Natrijeve sijalke: zasnova, princip delovanja, vrste, uporaba

Zasnove prvih luči so bile precej primitivne. Sestavljeni so bili iz dveh elektrod, med katerimi je gorel obločni lok. Pri teh izvedbah sta bili dve pomembni pomanjkljivosti: zaradi izgorelosti so elektrode potrebovale stalno prilagajanje, spekter sevanja pa je zajel velik del ultravijoličnega sevanja. Zato so žarnice z žarilno nitko in kasneje natrijeve svetilke zelo hitro zasedle svoje niše pri osvetlitvi prostorov in ulic.

Pošteno povedano moram reči, da tudi te svetlobne naprave še vedno tekmujejo z znamkami varčnejših LED svetilk.

Obstajajo pa območja, kjer bo uporaba natrijevih žarnic dolgo časa prednostna naloga. Optimizem doda velik pretok izpustne sijalke, trajanje delovanja in kazalniki visoke učinkovitosti teh naprav.

Zasnova in načelo delovanja

Delovanje natrijeve žarnice temelji na lastnosti natrijeve pare, ki lahko v rumeno-oranžnem spektru oddaja enobarvno svetlo svetlobo. Ta plinasta snov je zaprta v posebno bučko (cev), imenovano gorilnik. Ker se natrijeva para, segreta na visoko temperaturo, agresivno deluje na steklene površine, cev izdelani iz stabilnejših snovi - borosilikatnega stekla ali polikristalne glinice (odvisno od tega vrsta svetilke).

Na vsaki strani gorilnika so elektrode, zasnovane za ustvarjanje obločnih izpustov, ki segrevajo natrijevo paro. Ta oblika je nameščena v vakuumski stekleni bučki, ki se konča z navojno podlago.

Tu je primerno opozoriti, da obstajata dve vrsti takšnih svetlobnih naprav: NLND (nizek tlak) in NLVD (visok tlak). Zgoraj opisana zasnova daje splošno idejo o gradnji natrijevih sijalk obeh vrst. Te sijalke se razlikujejo po zasnovi gorilnikov in delovnem tlaku hlapov znotraj cevi.

V natrijevih žarnicah z nizkim pritiskom njegova vrednost ne presega 0,2 Pa, v NLVD pa - približno 10 kPa. Ustrezno se razlikujejo tudi delovne temperature natrijevih hlapov: 270–300 ° C za NLND in 650–750 ° C pri gorilcih z visokim tlakom. Iz tega je razvidno, da imajo gorilniki NLVD precej visoke svetlobne tokove, torej da svetijo precej svetlo.

Nič presenetljivega ni v tem, da so visokotlačne natrijeve sijalke s trga postopoma izpodrivale svetilke tipa NLND. Čeprav je svetlobni spekter, ki ustreza nizkemu tlaku, bolj prijeten za oko, so gorilniki NLND popustili močnejšim modelom s precej visoko svetlobo.

Glede na to okoliščino se bomo osredotočili na sijalke tipa NLVD. Zasnova takšnega vira svetlobe je prikazana na sliki 1. Tu je diagram cevaste svetilke DNaT.

Številke označujejo:

• 1 - zunanja bučka;
• 2 - ponikljana osnova;
• 3 - kontaktne plošče;
• 4 - plinska cev za izpust plina (gorilnik);
• 5 - molibdenske elektrode;
• 6 - natrijeva para, pomešana z inertnimi plini (argon ali ksenon);
• 7 - natrijev amalgam;
• 8 - zapečateni vnos niobija;
• 9 - kovinski vodniki;
• 10 - plošče iz molibdena;
• 11 - getters (getters).

Na sliki 2 prikazuje fotografijo natrijeve svetilke te vrste.

Bučke natrijevih žarnic so cilindrične (kot na sliki 2), eliptične, v notranjosti prevlečene s tanko plastjo snovi, ki razsvetli svetlobo (DNaS). Lahko so zamrznjeni (DNaMT) ali vsebujejo zrcalni reflektor poleg gorilnika (DNaZ).

