- Návrh a princip provozu
- Klasifikace sodíkových lamp
- Výhody a nevýhody
- Rozsah působnosti
- Připojení
- Otázky bezpečnosti a likvidace
- Video navíc k článku
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Návrhy prvních světelných zařízení byly spíše primitivní. Skládaly se ze dvou elektrod, mezi nimiž hořel výboj oblouku. V těchto strukturách byly dvě významné nevýhody: v důsledku vyhoření elektrody potřebovaly konstantní nastavení a spektrum záření zachytilo významnou část ultrafialového záření. Proto žárovky a později sodíkové výbojky velmi rychle obsadily své výklenky v osvětlení prostor a ulic.
Kvůli spravedlnosti musím říci, že tato světelná zařízení dnes ještě konkurují značkám úspornějších LED lamp.
Existují však oblasti, kde bude prioritou používání sodíkových žárovek po dlouhou dobu. Optimismus zvyšuje vysoký tok záření v plynových výbojkách, delší životnost a vysokou účinnost těchto zařízení.
Návrh a princip provozu
Účinek sodíkové výbojky je založen na vlastnostech sodíkových par, které mohou emitovat monochromatické jasné světlo v žlutooranžovém spektru. Tato plynná látka je uzavřena ve speciální baňce (trubice), která se nazývá hořák. Vzhledem k tomu, že sodné páry, zahřáté na vysoké teploty, působí agresivně na skleněné povrchy, je trubka vyrobena ze stabilnějších látek - borosilikátového skla nebo polykrystalického oxidu hlinitého (v závislosti na typu lampy).
Na každé straně hořáku jsou elektrody určené k vytváření obloukových výbojů, které zahřívají páru sodíku. Tato konstrukce je umístěna ve vakuové skleněné baňce, zakončené závitovou základnou.
Zde je vhodné poznamenat, že existují dva typy takových osvětlovacích zařízení: NLND (nízký tlak) a NLVD (vysoký tlak). Výše popsaná konstrukce dává obecnou představu o konstrukci sodíkových výbojek s plynovým výbojem obou typů. Tyto lampy se liší v konstrukci hořáků a provozním tlaku par uvnitř trubek.
U nízkotlakých sodíkových svítidel jeho hodnota nepřesahuje 0, 2 Pa a v NLVD je to přibližně 10 kPa. Pracovní teploty par sodíku se liší podle toho: 270–300 ° С pro NLND a 650–750 ° С ve vysokotlakých hořácích. Z toho je zřejmé, že hořáky NLVD mají poměrně vysoké hladiny světelných toků, to znamená, že svítí docela jasně.
Není divu, že vysokotlaké sodíkové výbojky postupně z trhu nahradily osvětlovací zařízení typu NLND. Ačkoliv spektrum světla, které odpovídá nízkému tlaku, je pro oko příjemnější, NLND hořáky ustoupily silnějším modelům s poměrně vysokou emisí světla.
Za těchto okolností se zaměříme na typ svítidel NLVD. Konstrukce takového zdroje osvětlení je znázorněna na obrázku 1. Zde je schéma trubicové lampy DNaT.
Čísla označená:
- 1 - vnější baňka;
- 2 - poniklovaná základna;
- 3 - kontaktní desky;
- 4 - plynová výbojka (hořák);
- 5 - molybdenové elektrody;
- 6 - sodíkové páry smíchané s inertními plyny (argon nebo xenon);
- 7 - amalgam sodný;
- 8 - stlačený niobový vstup;
- 9 - kovové vodiče;
- 10 - molybdenové desky;
- 11 - getry (getry).
Na Obr. 2 ukazuje fotografii sodíkové lampy tohoto typu.
Baňky s sodíkovou lampou jsou válcové (jak na obrázku 2), eliptické, pokryté zevnitř tenkou vrstvou látky rozptylující světlo (DNaC). Mohou být matné (DNaMT) nebo obsahují zrcadlový reflektor v blízkosti hořáku (DNAZ).
Princip činnosti.
Zapálení hořáku sodíkové lampy vychází z elektrického oblouku, který vzniká mezi elektrodami. V kanálu elektrického výboje se vytváří proud nabitých částic ze sodíkových par. Přísně vzato, uvnitř plynové výbojky není čistý sodík, ale směs plynů. Pro lepší zapálení oblouku se přidá argon nebo xenon nebo páry rtuti.
Dnes již existují rtuťové lampy. Stále mají složitější strukturu, ale vývoj pokračuje a pravděpodobně jednou nahradí běžné rtuťové lampy.
Po aplikaci vysokého impulzního napětí na katody se NLVD zapálí. Někdy lampa svítí tlumeným světlem. Přibližně za 7 - 10 minut po zahřátí sodíkové páry na pracovní teplotu se lampa přepne do režimu maximálního světelného výkonu.
Princip činnosti je podobný fungování rtuťových výbojek, ale pro zapnutí lampy naplněné sodíkovými výpary je zapotřebí vyšší pulzní napětí než pro zapnutí DRL. Po zahřátí hořáku musí být omezeny pulzní proudy. Pro tento typ osvětlovacích zařízení proto výrobci NLVD vyvinuli speciální předřadníky s vestavěnými impulsními zapalovacími zařízeními. Bez použití IZU není možné rozsvítit sodíkovou lampu zapojením přímo do elektrické sítě.
Klasifikace sodíkových lamp
Jak bylo uvedeno výše, sodíkové výbojky jsou dvou typů: NLND a NLVD. Mohou být klasifikovány podle typu žárovky, podle složení nečistot, podle výkonu záření. Vzhledem k tomu, že tlak páry sodíku přímo ovlivňuje světelný výkon lampy, provedeme v tomto parametru stručný přehled svítidel.
