Naatriumlambid - valgustusseadmed, mis kasutavad tööainena metallpaare. Erinevalt kahest teisest bitivõrgu klassist. Näiteks elavhõbedalambid kasutavad gaaside eraldumist, eraldavad valgustite perekonda, kus metallühendid muutuvad tööaineks.
Tühjendatud naatriumlampide põhijooned
Arvatakse, et naatriumpirnidel on kõrgeim valgusvõimsus, mis tähendab muljetavaldavat tõhusust. Tooteid iseloomustab muu hulgas pikk kasutusiga. Töötamise ajal väheneb valgustugevus veidi. Tööparameetrid( kõrgsurve lambid) sõltuvad vähe ümbritseva keskkonna temperatuurist( ülekuumenemine on välistatud nõuetekohaselt rakendatud konstruktsiooniga).Naatriumlambid on nõudlikud tänavavalgustusele. On tõsiseid puudusi:
- Mitte liiga usaldusväärne värviedastus( koefitsiendi väärtused - 25).Seda on juba ammu käsitletud peamise piiranguna tühjenduslampide kasutamisel igapäevaelus.Äärmiselt halb, samasuguse valgustusega inimese nahk.
- Naatriumi auruheitmine on omane sügavale pulsatsioonile, mis viib kiire visuaalse väsimuseni. Vilkuv mõju on kahjulik närvisüsteemile ja mitmetele inimeste tervise aspektidele. Mainitud nähtus on seletatav kaare täieliku inertsiga naatriumi aurus - luminestsents järgib rakendatava pinge seadust( võrgus, tavaliselt 50 Hz sinusoid).
- Kuna elusressursside kasutamine on tarbitud, kasvab naatriumlambi energiatarbimine järk-järgult ja suureneb 40% võrreldes originaaliga.
- Naatriumi algseadmete juhtimisseade on mahukas( võtab palju ruumi) ja seda iseloomustavad suured kaod( kuni 60% kogu tarbitud energiast).
- Algusklapi olemasolu määrab väikese võimsuse ülekandeteguri( kuni 0,35).See nõuab kompenseerivate kondensaatorite tahket plokki reaktiivse osa kõrvaldamiseks.
valgustusseade
Eespool selgitatakse naatriumlambide kasutamist peamiselt öösel, eriti mitteeluruumides: kauplused, laod, raudteejaamad. Lisaks - ladudele, maanteedele, arhitektuuridele. Madala rõhuga naatriumlampi kollane valgus võimaldab inimesel eristada suhteliselt madala kiirguse intensiivsusega osi, mis läbib häid ilmastikutingimusi suurepäraselt läbi udu. Kindlaksmääratud spetsiifilisus võimaldab kirjeldatavate seadmete põhjal luua mitmesuguseid signalisatsioonisüsteeme.
Mõned ülaltoodud puudused saab kõrvaldada elektrooniliste inverter-tüüpi liiteseadiste abil. See vähendab energiatarbimist, kuna käivitusklapp puudub, jõutegur jõuab 0,95.Muidugi on elektroonilise liiteseadme mass väike. See on teada isikule, kes teab Edison E27 keermega LED- ja tühjenduslampide eeliseid. Kõik elektroonikad sobivad keldrisse.
Kõrgsurve naatriumlampide kasutusiga on vahemikus 12–28 tuhat tundi. See on konkurentsivõimeline väärtus, tööpäeviti on 4–9,5 aastat. Järk-järgult suureneb pinge langus üle lampide kiirusega 1–5 V aastas. Mis muutub põhjuseks, mis tekitab ebaõnnestumist.
Madalrõhulamp on tavaliselt silindriline. Kõrgsurvete toodete puhul on mõnikord seene sisemise helkuri või ellipsoidiga. Viimasel juhul liigitatakse emissioonispektrid võimsuse järgi: keskmise väärtuse puhul on kolvi rõhk maksimaalne, selgitades ülaltoodud jaotust. Spektriomadusi mõjutab võrgupinge( kui elektroonilist ballasti ei kasutata).Kasutusiga ja amplituud on kriitilised: ainult 5% pinge suurenemine või vähenemine toob kaasa toote järsu vananemise.
