Najvýkonnejšie sodíkové výbojky. Vlastnosti sodíkových výbojok a ich použitie v pouličnom osvetlení, schéma zapojenia

Vysokotlakové sodíkové výbojky– jeden z najodolnejších a najúčinnejších svetelných zdrojov. Priemerná dĺžka ich pracovného času presahuje 25 tisíc hodín.

Sodíkové výbojky zapáliť s pomocou za 3-4 minúty. Ich príjemné žlté svetlo našlo svoje uplatnenie v oblastiach, kde je dôležitá ekonomická realizovateľnosť – osvetľujú parky, cesty, architektonické pamiatky. S rozvojom priemyslu sa objavili nové typy svietidiel so zlepšeným podaním farieb a rozsah ich použitia sa výrazne rozšíril.

Sodíkové výbojky sú veľmi obľúbené medzi záhradkármi, ktorí pestujú rastliny v skleníkoch a zimných záhradách - v zamračenom dni ich teplé svetlo môže ľahko nahradiť slnečné svetlo, čo zvyšuje úrodnosť rastlín.

Ďalšou dôležitou vlastnosťou použitia je ľubovoľná pracovná poloha. Vďaka tejto vlastnosti trubicové sodíkové výbojky s päticami E27 a E40široko používané na železniciach, diaľniciach a pouličnom osvetlení. S vhodnými predradníkmi je možné niektoré žiarovky vyrábané spoločnosťou stmievať a nastavovať na jas svetla. Robustná konštrukcia poskytuje vysokú odolnosť voči vibráciám a vonkajším vplyvom. Použitie lámp je však v chladnom počasí do istej miery obmedzené – ich účinnosť je značne závislá od teploty okolia.

Svietidlá so základňou Fc2 a RX7s Používajú sa v svietidlách uzavretého typu a najčastejšie sa používajú na vnútorné osvetlenie výstavných a obchodných priestorov. Počas celej životnosti zostáva vyžarovanie svetla vysoká intenzita.

Na zvýraznenie výrobkov v mäsiarstvach, kvetinárstvach a pekárňach, ktoré používajú svietidlá s päticou PG12-1 a GX12-1 s teplou farebnou teplotou a dobrou priepustnosťou svetla.

Tvar jednopäticových sodíkových výbojok môže byť eliptický, s žiarovkami vyrobenými z matného skla, ktoré odstraňuje efekt oslnenia. Spoločnosť vyrába modely so vstavaným zapaľovacím zariadením, ako aj možnosťou NAV-E Plug-in pre ortuťovú tlmivku.

Iný typ lampy - sodík s dvoma horákmi a základňou E40. Hlavným rozdielom od štandardných lámp tohto typu je dlhšia životnosť, keďže pri zapálení sa zvyčajne rozsvietia oba horáky, ktoré potom pracujú striedavo.

V našom internetovom obchode www.site je široká ponuka oblúkových sodíkových výbojok, ľahko nájdete lampu, ktorá je ideálna pre vaše požiadavky na jej použitie.

Vyznačujú sa vysokou priepustnosťou svetla a miernym poklesom svetelného toku pri dlhodobej prevádzke.

Sodíkové výbojky sa často používajú na úsporné osvetlenie vonkajších objektov - ulíc a stavenísk, diaľnic a tunelov, architektonických stavieb, železničných staníc a letísk a iných objektov, ktoré vyžadujú kontrastnú viditeľnosť za všetkých poveternostných podmienok. Okrem toho sa takéto svietidlá široko používajú na osvetlenie kvetinových záhonov a skleníkov s rastlinami.

Arc sodium tubular je sklenený valec obsahujúci špeciálny "horák" - valcová trubica s čistým oxidom hlinitým. Táto trubica je naplnená parami sodíka a ortuti. Tieto výbojky navyše obsahujú štartovací plyn – xenón.

Existujú dva typy - vysokotlakové sodíkové výbojky, ktoré umožňujú získať monochromatické svetlo oranžové žiarenie a nízkotlakové, ktoré poskytujú približne 200 lm / W, ale vyznačujú sa teplým farebným rozsahom.

Treba poznamenať, že sodíkové výbojky sú zapojené špeciálnym spôsobom - pomocou špeciálneho predradníka a pulzného zápalového zariadenia, aj keď niektorí výrobcovia vyrábajú takéto žiarovky so štartovacou anténou, ktorá vyzerá ako drôt, ktorý sa ovinie okolo "horáku".

