Lámparas de sodio: dispositivos de iluminación que utilizan pares de metales como sustancia de trabajo. A diferencia de las otras dos clases de dispositivos bit. Por ejemplo, las lámparas de mercurio utilizan la descarga en gases, emiten una familia de accesorios de iluminación donde los compuestos metálicos se convierten en la sustancia de trabajo.
Características principales de las lámparas de sodio de descarga
Se cree que las bombillas de sodio tienen la mayor salida de luz, lo que implica una eficiencia impresionante. Los productos se caracterizan, entre otras cosas, por una larga vida útil. Durante la operación, la salida de luz disminuye ligeramente. Los parámetros de funcionamiento( lámparas de alta presión) dependen poco de la temperatura ambiente( el sobrecalentamiento queda excluido por un diseño implementado correctamente).Las bombillas de sodio están en demanda para el alumbrado público. Hay serios inconvenientes:
- Reproducción de color no demasiado confiable( valores de coeficiente - 25).Esto ha sido considerado como la principal limitación para el uso de lámparas de descarga en la vida cotidiana. Muy mal aspecto con una iluminación similar a la piel humana.
- La descarga en vapor de sodio es inherente a las pulsaciones profundas, lo que conduce a una rápida fatiga visual. El efecto de flicker es perjudicial para el sistema nervioso y varios aspectos de la salud humana. El fenómeno mencionado se explica por la inercia completa del arco en vapor de sodio: la luminiscencia sigue la ley del voltaje aplicado( en una red, generalmente una sinusoide de 50 Hz).
- A medida que se consume el recurso de la vida, el consumo de energía de la lámpara de sodio aumenta gradualmente y aumenta en un 40% con respecto al original.
- El dispositivo de control de arranque de sodio es voluminoso( ocupa mucho espacio) y se caracteriza por grandes pérdidas( hasta el 60% de la energía total consumida).
- La presencia de un cebador de arranque predetermina un coeficiente de transmisión de baja potencia( hasta 0,35).Eso requiere un bloque sólido de condensadores de compensación para eliminar la parte reactiva. Dispositivo de iluminación
Lo anterior explica el uso de bombillas de sodio principalmente para iluminación nocturna, en particular, objetos no residenciales: tiendas, almacenes, estaciones de ferrocarril. Además - para almacenes, autopistas, estructuras arquitectónicas. La luz amarilla de una lámpara de sodio de baja presión permite que una persona distinga partes con una intensidad de radiación relativamente baja, que pasa de manera excelente a través de la niebla en condiciones climáticas adversas. La especificidad especificada permite crear, en base a los dispositivos descritos, una variedad de instalaciones de señal.
Algunas de las desventajas anteriores se pueden eliminar mediante el uso de balastos de tipo inversor electrónico. Esto reduce el consumo de energía, debido a la ausencia de un estrangulador de arranque, el factor de potencia llega a 0,95.Por supuesto, la masa del balasto electrónico es pequeña. Esto lo sabe una persona que conoce los beneficios de las lámparas LED y de descarga con rosca Edison E27.Toda la electrónica aquí encaja en el sótano.
La vida útil de las lámparas de sodio de alta presión varía entre 12 y 28 mil horas. Este es un valor competitivo, en términos de días laborables es de 4 - 9.5 años. Gradualmente, la caída de voltaje en las lámparas aumenta a una velocidad de 1 a 5 V por año. Lo que se convierte en una causa que provoca el fracaso.
El matraz de baja presión es generalmente cilíndrico. Para productos de alta presión, a veces es un hongo con un reflector interno o elipsoidal. En este último caso, los espectros de emisión se clasifican en potencia: para sus valores promedio, la presión en el matraz es máxima, lo que explica la división anterior. Las características espectrales se ven afectadas por la tensión de la red( si no se usa balasto electrónico).La vida útil y la amplitud son críticas: un aumento o disminución en el voltaje de solo el 5% conduce a un envejecimiento agudo del producto.
