Natriumlampor: design, driftsprincip, typer, applikation

Konstruktionerna på de första lamporna var ganska primitiva. De bestod av två elektroder, mellan vilka en bågeutladdning brände. Det fanns två betydande nackdelar i dessa konstruktioner: på grund av utbrändhet behövde elektroderna ständig justering, och strålningsspektrumet fångade en betydande del av ultraviolett strålning. Därför upptog glödlampor och senare natriumlampor mycket snabbt sina nischer i belysningen av rum och gator.

I rättvisa måste jag säga att även dessa belysningsenheter fortfarande konkurrerar med märken av mer ekonomiska LED-lampor.

Men det finns områden där användning av natriumlampor kommer att vara en prioritering under en lång tid framöver. Optimismen ger ett högt flöde till urladdningslampor, driftstid och indikatorer för hög effektivitet för dessa enheter.

Design och princip för drift

Verkan av natriumutsläppslampan är baserad på egenskaperna hos natriumånga, som kan avge monokromatiskt starkt ljus i det gulorange spektrumet. Denna gasformiga substans är innesluten i en speciell kolv (rör) som kallas en brännare. Eftersom natriumånga uppvärmd till hög temperatur verkar aggressivt på glasytor, röret tillverkad av mer stabila ämnen - borosilikatglas eller polykristallin aluminiumoxid (beroende på typ av lampa).

På varje sida av brännaren finns elektroder utformade för att skapa bågeutladdningar som värmer natriumånga. Denna design är inrymd i en vakuumglaskolv som slutar med en gängad bas.

Det är lämpligt att notera att det finns två typer av sådana belysningsanordningar: NLND (lågtryck) och NLVD (högt tryck). Den ovan beskrivna konstruktionen ger en allmän uppfattning om konstruktion av natriumutladdningslampor av båda typerna. Dessa lampor skiljer sig åt brännarnas utformning och arbetsånga-trycket inuti rören.

I natriumlampor med lågt tryck överstiger dess värde inte 0,2 Pa och i NLVD - cirka 10 kPa. På motsvarande sätt skiljer sig arbetstemperaturen för natriumångor också: 270–300 ° С för NLND och 650–750 ° С i högtrycksbrännare. Av detta är det tydligt att NLVD-brännarna har ganska höga nivåer av ljusflöde, det vill säga att de lyser ganska ljust.

Det är inget överraskande i det faktum att högtrycksnatriumlampor gradvis förskjuter belysningsarmaturer av NLND-typ från marknaden. Även om ljusspektrumet som motsvarar lågt tryck är mer behagligt för ögat, gav NLND-brännare plats för kraftigare modeller med ganska hög ljusutsläpp.

Med tanke på denna omständighet kommer vi att fokusera på NLVD-lamporna. Utformningen av en sådan ljuskälla visas i figur 1. Här är ett diagram över en rörformad lampa DNaT.

Siffrorna indikerar:

• 1 - utvändig kolv;
• 2 - nickelpläterad bas;
• 3 - kontaktplattor;
• 4 - gasurladdningsrör (brännare);
• 5 - molybdenelektroder;
• 6 - natriumånga blandat med inerta gaser (argon eller xenon);
• 7 - natriumamalgam;
• 8 - förseglad niobingång;
• 9 - metallledare;
• 10 - molybdenplattor;
• 11 - getters (getters).

I fig. 2 visar ett foto av en natriumlampa av denna typ.

Kolvar av natriumlampor är cylindriska (som i figur 2), elliptiska, belagda inuti med ett tunt skikt av ljusspridande ämne (DNaS). De kan frostat (DNaMT) eller innehålla en spegelreflektor bredvid brännaren (DNaZ).

Handlingsprincip.

Tändningen av natriumljusbrännaren kommer från en elektrisk båge som uppstår mellan elektroderna. I den elektriska urladdningskanalen bildas en ström av laddade partiklar från natriumånga. Strängt sett finns det inte rent natrium i gasurladdningsröret, utan en blandning av gaser. För bättre bågantändning, tillsätt argon eller xenon eller kvicksilverånga.

Kvicksilverfria armaturer finns redan idag. De har en mer komplex design hittills, men utvecklingen pågår och de kommer förmodligen en dag att ersätta konventionella kvicksilverlampor.

Efter att en hög pulsspänning har anbringats på katoderna, sker tändning av NLVD. En stund lyser lampan svagt. Efter cirka 7 till 10 minuter, efter att natriumångan har värmts upp till driftstemperatur, går lampan i maximal ljusutgångsläge.

Funktionsprincipen liknar driften av kvicksilverlampor, men för att slå på en armatur fylld med natriumånga krävs en högspänningspuls än att slå på DRL. Efter uppvärmning av brännaren måste pulsströmmarna vara begränsade. För denna typ av belysningsarmaturer utvecklade NLVD-tillverkare därför speciella förkopplingar med inbyggd pulsantändningsanordning. Utan användning av en IZU är det omöjligt att antända en natriumlampa genom att ansluta den direkt till det elektriska nätverket.

Klassificering av natriumlampor

Som nämnts ovan är natriumlampor av två typer: NLND och NLVD. De kan också klassificeras efter typ av kolv, av sammansättningen av föroreningar och strålningskraft. Eftersom natriumångtrycket direkt påverkar lampans ljusutgång kommer vi kort att granska armaturerna exakt i denna parameter.