Tavaliste tarbijate jaoks on huvipakkuvate värvitoonidega lampid. Vastav tootesuhe ulatub 83-ni, mida tunnustatakse suurepärase näitajana. Näiteks LED-lampide puhul on tüüpilised väärtused 70 või rohkem. Viimast kasutatakse igapäevaelus massiliselt, leitakse vaid vähesed, kes soovivad selliste parameetrite kohta kaebusi esitada. Arvestades naatriumlampide efektiivsust, usume, et seadmetest saab teiste valgustusseadmete perekondade väärt konkurent.
Lampide töötamine
Naatriumlampide
tööpõhimõteSuletud kolvis luuakse tingimused naatriumi aurustamiseks. Valguse saamiseks kasutatakse D-jooni 589 ja 589,6 nm juures. Naatriumlambid on kõrge ja madala rõhuga. Vastavalt üldtunnustatud klassifikatsioonile on see vastavalt 30 000 kuni 1 miljon Pa ja 0,1 kuni 10 000 Pa. Selline olukord on tekkinud pika uuringu põhjal, mis käsitleb eelarve täitmisele heakskiidu andmist.
On kindlaks tehtud, et maksimaalset valgustugevust täheldatakse rõhkudes 0,2 ja 10 000 Pa. Esimesed naatriumlambid, mis loodi 1931. aastal Marcello Pirani poolt, toimivad funktsiooni esimesel ekstremumil kindlaksmääratud ajavahemiku jooksul voolutihedusega 0,1 - 0,5 A ruutsentimeetri kohta. Kõige soodsamad tingimused valguse emissiooniks saavutatakse vedelfaasi temperatuuridel vahemikus 270 - 300 Celsiuse kraadi( aluse temperatuur on vähemalt kaks korda madalam).Valgustid, mis töötavad tõhusamalt rõhul 0,2 Pa.
Teine ekstremum saavutatakse aurude edasise kuumutamisega. Temperatuuridel 650 - 750 kraadi. Kõrgsurve naatriumlampe ei olnud võimalik pikka aega luua. Probleem oli sobiva materjali puudumine kolbi jaoks. Ainult alumiiniumkeraamika talus agressiivse keskkonna rünnakut üle 1000 kraadi( 1300–1400 kraadi).Kunstlikud materjalid andsid inimkonnale palju, mis oli kaudselt mainitud elektriskeemide ülevaates.
madala rõhuga naatriumlambid
Madalrõhulambid on äärmiselt tõhusad.Ülalnimetatud lainepikkused muutuvad domineerivateks, kuid kaugel ainetest heitkoguste spektris. Madalrõhulampides on enamik jooni silma tundlikkuse piirkonnas. See tähendab, et valgus on võimalikult ere. Teisisõnu, madalrõhulampidel on atraktiivne tõhusus.
Laboratoorsetes mudelites on efektiivsus 50-60%.Selle tulemusena tõuseb valgusvõimsus 400 lm / W-ni( teoreetiline piir praegusele tehnoloogia tasemele on 500 lm / W).
Võrdluseks.9W EKF LED-lamp( 75 W filamenti analoog) annab 830 lm voolu. Joonist peetakse hea energiasäästu näitajaks. Kuigi valgustõhusus ei ole raske ära arvata, on see ainult 92 lm / W.Selgus, kui kaua aega tagasi leiutatud madala rõhuga naatriumlambid olid efektiivsed.
Praktikas tuleb ohverdada( Philipsi sibulad on endiselt head ja saavutavad valgustugevuse 133-178 lm / W).Kolvi temperatuur tõuseb nõutud 270-300 kraadi võrra, kuna soojusisolatsiooni erimeetmed on suuremad( kui kolvi raadius ületab maksimaalse efektiivse) ja mõningane töövoolu optimaalne tõus. Selle tulemusena ei ületa massi müügiks vabastatud reaalsete toodete tõhusus ülaltoodud piire. Aga see jääb kõrgeks, nii et naatriumlampe nimetatakse energiatõhusaks.
Soojusisolatsiooni täiendatakse mõnikord ka muude meetmetega. Pooljuhtmaterjalide peegeldav jope edastab kasuliku kollase kiirguse, kuid peegeldab infrapuna sees. Sisemine temperatuur tõuseb veelgi. Kuid naatriumlampi disain on keerulisem.