Para los consumidores normales, las lámparas con una reproducción cromática mejorada son interesantes. La relación de producto correspondiente alcanza 83, que se reconoce como un excelente indicador. Por ejemplo, para las bombillas LED, los valores típicos son 70 o más. Estos últimos se utilizan de forma masiva en la vida cotidiana, se encontrarán pocos que deseen quejarse de dichos parámetros. Y dada la eficiencia de las bombillas de sodio, creemos que los dispositivos se convertirán en un competidor digno para otras familias de dispositivos de iluminación.
Funcionamiento de la lámpara
El principio de funcionamiento de las lámparas de sodio
En un matraz sellado, se crean condiciones para la evaporación de sodio. Para obtener luz, se utilizan líneas D a 589 y 589.6 nm. Las lámparas de sodio vienen en alta y baja presión. Según la clasificación generalmente aceptada, es, respectivamente, de 30,000 a 1 millón de Pa y de 0,1 a 10,000 Pa. Tal situación ha surgido sobre la base de una larga investigación sobre los aspectos específicos de la aprobación de la gestión.
Se ha establecido que la salida de luz máxima se observa a presiones de 0.2 y 10.000 Pa. Las primeras lámparas de sodio, creadas en 1931 por Marcello Pirani, funcionan en el primer extremo de la función dentro del intervalo especificado con una densidad de corriente de 0.1 - 0.5 A por centímetro cuadrado. Las condiciones más favorables para la emisión de luz se logran a temperaturas de la fase líquida en el rango de 270 a 300 grados Celsius( la temperatura de la base es al menos dos veces más baja).Lámparas que funcionan a una presión de 0,2 Pa, más eficientes.
El segundo extremo se alcanza calentando más el vapor. A temperaturas de 650 - 750 grados centígrados. Las lámparas de sodio de alta presión no se pudieron crear durante mucho tiempo. La dificultad fue la falta de un material adecuado para el matraz. Solo las cerámicas de aluminio lograron resistir la embestida de un entorno agresivo a temperaturas superiores a 1000 grados( 1300 - 1400 grados Celsius).Los materiales artificiales dieron mucho a la humanidad, lo que se mencionó indirectamente en la revisión de los circuitos eléctricos. Lámparas de baja presión de sodio
Las lámparas de baja presión
son extremadamente efectivas. Las longitudes de onda anteriores se vuelven dominantes, pero lejos de las únicas en el espectro de emisión. En las lámparas de baja presión, la mayoría de las líneas se encuentran en la región de la sensibilidad del ojo. Esto significa que la luz es lo más brillante posible. En otras palabras, las lámparas de baja presión tienen una eficiencia atractiva.
En modelos de laboratorio, la eficiencia alcanza el 50-60%.Como resultado, la salida de luz aumenta a 400 lm / W( el límite teórico para el nivel actual de tecnología es de 500 lm / W).
Para la comparación. La bombilla LED EKF de 9W( análoga a un filamento de 75 W) proporciona un flujo de 830 lm. La cifra se considera un buen indicador de ahorro energético. Aunque la eficiencia de la luz, no es difícil de adivinar, es "solo" 92 lm / W.Se pone de manifiesto la eficacia de las lámparas de sodio de baja presión, inventadas hace mucho tiempo, en 1931.
En la práctica, uno tiene que hacer sacrificios( las bombillas de Philips siguen siendo buenas y alcanzan una eficacia luminosa de 133-178 lm / W).La temperatura del matraz se eleva a los 270-300 grados centígrados requeridos debido a medidas especiales para el aislamiento térmico( si el radio del matraz supera el máximo efectivo) y un cierto aumento de la corriente de operación al óptimo. Como resultado, la eficiencia de los productos reales lanzados para la venta masiva no alcanza los límites anteriores. Pero permanece elevado, por lo que las bombillas de sodio se llaman energía eficiente. El aislamiento térmico
a veces se complementa con otras medidas. La cubierta reflectante de materiales semiconductores transmite la radiación amarilla útil, pero refleja el infrarrojo en el interior. La temperatura en el interior aumenta aún más. Pero el diseño de la lámpara de sodio es más complicado. El disparo con arco
se facilita mediante la adición de algunos neones y argón. Esto reduce en gran medida el voltaje desarrollado por el conductor. Debido a la presencia de impurezas, el vidrio del matraz no absorbe argón. El radio de la lámpara se toma un poco más que el óptimo y es de 15-25 mm. El cátodo de óxido suele ser bifilar o etiquetado( sinterizado a partir de polvo).El tungsteno activado por metales alcalinos( alcalinotérreos) se utiliza como material.