Lågtryck (NLND)

Den första dök upp NLND (lågtryck i brännaren). De ger lite färgåtergivning, men har ett trevligt strålningsspektrum för människor. De användes massivt under 30-talet av förra seklet. Lågtryckslampor finns idag, men de ersätts av mer avancerade natriumlampor, som vi kommer att tänka mer på.

Högtryck (NLVD)

NLVD: s höga effektivitet har gjort dem till ledande bland andra gasurladdningsljuskällor. Ljuseffektiviteten hos sådana lampor når 150 lumen / watt. De kan arbeta upp till 28500 timmar. I slutet av sin livslängd minskar deras ljuseffekt och färgen flyttas till spektrumets röda sida.

För ett antal parametrar överträffar NLVD kvaliteten på lysrör som avger kall glöd och metallhalogenlampor som förbrukar mycket el. Bland moderna elektriska ljuskällor finns det få armaturer som kan göra en natriumlampa värd att konkurrera.

För- och nackdelar

Fördelarna med natriumlampor är följande:

• lönsamhet för rörlampor;
• långvarig drift;
• stabilitet hos elektriska parametrar över nästan hela livslängden;
• varma nyanser av natriumstrålning (se Fig. 3);
• ett ganska brett temperaturintervall vid vilket natriumlampor arbetar stabilt - från –60 till +40 grader Celsius.

Tyvärr finns det nackdelar som begränsar omfattningen av NLVD:

• den irriterande frekvensen för flimrande ljus;
• tröghet när den är påslagen;
• NLVD: s explosivitet;
• närvaron av kvicksilverinnehåll i de flesta modeller;
• resonansstrålning försvagas under drift;
• ökning av strömförbrukningen när slutet av dess livslängd;
• behovet av att använda förkopplingar för att ansluta lampor.

Förkopplingar är ibland en källa till buller och förbrukar upp till 60% av strömförbrukningen. De kräver också ytterligare underhåll.

Trots förekomsten av ovanstående nackdelar är användningen av NLVD mycket fördelaktigt i vissa områden där färgåtergivningen av ljuskällan inte är betydande och i vissa fall helt enkelt ersättningsbar.

Tillämpningsområde

Det gulorange ljuset på belysningsenheterna är behagligt för ögat, men dess monokromatiska dämpar färgerna i interiörfärgerna. Därför används inte natriumlampor i bostäder som huvudbelysningsanordning. De kan endast tjäna som delar av dekorativ belysning.

Figur 3 visar ett foto av en sådan bakgrundsbelysning:

Studier har visat att gul luminescens tenderar att påverka växternas utveckling positivt. Samtidigt intensifieras deras tillväxt och produktiviteten ökar. På sommaren får vegetationen sådan belysning från solljus. Men i växthusen där grönsaker odlas på vintern räcker det klart inte med solljus. NLVD är idealiskt lämpad för dessa ändamål (se figur 4).

Användningen av natriumlampor för att tända växthus ökar inte bara produktiviteten utan sparar också energi.

Var uppmärksam på det monokromatiska ljuset från natriumlampor. Växternas dolda färg indikerar att nästan allt ljus från lamporna spenderas på produktion av klorofyll.

Monokromatiskhet är mycket användbar vid gatubelysning. Sådant ljus sprids inte i dimman. Användning av gatuljus för motorvägsbelysning kan förbättra trafiksäkerheten. Parkzoner och stigar med gatubelysning baserad på NLVD, som har ett gult ljusspektrum, ökar komforten för semesterfirare på natten.

Mindre vanligt används sådana armaturer i industrilokaler (vanligtvis i lager), liksom för utformning av reklamskyltar och dekorationer.

förbindelse

Eftersom en hög pulsspänning (ibland upp till 1000 V) krävs för att sätta brännaren i brand, komplicerar detta anslutning av natriumlampor. Vi måste använda ytterligare utrustning. Förkopplingar för NLVD är av två typer: EMR (elektromagnetisk) och förkopplingar (elektroniska).

IZU är anslutna parallellt med lampkretsen och choker är anslutna i serie, ibland genom en pulserad tändanordning.

Figur 6 visar anslutningen av NLVD.

Var uppmärksam på hur gasreglaget (ballast) och IZU är anslutna.

Observera att för självanslutning måste du uppfylla kraven: ledningslängden från induktorn till lampfoten får inte överstiga 100 cm.

Vissa utländska tillverkare levererar natriumbelysningsenheter med integrerade startanordningar i lampan till marknaden.

Överväganden om säkerhet och avfallshantering

Risker vid drift av natriumlampor är förknippade med högt tryck och temperatur inuti brännaren. Till och med ytan på kolven värms upp till 100 ° C och kan orsaka brännskador om han försiktigt hanteras. Det finns en möjlighet att kolven spricker under påverkan av heta gaser som kommer ut från brännaren.

För att skydda mot konsekvenserna av förstörelse tillverkas lampor där lamporna ligger bakom tjockt glas. Var uppmärksam på designen gatubelysningsarmaturer (Fig. 5).

På grund av närvaron av kvicksilver i natriumlampor gäller särskilda krav för avfallshantering. Begagnade apparater får inte kastas i papperskorgen. De måste skickas till specialföretag för bortskaffande och bearbetning.

Video förutom artikeln