Sodné žiarovky: konštrukcia, princíp činnosti, typy, použitie

Vzory prvých svetiel boli dosť primitívne. Pozostávali z dvoch elektród, medzi ktorými horel oblúkový výboj. V týchto konštrukciách boli dve významné nevýhody: v dôsledku vyhorenia si elektródy vyžadovali konštantné nastavenie a spektrum žiarenia zachytilo významnú časť ultrafialového žiarenia. Preto žiarovky a neskôr sodíkové výbojky veľmi rýchlo obsadili svoje výklenky pri osvetlení miestností a ulíc.

Popravde povedané, musím povedať, že aj tieto osvetľovacie zariadenia stále konkurujú značkám úspornejších LED žiaroviek.

Existujú však oblasti, v ktorých bude používanie sodíkových žiaroviek prioritou na dlhú dobu. Optimizmus pridáva vysoký tok výbojky, trvanie prevádzky a ukazovatele vysokej účinnosti týchto zariadení.

Dizajn a princíp činnosti

Činnosť sodíkovej výbojky je založená na vlastnostiach sodnej pary, ktorá je schopná vyžarovať monochromatické jasné svetlo v žltooranžovom spektre. Táto plynná látka je uzavretá v špeciálnej banke (skúmavke) nazývanej horák. Pretože sodná para zohriata na vysokú teplotu pôsobí agresívne na sklenené povrchy, trubica vyrobené zo stabilnejších látok - borosilikátové sklo alebo polykryštalický oxid hlinitý (podľa typ svietidla).

Na každej strane horáka sú elektródy určené na vytváranie oblúkových výbojov, ktoré zohrievajú sodné pary. Táto konštrukcia je umiestnená vo vákuovej sklenenej banke zakončenej závitovou základňou.

Je potrebné poznamenať, že tu existujú dva typy takýchto osvetľovacích zariadení: NLND (nízky tlak) a NLVD (vysoký tlak). Vyššie opísaná konštrukcia poskytuje všeobecnú predstavu o konštrukcii sodíkových výbojok oboch typov. Tieto žiarovky sa líšia v konštrukcii horákov a tlaku pracovných pár vo vnútri rúr.

V sodíkových výbojkách s nízkym tlakom jeho hodnota nepresahuje 0,2 Pa av NLVD - približne 10 kPa. Podobne sa líšia aj pracovné teploty pár sodíka: 270–300 ° С pre NLND a 650–750 ° С vo vysokotlakových horákoch. Z toho je zrejmé, že horáky NLVD majú pomerne vysokú úroveň svetelného toku, to znamená, že žiaria celkom jasne.

Skutočnosť, že vysokotlakové sodíkové výbojky postupne vytlačili z trhu svietidlá typu NLND, nie je nič prekvapujúce. Hoci svetelné spektrum zodpovedajúce nízkému tlaku je pre oko príjemnejšie, horáky NLND ustúpili výkonnejším modelom s pomerne vysokou emisiou svetla.

Za týchto okolností sa zameriame na žiarovky typu NLVD. Konštrukcia takéhoto svetelného zdroja je znázornená na obr. Tu je schéma trubicovej lampy DNaT.

Čísla označujú:

• 1 - vonkajšia banka;
• 2 - poniklovaný základ;
• 3 - kontaktné dosky;
• 4 - plynová výbojka (horák);
• 5 - molybdénové elektródy;
• 6 - sodná para zmiešaná s inertnými plynmi (argón alebo xenón);
• 7 - amalgám sodný;
• 8 - uzavretý vstup nióbu;
• 9 - kovové vodiče;
• 10 - doštičky z molybdénu;
• 11 - geters (geters).

Na obr. 2 ukazuje fotografiu tohto typu sodíkovej výbojky.

Banky sodíkových výbojok sú valcovité (ako na obrázku 2), eliptické, vnútri potiahnuté tenkou vrstvou látky rozptyľujúcej svetlo (DNaS). Môžu byť matné (DNaMT) alebo môžu obsahovať zrkadlový reflektor vedľa horáka (DNaZ).

Princíp činnosti.

