Natriumlampen - verlichtingsapparaten die metalen paren als werkstof gebruiken. In tegenstelling tot de twee andere klassen van bit-apparaten. Kwiklampen gebruiken bijvoorbeeld de ontlading in gassen, produceren een reeks verlichtingsarmaturen waar metaalverbindingen de werkstof worden.
Belangrijkste kenmerken van natriumontladingslampen
Er wordt aangenomen dat natriumbollen de hoogste lichtopbrengst hebben, wat een indrukwekkend rendement impliceert. Producten worden gekenmerkt door, onder andere, een lange levensduur. Tijdens bedrijf neemt de lichtopbrengst enigszins af. De bedrijfsparameters( hogedruklampen) hangen weinig af van de omgevingstemperatuur( oververhitting wordt uitgesloten door een correct geïmplementeerd ontwerp).Natriumlampen zijn veel gevraagd voor straatverlichting. Er zijn ernstige nadelen:
- Niet al te betrouwbare kleurweergave( coëfficiëntwaarden - 25).Dit wordt al lang beschouwd als de belangrijkste beperking voor het gebruik van ontladingslampen in het dagelijks leven. Zeer slecht uitziend met een vergelijkbare licht menselijke huid.
- Lossing in natriumdamp is inherent aan diepe pulsatie, wat leidt tot snelle visuele vermoeidheid. Het flikkereffect is schadelijk voor het zenuwstelsel en verschillende aspecten van de menselijke gezondheid. Het genoemde verschijnsel wordt verklaard door de volledige traagheid van de boog in natriumdamp - de luminescentie volgt de wet van de aangelegde spanning( in een netwerk, gewoonlijk een sinusoïde van 50 Hz).
- Naarmate het gebruik van de levensbron wordt verbruikt, neemt het energieverbruik van de natriumlamp geleidelijk toe en neemt deze met 40% toe ten opzichte van het origineel.
- Het natriumstartbedieningsapparaat is omvangrijk( neemt veel ruimte in beslag) en wordt gekenmerkt door grote verliezen( tot 60% van de totale verbruikte energie).
- De aanwezigheid van een startmoorspoel bepaalt vooraf een transmissiecoëfficiënt met een laag vermogen( maximaal 0,35).Dat vereist een solide blok van compensatiecondensatoren om het reactieve deel te elimineren.
Verlichtingsapparaat
Het bovenstaande verklaart het gebruik van natriumlampen met name voor nachtverlichting, met name niet-residentiële objecten: winkels, magazijnen, treinstations. Bovendien - voor opslagplaatsen, snelwegen, bouwkundige constructies. Het gele licht van een lagedruknatriumlamp maakt het mogelijk dat een persoon onderdelen onderscheidt met een relatief lage intensiteit van straling, uitstekend door de mist passeert bij slechte weersomstandigheden. De gespecificeerde specificiteit maakt het mogelijk om op basis van de beschreven inrichtingen een aantal signaalinstallaties te creëren.
Sommige van de bovengenoemde nadelen kunnen worden weggenomen door voorschakelapparaten van het type elektronische omzetter te gebruiken. Dit vermindert het stroomverbruik, vanwege de afwezigheid van een startchoke, bereikt de arbeidsfactor 0,95.Natuurlijk is de massa van het elektronische voorschakelapparaat klein. Dit is bekend bij een persoon die de voordelen kent van LED- en ontladingslampen met Edison E27-draad. Alle elektronica past hier in de kelder.
De levensduur van hogedruknatriumlampen varieert tussen 12 en 28.000 uur. Dit is een concurrerende waarde, in termen van werkdagen is 4 - 9,5 jaar. Geleidelijk aan neemt de spanningsval over de lampen toe met een snelheid van 1-5 V per jaar. Wat wordt een oorzaak die falen veroorzaakt.
Lagedrukbolkolf is meestal cilindervormig. Voor hogedrukproducten is het soms een paddenstoel met een interne reflector of een ellipsoïde. In het laatste geval worden de emissiespectra getaxeerd in vermogen: voor de gemiddelde waarden ervan is de druk in de kolf maximaal, wat de bovengenoemde verdeling verklaart. Spectrale kenmerken worden beïnvloed door de netspanning( als geen elektronische ballast wordt gebruikt).De levensduur en amplitude zijn van cruciaal belang: een toename of afname van de spanning van slechts 5% leidt tot een sterke veroudering van het product.