Načelo delovanja.

Vžig gorilnika natrijeve svetilke prihaja iz električnega loka med elektrodama. V kanalu električnega praznjenja se tvori tok nabitih delcev iz natrijeve pare. Strogo gledano, znotraj cevi za odvajanje plina ni čisti natrij, ampak mešanica plinov. Za boljši vžig obloka dodajte argonove ali ksenonske ali živega srebra.

Žarnice brez živega srebra danes že obstajajo. Zaenkrat imajo bolj zapleteno zasnovo, vendar razvoj še poteka in verjetno bodo nekega dne zamenjali običajne sijalke iz živega srebra.

Potem ko je na katode uporabljena visoka impulzna napetost, pride do vžiga NLVD. Nekaj ​​časa svetilka slabo zasveti. Po približno 7 do 10 minutah po tem, ko se natrijeva para segreje do delovne temperature, žarnica preide v način maksimalne svetlobe.

Načelo delovanja je podobno delovanju živosrebrnih žarnic, vendar je za vžiganje svetilke, napolnjene s sodovo paro, potreben višji napetostni impulz kot vklop DRL. Po segrevanju gorilnika je treba omejiti impulzne tokove. Zato so za to vrsto svetlobnih napeljav proizvajalci NLVD razvili posebne predstikalne naprave z vgrajenimi napravami za impulzno vžig. Brez uporabe IZU-ja je natrijeve svetilke nemogoče vžgati s povezovanjem neposredno v električno omrežje.

Razvrstitev natrijevih sijalk

Kot je navedeno zgoraj, so natrijeve sijalke dveh vrst: NLND in NLVD. Razvrstimo jih lahko tudi glede na vrsto bučke, sestavo nečistoč in moč sevanja. Ker parni tlak natrija neposredno vpliva na svetlobo žarnice, bomo na kratko pregledali svetilke natančno v tem parametru.

Nizek tlak (NLND)

Prvi se je pojavil NLND (nizek tlak v gorilniku). Zagotavljajo nizko barvno upodabljanje, vendar imajo prijeten spekter sevanja za ljudi. Množično so jih uporabljali v 30. letih prejšnjega stoletja. Danes lahko najdemo nizkotlačne sijalke, vendar jih nadomestimo z naprednejšimi natrijevimi sijalkami, o katerih se bomo podrobneje pogovorili.

Visok tlak (NLVD)

Visoka učinkovitost NLVD jih je postavila vodilna med drugimi svetlobnimi viri plina. Svetlobna učinkovitost takšnih žarnic doseže 150 lumnov / vat. Delajo lahko do 28500 ur. Res je, da se ob koncu življenjske dobe njihova svetloba zmanjša, barva pa se preusmeri na rdečo stran spektra.

Po številnih parametrih NLVD presega kakovost fluorescenčnih sijalk, ki oddajajo hladni sijaj, in kovinskih halogenidnih žarnic, ki porabijo veliko električne energije. Med sodobnimi električnimi svetlobnimi viri je malo svetil, ki lahko natrijevo svetilko naredijo vredne konkurence.

Prednosti in slabosti

Prednosti natrijevih žarnic so naslednje:

• donosnost cevastih svetilk;
• dolgoročno delovanje;
• stabilnost električnih parametrov skoraj v celotni življenjski dobi;
• topli odtenki natrijevega sevanja (gl fig 3);
• precej širok razpon temperatur, pri katerih natrijeve žarnice stabilno delujejo - od –60 do +40 stopinj Celzija.

Na žalost obstajajo slabosti, ki omejujejo obseg NLVD:

• moteča frekvenca utripajoče svetlobe;
• vztrajnost, ko je vklopljena;
• eksplozivnost NLVD;
• prisotnost vsebnosti živega srebra v večini modelov;
• resonančno sevanje med delovanjem oslabi;
• povečanje porabe energije pri koncu življenjske dobe;
• potrebo po uporabi predstikalnih naprav za povezovanje svetilk.