Zapaľovanie horáka sodíkovej výbojky je spôsobené elektrickým oblúkom vznikajúcim medzi elektródami. V kanáli elektrického výboja sa vytvára prúd nabitých častíc zo sodnej pary. Presne povedané, vo vnútri výbojky nie je čistý sodík, ale zmes plynov. Pre lepšie zapálenie oblúka pridajte argón, xenón alebo ortuťové pary.

Svietidlá bez ortuti už dnes existujú. Zatiaľ majú zložitejšiu konštrukciu, ale vývoj prebieha a pravdepodobne jedného dňa nahradia konvenčné ortuťové žiarovky.

Po privedení vysokého pulzného napätia na katódy dôjde k vznieteniu NLVD. Lampa na chvíľu svieti slabo. Po asi 7 až 10 minútach, keď sa sodné pary zahrejú na prevádzkovú teplotu, lampa prejde do režimu maximálneho svetelného výkonu.

Princíp činnosti je podobný ako pri činnosti ortuťových žiaroviek, ale na zapnutie svietidla naplneného parou sodíka je potrebný pulz s vyšším napätím ako na zapnutie DRL. Po zahriatí horáka musia byť impulzné prúdy obmedzené. Výrobcovia NLVD preto vyvinuli pre tento typ svietidiel špeciálne predradníky so zabudovanými zariadeniami na impulzné zapaľovanie. Bez použitia IZU nie je možné zapáliť sodíkovú lampu priamym pripojením k elektrickej sieti.

Klasifikácia sodíkových výbojok

Ako je uvedené vyššie, sodíkové výbojky sú dvoch typov: NLND a NLVD. Môžu sa tiež klasifikovať podľa typu banky, zloženia nečistôt a radiačnej energie. Pretože tlak pary sodíka priamo ovplyvňuje svetelný výkon žiarovky, v tomto parametri stručne preskúmame svietidlá.

Nízky tlak (NLND)

Prvý objavil NLND (nízky tlak v horáku). Poskytujú nízke farebné podanie, ale majú príjemné spektrum žiarenia pre ľudí. Boli masívne využívané v 30. rokoch minulého storočia. Nízkotlakové žiarovky možno nájsť dnes, ale sú nahradené pokročilejšími sodíkovými žiarovkami, na ktorých sa budeme podrobnejšie venovať.

Vysoký tlak (NLVD)

Vysoká účinnosť NLVD z nich urobila vodcu medzi ostatnými zdrojmi svetla s plynovými výbojkami. Svetelná účinnosť takýchto lámp dosahuje 150 lúmenov / watt. Môžu pracovať až 28500 hodín. Je pravda, že na konci svojej životnosti sa ich svetelný výkon znižuje a farba sa posúva na červenú stranu spektra.

Pri mnohých parametroch NLVD prevyšuje kvalitu žiariviek vyžarujúcich studenú žiaru a halogenidových žiaroviek, ktoré spotrebúvajú veľa elektriny. Medzi moderné elektrické zdroje svetla existuje len málo svietidiel, vďaka ktorým je sodíková lampa hodná konkurencie.

Výhody a nevýhody

Výhody sodíkových výbojok sú nasledujúce:

• ziskovosť rúrkových svetiel;
• dlhodobá prevádzka;
• stabilita elektrických parametrov počas takmer celej životnosti;
• teplé odtiene žiarenia sodíka (pozri Obr. 3);
• pomerne široký rozsah teplôt, pri ktorých sodíkové lampy pracujú stabilne - od –60 do +40 stupňov Celzia.

Bohužiaľ, sú tu nevýhody, ktoré obmedzujú rozsah NLVD:

• nepríjemná frekvencia blikajúceho svetla;
• zotrvačnosť pri zapnutí;
• výbušnosť NLVD;
• prítomnosť obsahu ortuti vo väčšine modelov;
• rezonančné žiarenie počas prevádzky slabne;
• zvýšenie spotreby energie na konci svojej životnosti;
• potreba používať predradníky na pripojenie svietidiel.