Arc-põletamist hõlbustab mõne neooni ja argooni lisamine. See vähendab oluliselt juhi poolt tekitatud pinget. Lisandite esinemise tõttu ei absorbeeri kolvi klaas argooni. Lambi raadius võetakse veidi rohkem kui optimaalne ja on 15-25 mm. Oksüdkatood on tavaliselt bifilar või märgistatud( pulbrist paagutatud).Materjalina kasutatakse leeliseliste( leelismuldmetallide) poolt aktiveeritud volframi. Madalrõhulamp
Kõrgsurve naatriumlambid
Lisaks naatriumgaasile lisatakse gaasisegule elavhõbeda aur ja madala pingega süüde( kuni 2-4 kV).Kolvi rõhk on vahemikus 4 kuni 14 kPa. On lihtne märkida, et vastavalt tühjenduslampide üldisele liigitusele viitab see vahemik madalale rõhule, naatriumlampidele üle 14 kPa, see parameeter ei tõuse. Vahemikus 4 - 14 kPa pannakse tugev surve.
Maksimaalne efektiivsus on umbes 10 kPa. Naatriumi aurude osaline rõhk on kümnendik või kahekümnendik koguarvust. Teised moodustavad elavhõbedat ja ksenooni. Viimase rõhk( külmas vormis) on 2,6 kPa. Kui süütepinge vähendamiseks kasutatakse neoon- ja argoonisegu, väheneb naatriumlampi valgusvõimsus veerandi võrra.
Kõrgsurve naatriumlampide spektris on lisaks D-liinidele aktiivsus ka sinise-rohelise osa spektris. Sellest tulenevalt ei ole antud toon kollane, vaid kuldne-valge( värvitemperatuur on 2000 K).Värvitegemise indeksit( maksimaalselt 2500 K juures) saab suurendada naatriumi aurude osalise rõhu ja kolvi läbimõõdu suurendamisega. Samal ajal väheneb valguse võimsus peaaegu poole võrra ja tööiga väheneb. Värvitemperatuur on tõusnud. Eespool kirjeldatud negatiivseid tulemusi silmas pidades kasutatakse selliseid meetmeid harva.
Alumiiniumkeraamikat kasutatakse lambimaterjalina. Normaalne silikaatklaas ei sobi, naatriumi aurud läbivad keemilise reaktsiooni märkimisväärse temperatuuri mõjul. Moodustunud ühendid on stabiilsed ja kolb tumeneb märgatavalt mõne minuti jooksul pärast toote käivitamist. Muutused on pöördumatud, tugeva surve all on klaasi täieliku hävimise tõenäosus.
Polükristalliline keraamika ja torukujuline ükskristall, mille seinapaksus on vahemikus 0,5 kuni 1 mm, on võrdselt vastupidavad agressiivse keskkonna toimele kuni temperatuurini 1600 K, mõningase varu suhtes optimaalse punkti suhtes. Keraamika tuvastab nähtavas vahemikus korraliku kiirguse läbilaskvuse, mis võtab 30% naatriumlampi tarbitavast energiast.
Äärmuslikud temperatuurid nõuavad spetsiaalset sisenddisaini. Valmistatud väikese( 1%) tsirkooniumiseguga nioobiumist, need pitseeritakse kolvi sissepääsu juures spetsiaalse klaastsemendiga( mis suudab taluda määratletud agressiivseid tingimusi).Nii keerulise koostisega sulam valiti põhjusel. Disainerid on leidnud materjali, mille soojuspaisumistegur on keraamika lähedal. Selle tulemusena on võimalik vältida deformatsioone liigestes ja õmblustes. Sama ideed kasutatakse metallist aknaraamides. On teada, et alumiiniumi soojuspaisumistegur on lähedal klaasi väärtustele.
Naatriumlampi rõhk on omane inertsus. Esimesel süttimisel on valgus kollane ja monokromaatne. Järk-järgult siseneb toode režiimi, suurendades samaaegselt emiteeritud spektrit. Kaare uuesti süütamiseks jahutab gaas 2-3 minutit. Et mitte ületada töötemperatuure, on vaja välistada kiirguse peegeldumine kolbi. Vastasel juhul ei saa naatriumlamp üle kuumeneda.