. Lámpara de baja presión.
. Lámparas de sodio de alta presión.
. Además de la mezcla de gas, se agregan gas de sodio, vapor de mercurio y voltaje reductor de xenón( hasta 2-4 kV).La presión en el matraz está en el rango de 4 a 14 kPa. Es fácil notar que, según la clasificación general de las lámparas de descarga, este rango se refiere a la presión baja. Para las lámparas de sodio por encima de 14 kPa, este parámetro no aumenta. El rango de 4 - 14 kPa se coloca en la descarga de presión fuerte.
La máxima eficiencia es de alrededor de 10 kPa. La presión parcial de vapor de sodio es una décima o vigésima parte del total. Otros dan cuenta del mercurio y el xenón. La presión de este último( en forma fría) es de 2.6 kPa. Si se utiliza una mezcla de neón y argón para reducir el voltaje de ignición, la salida de luz de la lámpara de sodio se reduce en un cuarto.
En el espectro de lámparas de sodio de alta presión, además de las líneas D, hay actividad en la parte azul-verde del espectro. Debido a lo cual, el tono dado no es amarillo, sino blanco dorado( la temperatura de color en el espacio cálido es de 2000 K).El índice de reproducción cromática( máximo a 2500 K) se puede aumentar al aumentar la presión parcial del vapor de sodio y el diámetro del matraz. Al mismo tiempo, la salida de luz se reduce casi a la mitad y se reduce la vida útil. Hay un aumento en la temperatura de color. En vista de los resultados negativos descritos anteriormente, tales medidas rara vez se utilizan. Las cerámicas de aluminio
se utilizan como material de bulbo. El vidrio de silicato normal no es adecuado, los vapores de sodio sufren una reacción química bajo la influencia de una temperatura considerable. Los compuestos formados son estables, y el matraz se ennegrece notablemente unos minutos después del inicio de la operación del producto. Los cambios son irreversibles, bajo la acción de una fuerte presión hay una probabilidad de destrucción completa del vidrio.
Las cerámicas policristalinas y un solo cristal tubular con espesores de pared de 0,5 a 1 mm son igualmente resistentes a la acción de un medio agresivo hasta una temperatura de 1600 K, con cierto margen con respecto al punto óptimo. La cerámica detecta una buena transmisión de radiación en el rango visible, que ocupa el 30% de la energía consumida por la lámpara de sodio.
Las temperaturas extremas requieren un diseño de entrada especial. Hecho de niobio con una pequeña mezcla de circonio( 1%), se sellan en la entrada del matraz con cemento de vidrio especial( capaz de soportar las condiciones agresivas especificadas).La aleación, tan sofisticada en su composición, fue elegida por una razón. Los diseñadores han encontrado un material cuyo coeficiente de expansión térmica es cercano a la cerámica. Como resultado, es posible evitar deformaciones en las uniones y juntas. La misma idea se utiliza en marcos de ventanas de metal. Se sabe que el coeficiente de expansión térmica del aluminio está cerca de los valores del vidrio. La presión de la lámpara de sodio
es inherente a la inercia. En el primer encendido la luz es amarilla y monocromática. Gradualmente, el producto ingresa al modo con una expansión simultánea del espectro emitido. Para volver a encender el arco, el gas se enfría, demorando entre 2 y 3 minutos. Para no exceder las temperaturas de trabajo, se requiere excluir la reflexión de la radiación en el matraz. De lo contrario, la lámpara de sodio deja de sobrecalentarse.