Voor gewone consumenten zijn lampen met verbeterde kleurweergave van belang. De bijbehorende productratio bereikt 83, wat wordt herkend als een uitstekende indicator. Voor LED-lampen zijn bijvoorbeeld de standaardwaarden 70 of hoger. Deze laatste worden massaal gebruikt in het dagelijks leven, weinigen zullen worden gevonden die willen klagen over dergelijke parameters. En gezien de efficiëntie van natriumlampen, geloven we dat de apparaten een waardige concurrent voor andere families verlichtingsapparaten zullen worden.
Lampbediening
Het werkingsprincipe van natriumlampen
In een afgesloten kolf worden condities gecreëerd voor de verdamping van natrium. Voor het verkrijgen van licht worden D-lijnen bij 589 en 589,6 nm gebruikt. Natriumlampen komen in hoge en lage druk. Volgens de algemeen aanvaarde classificatie is dit respectievelijk 30.000 tot 1 miljoen Pa en van 0,1 tot 10.000 Pa. Een dergelijke situatie is ontstaan op basis van lang onderzoek naar de bijzonderheden van de kwijting.
Er is vastgesteld dat de maximale lichtopbrengst wordt waargenomen bij drukken van 0,2 en 10.000 Pa. De eerste natriumlampen, gemaakt in 1931 door Marcello Pirani, functioneren op het eerste extremum van de functie binnen het gespecificeerde interval bij een stroomdichtheid van 0,1 - 0,5 A per vierkante centimeter. De gunstigste voorwaarden voor de emissie van licht worden bereikt bij temperaturen van de vloeistoffase in het bereik van 270 - 300 graden Celsius( de temperatuur van de basis is minstens twee keer zo laag).Lampen die werken met een druk van 0,2 Pa, efficiënter.
Het tweede extremum wordt bereikt door de damp verder te verwarmen. Bij temperaturen van 650 - 750 graden Celsius. Hogedruknatriumlampen konden lange tijd niet worden gemaakt. De moeilijkheid was het ontbreken van een geschikt materiaal voor de kolf. Alleen aluminiumkeramiek is bestand tegen de agressie van een agressieve omgeving bij temperaturen boven de 1000 graden( 1300 - 1400 graden Celsius).Kunstmatige materialen gaven de mensheid veel, wat indirect werd genoemd in de review over elektrische circuits.
Lage druk natriumlampen
Lagedruklampen zijn zeer effectief. De bovengenoemde golflengten worden dominant, maar zijn ver verwijderd van de enige in het emissiespectrum. Bij lagedruklampen liggen de meeste lijnen in het gebied van de gevoeligheid van het oog. Dit betekent dat het licht zo helder mogelijk is. Met andere woorden, lagedruklampen hebben een aantrekkelijk rendement.
In laboratoriummodellen bereikt de efficiëntie 50-60%.Als gevolg hiervan stijgt de lichtopbrengst tot 400 lm / W( de theoretische limiet voor het huidige technologieniveau is 500 lm / W).
Ter vergelijking.9 W EKF LED-lamp( analoog met een gloeidraad van 75 W) levert een flux van 830 lm. Het cijfer wordt beschouwd als een goede indicator van energiebesparing. Hoewel de lichtefficiëntie, het is niet moeilijk te raden, is "slechts" 92 lm / W.Het wordt duidelijk hoe effectief natriumlampen met lage druk, al lang geleden uitgevonden, in 1931 zijn.
In de praktijk moet men offers brengen( Philips-lampen zijn nog steeds goed en halen een lichtrendement van 133-178 lm / W).De temperatuur van de kolf stijgt tot de vereiste 270-300 graden Celsius als gevolg van speciale maatregelen voor thermische isolatie( als de straal van de kolf het maximale effectieve overschrijdt) en enige toename van de bedrijfsstroom naar het optimum. Dientengevolge haalt de efficiëntie van echte producten die zijn vrijgegeven voor massale verkoop niet de bovengenoemde limieten. Maar het blijft verhoogd, zodat natriumbollen energiezuinig worden genoemd.
Thermische isolatie wordt soms aangevuld met andere maatregelen. Reflecterende mantel van halfgeleidermaterialen zendt de nuttige gele straling uit, maar reflecteert infrarood binnenin. De temperatuur binnenin stijgt verder. Maar het ontwerp van de natriumlamp is gecompliceerder.
