionais( lâmpadas de alta pressão) dependem pouco da temperatura ambiente( o superaquecimento é excluído por um projeto implementado corretamente).Lâmpadas de sódio estão em demanda para iluminação pública. Existem sérios inconvenientes:
- Representação de cores não muito confiável( valores de coeficiente - 25).Esta tem sido considerada a principal limitação para o uso de lâmpadas de descarga na vida cotidiana. Extremamente mal parecido com uma pele humana de iluminação semelhante.
- A descarga de vapor de sódio é inerente à pulsação profunda, o que leva a uma rápida fadiga visual. O efeito de cintilação é prejudicial ao sistema nervoso e a vários aspectos da saúde humana. O fenômeno mencionado é explicado pela completa inércia do arco em vapor de sódio - a luminescência segue a lei da voltagem aplicada( em uma rede, geralmente uma sinusóide de 50 Hz).
- À medida que o uso do recurso de vida é consumido, o consumo de energia da lâmpada de sódio aumenta gradualmente e aumenta em 40% em relação ao original.
- O reator de partida de sódio é volumoso( ocupa muito espaço) e é caracterizado por grandes perdas( até 60% do total de energia consumida).
- A presença de um estrangulamento inicial predetermina um coeficiente de transmissão de baixa potência( até 0,35).Isso requer um bloco sólido de capacitores de compensação para eliminar a parte reativa.
Dispositivo de iluminação
O exposto acima explica o uso de lâmpadas de sódio principalmente para iluminação noturna, em particular, objetos não residenciais: lojas, armazéns, estações ferroviárias. Além disso - para armazéns, rodovias, estruturas arquitetônicas. A luz amarela de uma lâmpada de sódio de baixa pressão permite a uma pessoa distinguir partes com uma intensidade de radiação relativamente baixa, passando excelentemente pela neblina em condições de mau tempo. A especificidade especificada permite criar, com base nos dispositivos descritos, uma variedade de instalações de sinal.
Algumas das desvantagens acima podem ser eliminadas usando balastros eletrônicos do tipo inversor. Isso reduz o consumo de energia, devido à ausência de um arranque inicial, o fator de potência chega a 0,95.Naturalmente, a massa do reator eletrônico é pequena. Isto é conhecido por uma pessoa que conhece os benefícios das lâmpadas de LED e descarga com fio Edison E27.Todos os eletrônicos aqui se encaixam no porão.
A vida útil das lâmpadas de sódio de alta pressão varia entre 12 e 28 mil horas. Este é um valor competitivo, em termos de dias úteis é de 4 a 9,5 anos. Gradualmente, a queda de tensão nas lâmpadas aumenta a uma taxa de 1 a 5 V por ano. O que se torna uma causa provocando falha.
O frasco de baixa pressão é geralmente cilíndrico. Para produtos de alta pressão, às vezes é cogumelo com um refletor interno ou elipsoidal. Neste último caso, os espectros de emissão são graduados em potência: para seus valores médios, a pressão no frasco é máxima, explicando a divisão acima. As características espectrais são afetadas pela tensão da rede( se o reator eletrônico não for usado).A vida útil e a amplitude são críticas: um aumento ou diminuição na tensão de apenas 5% leva a um envelhecimento acentuado do produto.
Para consumidores comuns, lâmpadas com melhor reprodução de cores são de interesse. A proporção do produto correspondente atinge 83, o que é reconhecido como um excelente indicador. Por exemplo, para lâmpadas LED, os valores típicos são 70 ou mais. Estes últimos são usados maciçamente na vida cotidiana, poucos serão encontrados que desejem reclamar sobre tais parâmetros. E, dada a eficiência das lâmpadas de sódio, acreditamos que os dispositivos se tornarão um concorrente valioso para outras famílias de dispositivos de iluminação. Operação da lâmpada
O princípio de operação das lâmpadas de sódio
Em um frasco selado, as condições são criadas para a evaporação do sódio. Para obter luz, linhas D em 589 e 589.6 nm são usadas. Lâmpadas de sódio vêm em alta e baixa pressão. De acordo com a classificação geralmente aceita, é, respectivamente, de 30.000 a 1 milhão de Pa e de 0.1 a 10.000 Pa. Tal situação surgiu com base na longa pesquisa sobre as especificidades da descarga.
Foi estabelecido que a saída máxima de luz é observada a pressões de 0,2 e 10.000 Pa. As primeiras lâmpadas de sódio, criadas em 1931 por Marcello Pirani, funcionam no primeiro extremo da função dentro do intervalo especificado a uma densidade de corrente de 0,1 - 0,5 A por centímetro quadrado. As condições mais favoráveis para a emissão de luz são obtidas em temperaturas da fase líquida na faixa de 270 - 300 graus Celsius( a temperatura da base é pelo menos duas vezes menor).Lâmpadas operando a uma pressão de 0,2 Pa, mais eficiente.
O segundo extremo é atingido por aquecimento adicional do vapor. A temperaturas de 650 - 750 graus Celsius. Lâmpadas de sódio de alta pressão não podem ser criadas por um longo tempo. A dificuldade foi a falta de um material adequado para o frasco. Somente as cerâmicas de alumínio conseguiram suportar o ataque de um ambiente agressivo a temperaturas acima de 1000 graus( 1300 - 1400 graus Celsius).Os materiais artificiais deram muita humanidade, o que foi indiretamente mencionado na revisão de Circuitos Elétricos. Lâmpadas de sódio de baixa pressão
As lâmpadas de baixa pressão
são extremamente eficazes. Os comprimentos de onda acima se tornam dominantes, mas longe dos únicos no espectro de emissão. Nas lâmpadas de baixa pressão, a maioria das linhas está na região da sensibilidade do olho. Isso significa que a luz é tão brilhante quanto possível. Em outras palavras, lâmpadas de baixa pressão têm uma eficiência atraente.