Nízký tlak (NLND)
První se objevil NLND (s nízkým tlakem v hořáku). Poskytují nízkou reprodukci barev, ale mají příjemné spektrum záření pro člověka. Jsou masivně využívány ve 30. letech minulého století. Nízkotlaké lampy lze nalézt dnes, ale jsou nahrazeny pokročilejšími sodíkovými výbojkami, o kterých budeme diskutovat podrobněji.
Vysoký tlak (NLVD)
Vysoká účinnost NLVD z nich učinila lídra mezi jinými světelnými zdroji s plynovým výbojem. Světelný výkon těchto lamp dosahuje 150 lumenů / watt. Mohou pracovat až 28 500 hodin. Na konci životnosti se však jejich světelný výkon sníží a barva se přesune na červenou stranu spektra.
Pro různé parametry překonává NLVD vlastnosti zářivek vyzařujících studené světlo a halogenidové výbojky, které spotřebovávají velké množství elektřiny. Mezi moderní elektrické zdroje světla existuje několik lamp, které mohou udělat sodíkovou lampu hodnou konkurenci.
Výhody a nevýhody
Výhody sodíkových výbojek jsou následující:
- účinnost trubicových lamp;
- dlouhá životnost;
- stabilita elektrických parametrů téměř po celou dobu životnosti;
- teplé odstíny sodíkového záření (viz obr. 3);
- poměrně široký rozsah teplot, při kterých sodíkové výbojky pracují stabilně - od –60 do +40 stupňů Celsia.
Bohužel existují nevýhody, které omezují rozsah NLVD:
- nepříjemná frekvence blikání světla;
- setrvačnost při zapnutí;
- nebezpečí výbuchu NLVD;
- přítomnost rtuti ve většině modelů;
- rezonanční záření během provozu oslabuje;
- zvýšení spotřeby energie s blížícím se koncem životnosti;
- potřebu používat ovládací zařízení pro připojení lamp.
Řídící zařízení jsou někdy zdrojem hluku a spotřebovávají až 60% spotřebované energie. Vyžadují také dodatečnou údržbu.
Navzdory přítomnosti těchto nedostatků je v některých oblastech, kde je barevné provedení světelného zdroje nevýznamné, použití NLVD velmi přínosné a v některých případech jednoduše nenahraditelné.
Rozsah působnosti
Žlutooranžové světlo osvětlovacích zařízení je příjemné pro oko, ale jeho jednobarevnost ztlumí barvy interiérových barev. Proto se sodíkové výbojky nepoužívají v obytných oblastech jako hlavní osvětlovací zařízení. Mohou sloužit pouze jako prvky dekorativního osvětlení.
Obrázek 3 ukazuje fotografii takového podsvícení:
Studie ukázaly, že žlutá luminiscence má příznivý vliv na vývoj rostlin. Zároveň se zvyšuje jejich růst, zvyšuje se výnos. V létě dostává vegetace takové světlo ze slunce. Ale ve sklenících, kde se zelenina pěstuje v zimě, není zjevně dostatek slunečního světla. NLVD jsou pro tento účel ideální (viz obr. 4).
Použití sodíkových výbojek pro osvětlení skleníků nejen zvyšuje výnos, ale také umožňuje šetřit elektřinu.
Věnujte pozornost monochromatickému světlu sodíkových výbojek. Tlumená barva rostlin ukazuje, že téměř veškeré světlo z lamp se vynakládá na produkci chlorofylu.
Monochromatičnost je velmi užitečná při osvětlování ulic. Takové světlo se nerozptýlí v mlze. Použití pouličních lamp k osvětlení silnic může zlepšit bezpečnost dopravy. Parkové plochy a pruhy s pouličním osvětlením založeným na NLVD se žlutým spektrem osvětlení zvyšují pohodlí rekreantů v noci.
Méně obyčejně, tyto lampy jsou používány v průmyslových prostorách (obvykle ve skladech), stejně jako v designu reklamních znamení a výzdob.
Připojení
Vzhledem k tomu, že je hořák zapálen, je zapotřebí vysoké pulzní napětí (někdy až 1000 V), což komplikuje zapojení sodíkových výbojek. Musíme použít další vybavení. PRL pro NLVD jsou dvou typů: EMPRA (elektromagnetické) a elektronické předřadníky (elektronické).
IZU jsou připojeny k obvodu lampy paralelně a tlumivky jsou zapojeny do série, někdy přes pulzní zapalovač.
Obrázek 6 ukazuje připojení NLVD.
Dbejte na to, jak jsou připojeny tlumivky (předřadník) a IZU.
Vezměte prosím na vědomí, že při připojování musí být splněn požadavek: délka vodiče od tlumivky k patici lampy nesmí přesáhnout 100 cm.
Někteří zahraniční výrobci dodávají do žárovky žárovky sodíkové osvětlení s vestavěnými startéry.
Otázky bezpečnosti a likvidace
Rizika při provozu sodíkových výbojek spojených s vysokým tlakem a teplotou uvnitř hořáku. Dokonce i povrch baňky se zahřeje na 100 ° C a může způsobit popálení, pokud se s ní manipuluje nedbale. Existuje možnost rozbití žárovky pod vlivem ohřátých plynů unikajících z hořáku.
Za účelem ochrany před účinky zničení, aby lampy, ve kterých jsou lampy za tlusté sklo. Věnujte pozornost designu lampy pro pouliční osvětlení (obr. 5).
Vzhledem k přítomnosti rtuti v sodíkových výbojkách platí zvláštní požadavky na jejich likvidaci. Použitá zařízení nesmějí být hozena do nádrží pro běžný odpad. Musí být zaslány speciálním podnikům k likvidaci a recyklaci.