Arc-firing wordt mogelijk gemaakt door toevoeging van neon en argon. Dit vermindert de door de bestuurder ontwikkelde spanning aanzienlijk. Vanwege de aanwezigheid van onzuiverheden absorbeert de glazen kolf geen argon. De straal van de lamp is iets meer dan het optimum genomen en is 15-25 mm. De oxide-kathode is gewoonlijk bifilar of gelabeld( gesinterd uit poeder).Tungsten geactiveerd door alkalische( aardalkalimetalen) metalen wordt als materiaal gebruikt.
Lagedruklamp
Hogedruknatriumlampen
Naast natriumgas worden kwikdampen en xenonreducerende spanning( tot 2-4 kV) aan het gasmengsel toegevoegd. De druk in de kolf ligt in het bereik van 4 tot 14 kPa. Het valt gemakkelijk op te merken dat, volgens de algemene classificatie van ontladingslampen, dit bereik verwijst naar lage druk. Voor natriumlampen boven 14 kPa neemt deze parameter niet toe. Het bereik van 4 - 14 kPa wordt geplaatst in de ontlading van sterke druk.
De maximale efficiëntie is ongeveer 10 kPa. De partiële natriumdampdruk is een tiende of twintigste van het totaal. Anderen zijn verantwoordelijk voor kwik en xenon. De druk van de laatste( in koude vorm) is 2,6 kPa. Als een mengsel van neon en argon wordt gebruikt om de ontsteekspanning te verlagen, wordt de lichtopbrengst van de natriumlamp met een kwart verlaagd.
In het spectrum van hogedruknatriumlampen is, naast de D-lijnen, activiteit in het blauwgroene deel van het spectrum. Op grond waarvan de gegeven tint niet geel is, maar goudwit( de kleurtemperatuur in de warme opening is 2000 K).De kleurweergave-index( maximaal bij 2500 K) kan worden verhoogd door de partiële druk van natriumdamp en de diameter van de kolf te vergroten. Tegelijkertijd wordt de lichtopbrengst bijna gehalveerd en neemt de levensduur af. Er is een toename van de kleurtemperatuur. Gezien de hierboven beschreven negatieve resultaten, worden dergelijke maatregelen zelden gebruikt.
Aluminiumkeramiek wordt gebruikt als het bolmateriaal. Normaal silicaatglas is ongeschikt, natriumdampen ondergaan een chemische reactie onder invloed van een aanzienlijke temperatuur. De gevormde verbindingen zijn stabiel en de fles duikt merkbaar binnen enkele minuten na het begin van de werking van het product. Veranderingen zijn onomkeerbaar, onder de werking van sterke druk is er een kans op volledige vernietiging van het glas.
Polykristallijn keramiek en een buisvormig eenkristal met wanddiktes van 0,5 tot 1 mm zijn even bestand tegen de werking van een agressief medium tot een temperatuur van 1600 K, met een zekere marge ten opzichte van het optimale punt. Keramiek detecteert een redelijke transmissie van straling in het zichtbare bereik, die 30% van de energie verbruikt door de natriumlamp inneemt.
Extreme temperaturen vereisen een speciaal ingangsontwerp. Gemaakt van niobium met een klein( 1%) mengsel van zirkonium, worden ze bij de ingang van de kolf afgesloten met speciaal glascement( bestand tegen de gespecificeerde agressieve omstandigheden).De legering, zo verfijnd van samenstelling, werd om een reden gekozen. Ontwerpers hebben een materiaal gevonden waarvan de thermische uitzettingscoëfficiënt in de buurt van keramiek ligt. Hierdoor is het mogelijk om vervormingen aan de naden en naden te voorkomen. Hetzelfde idee wordt gebruikt in metalen raamkozijnen. Het is bekend dat de thermische uitzettingscoëfficiënt van aluminium dicht bij de waarden van glas ligt.
Natrium-lampdruk is inherente inertheid. Bij de eerste ontsteking is het licht geel en monochroom. Geleidelijk komt het product in de modus met een gelijktijdige uitbreiding van het uitgestraalde spectrum. Om de boog opnieuw te ontsteken, koelt het gas af en duurt het 2-3 minuten. Om de werktemperaturen niet te overschrijden, is het nodig om reflectie van straling op de kolf uit te sluiten. Anders faalt de natriumlamp tegen oververhitting.