Em modelos de laboratório, a eficiência chega a 50-60%.Como resultado, a saída de luz sobe para 400 lm / W( o limite teórico para o nível atual de tecnologia é de 500 lm / W).
Para comparação. O bulbo LED de 9W EKF( análogo de um filamento de 75 W) fornece um fluxo de 830 lm. O valor é considerado um bom indicador de economia de energia. Embora a eficiência da luz, não seja difícil de adivinhar, é "apenas" 92 lm / W.Torna-se claro como lâmpadas de sódio de baixa pressão, inventadas há muito tempo, em 1931.
Na prática, é preciso fazer sacrifícios( as lâmpadas Philips ainda são boas e atingem uma eficácia luminosa de 133-178 lm / W).A temperatura do frasco sobe para os 270-300 graus Celsius exigidos devido a medidas especiais para isolamento térmico( se o raio do frasco exceder o máximo eficaz) e algum aumento na corrente de operação para o ótimo. Como resultado, a eficiência dos produtos reais liberados para venda em massa não atinge os limites acima. Mas permanece elevado, de modo que os bulbos de sódio são chamados de eficientes energeticamente.
O isolamento térmico é algumas vezes complementado por outras medidas. O revestimento refletivo de materiais semicondutores transmite a radiação amarela útil, mas reflete o interior infravermelho. A temperatura no interior aumenta ainda mais. Mas o design da lâmpada de sódio é mais complicado. O disparo do arco
é facilitado pela adição de um pouco de néon e argônio. Isso reduz muito a voltagem desenvolvida pelo motorista. Devido à presença de impurezas, o frasco de vidro não absorve o argônio. O raio da lâmpada é ligeiramente maior que o ideal e é de 15 a 25 mm. O cátodo de óxido é geralmente bifilar ou rotulado( sinterizado a partir de pó).O tungstênio ativado por metais alcalinos( alcalino-terrosos) é usado como material.
Lâmpada de baixa pressão
Lâmpadas de sódio de alta pressão
Além de gás de sódio, vapor de mercúrio e ignição de baixa voltagem( até 2-4 kV) são adicionados à mistura de gás. A pressão no frasco está na faixa de 4 a 14 kPa.É fácil notar que, de acordo com a classificação geral das lâmpadas de descarga, essa faixa se refere à baixa pressão, para as lâmpadas de sódio acima de 14 kPa, esse parâmetro não aumenta. O intervalo de 4 - 14 kPa é colocado na descarga de pressão forte.
A eficiência máxima é de cerca de 10 kPa. A pressão parcial do vapor de sódio é um décimo ou vigésimo do total. Outros são responsáveis pelo mercúrio e xenônio. A pressão do último( em forma de frio) é de 2,6 kPa. Se uma mistura de neon e argônio for usada para reduzir a tensão de ignição, a saída de luz da lâmpada de sódio é reduzida em um quarto.
No espectro de lâmpadas de sódio de alta pressão, além das linhas D, há atividade na parte azul-verde do espectro. Devido a isso, a tonalidade dada não é amarela, mas dourada-branca( a temperatura de cor no intervalo quente é de 2000 K).O índice de restituição de cor( máximo a 2500 K) pode ser aumentado aumentando a pressão parcial do vapor de sódio e o diâmetro do frasco. Ao mesmo tempo, a saída de luz é quase reduzida pela metade e a vida útil é reduzida. Há um aumento na temperatura de cor. Tendo em vista os resultados negativos descritos acima, tais medidas são raramente utilizadas.
As cerâmicas de alumínio são usadas como material do bulbo. O vidro de silicato normal é inadequado, os vapores de sódio sofrem uma reação química sob a influência de uma temperatura considerável. Os compostos formados são estáveis e o frasco escurece perceptivelmente dentro de alguns minutos após o início da operação do produto. As mudanças são irreversíveis, sob a ação de forte pressão, há uma probabilidade de destruição completa do vidro.
Cerâmicas policristalinas e um cristal monocristalino com espessuras de parede de 0,5 a 1 mm são igualmente resistentes à ação de um meio agressivo até uma temperatura de 1600 K, com alguma margem em relação ao ponto ótimo. Cerâmica detecta uma transmissão decente de radiação na faixa visível, que ocupa 30% da energia consumida pela lâmpada de sódio.
As temperaturas extremas exigem um design de entrada especial. Feitos de nióbio com uma pequena( 1%) mistura de zircônio, são selados na entrada do frasco com cimento de vidro especial( capaz de suportar as condições agressivas especificadas).A liga, de composição tão sofisticada, foi escolhida por um motivo. Designers encontraram um material cujo coeficiente de expansão térmica está próximo da cerâmica. Como resultado, é possível evitar deformações nas juntas e costuras. A mesma ideia é usada em esquadrias de metal. Sabe-se que o coeficiente de expansão térmica do alumínio está próximo dos valores do vidro.
A pressão da lâmpada de sódio é inércia inerente. Na primeira ignição, a luz é amarela e monocromática. Gradualmente, o produto entra no modo com uma expansão simultânea do espectro emitido. Para reacender o arco, o gás esfria, levando de 2 a 3 minutos. Para não exceder as temperaturas de operação, é necessário excluir a reflexão de radiação no frasco. Caso contrário, a lâmpada de sódio falha por superaquecimento.