Predradníky sú niekedy zdrojom hluku a spotrebúvajú až 60% spotreby energie. Vyžadujú tiež ďalšiu údržbu.

Napriek existencii vyššie uvedených nevýhod, v niektorých oblastiach, kde nie je výrazné farebné podanie svetelného zdroja, je použitie NLVD veľmi výhodné av niektorých prípadoch jednoducho nenahraditeľné.

Oblasť použitia

Žltooranžové svetlo osvetľovacích zariadení je pre oko príjemné, ale jeho monochromatickosť tlmí farby interiéru. Sodové lampy sa preto v obytných priestoroch nepoužívajú ako hlavné osvetľovacie zariadenia. Môžu slúžiť iba ako prvky dekoratívneho osvetlenia.

Obrázok 3 zobrazuje fotografiu takéhoto podsvietenia.

Štúdie ukázali, že žltá luminiscencia má tendenciu priaznivo ovplyvňovať vývoj rastlín. Zároveň sa zvyšuje ich rast a zvyšuje sa produktivita. V lete dostáva vegetácia takéto osvetlenie od slnečného svetla. Ale v skleníkoch, kde sa pestuje zelenina v zime, slnečné svetlo zjavne nestačí. NLVD je na tieto účely ideálne vhodný (pozri obrázok 4).

Použitie sodíkových výbojok na osvetlenie skleníkov nielen zvyšuje produktivitu, ale tiež šetrí energiu.

Venujte pozornosť monochromatickému svetlu sodíkových výbojok. Tlmená farba rastlín naznačuje, že takmer všetko svetlo z lámp sa vynakladá na produkciu chlorofylu.

Monochromatickosť je pri pouličnom osvetlení veľmi užitočná. Takéto svetlo nie je rozptýlené v hmle. Používanie pouličných svetiel na osvetlenie diaľnic môže zvýšiť bezpečnosť premávky. Parkové zóny a chodníky s pouličným osvetlením založeným na NLVD, ktoré majú žlté spektrum svetla, zvyšujú pohodlie dovolenkárov v noci.

Menej často sa tieto svietidlá používajú v priemyselných priestoroch (zvyčajne v skladoch), ako aj pri navrhovaní reklamných značiek a dekorácií.

prípojka

Pretože na zapálenie horáka je potrebné vysoké pulzné napätie (niekedy až do 1000 V), komplikuje to zapojenie sodíkových výbojok. Musíme použiť ďalšie vybavenie. Predradníky pre NLVD sú dvoch typov: EMR (elektromagnetické) a predradníky (elektronické).

IZU sú zapojené paralelne s obvodom žiarovky a tlmivky sú zapojené do série, niekedy prostredníctvom impulzného zapaľovacieho zariadenia.

Obrázok 6 zobrazuje pripojenie NLVD.

Dajte pozor na to, ako sú škrtiaca klapka (predradník) a IZU prepojené.

Nezabudnite, že pri pripájaní musíte splniť požiadavku: dĺžka drôtu od induktora k pätici žiarovky nesmie prekročiť 100 cm.

Niektorí zahraniční výrobcovia dodávajú na trh sodíkové osvetľovacie zariadenia s integrovanými štartovacími zariadeniami v žiarovke.

Požiadavky na bezpečnosť a likvidáciu

Riziká pri prevádzke sodíkových lámp sú spojené s vysokým tlakom a teplotou vo vnútri horáka. Aj povrch banky sa zahreje na 100 ° C a pri neopatrnej manipulácii môže spôsobiť popáleniny. Je možné, že banka praská pod vplyvom horúcich plynov unikajúcich z horáka.

Na ochranu pred následkami zničenia sa vyrábajú svietidlá, v ktorých sú žiarovky za hrubým sklom. Venujte pozornosť dizajnu svietidlá pre pouličné osvetlenie (Obr. 5).

Vzhľadom na prítomnosť ortuti v sodíkových výbojkách sa na ich likvidáciu vzťahujú osobitné požiadavky. Použité spotrebiče sa nesmú likvidovať do koša. Musia byť zaslané do špeciálnych podnikov na zneškodnenie a spracovanie.

Video okrem článku