Predstikalne naprave so včasih vir hrupa in porabijo do 60% porabe energije. Zahtevajo tudi dodatno vzdrževanje.

Kljub prisotnosti zgornjih pomanjkljivosti je uporaba NLVD na nekaterih območjih, kjer barvna svetloba ni pomembna, v nekaterih primerih preprosto nenadomestljiva.

Področje uporabe

Rumeno-oranžna svetloba svetlobnih naprav je prijetna za oko, vendar njena enobarvnost utiša barve notranjih barv. Zato se natrijeve svetilke v stanovanjskih prostorih ne uporabljajo kot glavna svetlobna naprava. Lahko služijo le kot elementi dekorativne razsvetljave.

Slika 3 prikazuje fotografijo takšne osvetlitve ozadja:

Študije so pokazale, da rumena luminiscenca blagodejno vpliva na razvoj rastlin. Hkrati se njihova rast krepi, produktivnost pa se povečuje. Poleti rastlina dobi takšno razsvetljavo od sončne svetlobe. Toda v rastlinjakih, kjer se pozimi goji zelenjava, sončna svetloba očitno ni dovolj. NLVD je idealno primeren za te namene (glej slika 4).

Uporaba natrijevih žarnic za razsvetljavo rastlinjakov ne samo poveča produktivnost, ampak tudi prihrani energijo.

Bodite pozorni na enobarvno svetlobo natrijevih žarnic. Prigušena barva rastlin kaže, da skoraj vsa svetloba iz žarnic porabi za proizvodnjo klorofila.

Monokromatičnost je zelo uporabna pri ulični razsvetljavi. Takšna svetloba se v megli ne razprši. Uporaba uličnih luči za razsvetljavo na avtocestah lahko izboljša varnost v prometu. Parkovne cone in poti z ulično razsvetljavo na osnovi NLVD, ki imajo rumen spekter svetlobe, povečajo udobje počitnikov ponoči.

Manj pogosto se takšne svetilke uporabljajo v industrijskih prostorih (običajno v skladiščih), pa tudi pri oblikovanju reklamnih znakov in okraskov.

Povezava

Ker je za vžiganje gorilnika potrebna visoka impulzna napetost (včasih tudi do 1000 V), to zaplete ožičenje natrijevih žarnic. Uporabiti moramo dodatno opremo. Predstikalne naprave za NLVD so dveh vrst: EMR (elektromagnetne) in predstikalne naprave (elektronske).

IZU so priključeni vzporedno s tokokrogom svetilke in dušilniki so povezani zaporedno, včasih preko impulzne vžigalne naprave.

Slika 6 prikazuje povezavo NLVD.

Bodite pozorni na povezavo dušilca ​​(balast) in IZU.

Upoštevajte, da morate pri samopovezavi upoštevati zahtevo: dolžina žice od induktorja do podnožja svetilke ne sme presegati 100 cm.

Nekateri tuji proizvajalci na trg dobavljajo naprave za razsvetljavo z vgrajenimi zaganjalnimi napravami.

Varnost in odstranjevanje

Tveganja pri delovanju natrijevih žarnic so povezana z visokim tlakom in temperaturo v gorilniku. Celo površina bučke se segreje do 100 ° C in lahko pri neprevidnem ravnanju povzroči opekline. Obstaja možnost, da se bučka razpoči pod vplivom vročih plinov, ki uhajajo iz gorilnika.

Za zaščito pred posledicami uničenja so izdelane svetilke, v katerih so svetilke za debelim steklom. Bodite pozorni na dizajn svetilke za ulično razsvetljavo (sl. 5).

Zaradi prisotnosti živega srebra v natrijevih žarnicah veljajo posebne zahteve za njihovo odstranjevanje. Rabljenih naprav ne smete odlagati v smetnjake. Treba jih je poslati v posebna podjetja za odstranjevanje in predelavo.

Video poleg članka