Ak hovoríme o výhodách sodíkových výbojok, je potrebné poznamenať tieto vlastnosti:

Vysoký svetelný výkon;

Dlhá doba prevádzky (až 32 tisíc hodín);

Menšia zmena počas prevádzky;

Ekonomické využitie;

Rozsah prevádzkových teplôt je -60 - +40 ° C.

Napriek týmto výhodám majú sodíkové výbojky určité nevýhody:

Môžu byť použité len vtedy, keď nie sú vysoké požiadavky na dobrú reprodukciu farieb. Okrem toho pri dlhodobom používaní menia svoj farebný rozsah;

Účinnosť týchto svietidiel závisí od teploty okolia - v chladnom počasí svietia horšie;

Nie sú šetrné k životnému prostrediu, pretože obsahujú zlúčeniny sodíka a ortuti;

Počas prevádzky unikajú atómy sodíka, čo si vyžaduje použitie jednokryštálovej výbojky;

Na úplné spustenie tohto typu svietidla a vytvorenie stabilných svetelných charakteristík musí uplynúť aspoň 7 minút.

Vzhľadom na tieto vlastnosti sodíkových výbojok sú najvhodnejšie v prípadoch, keď je potrebný výkonný a ekonomický zdroj svetla a správne podanie farieb nie je veľmi dôležité.

Stojí za zmienku, že výkon týchto svietidiel by sa mal vyberať v súlade s ich použitím. Takže pre kvetinové záhony, skleníky alebo škôlky je najlepšie použiť 150 alebo 250 W lampy. Sodné s výkonom nad 400 W sa nepoužívajú, pretože môžu spáliť listy. Správnym používaním tohto svetelného zdroja môžete zlepšiť rast rastlín a pestovať ich intenzívne počas celého roka.

Návrhy prvých osvetľovacích zariadení boli dosť primitívne. Pozostávali z dvoch elektród, medzi ktorými horel oblúkový výboj. Tieto konštrukcie mali dve významné nevýhody: kvôli vyhoreniu elektródy potrebovali neustále nastavenie a emisné spektrum zahŕňalo významnú časť ultrafialového žiarenia. Preto žiarovky a neskôr sodíkové výbojky veľmi rýchlo obsadili svoje niky vo vnútornom a vonkajšom osvetlení.

Aby sme boli spravodliví, treba povedať, že aj dnes tieto osvetľovacie zariadenia stále konkurujú značkám úspornejších LED svietidiel.

Sú však oblasti, v ktorých bude používanie sodíkových žiaroviek na dlhú dobu prioritou. Optimizmus dodáva týmto zariadeniam vysoký tok žiarenia, dlhá životnosť a indikátory vysokej účinnosti.

Dizajn a princíp fungovania

Pôsobenie sodíkovej výbojky je založené na vlastnosti sodíkových pár, ktoré sú schopné vyžarovať monochromatické jasné svetlo v žlto-oranžovom spektre. Táto plynná látka je obsiahnutá v špeciálnej banke (trubici) nazývanej horák. Keďže para sodíka zahriata na vysokú teplotu pôsobí na sklenené povrchy agresívne, je trubica vyrobená zo stabilnejších látok - borosilikátového skla alebo polykryštalického oxidu hlinitého (v závislosti od typu svietidla).

Na každej strane horáka sú elektródy určené na vytváranie oblúkových výbojov, ktoré ohrievajú sodíkové pary. Tento dizajn je umiestnený vo vákuovej sklenenej banke zakončenej závitovou základňou.

Tu je vhodné poznamenať, že existujú dva typy takýchto osvetľovacích zariadení: NLND (nízky tlak) a NLHD (vysoký tlak). Konštrukcia opísaná vyššie poskytuje všeobecnú predstavu o konštrukcii sodíkových výbojok s plynovou výbojkou oboch typov. Tieto svietidlá sa líšia konštrukciou horákov a prevádzkovým tlakom pár vo vnútri trubíc.

V nízkotlakových sodíkových výbojkách jeho hodnota nepresahuje 0,2 Pa a v nízkotlakových sodíkových výbojkách je to asi 10 kPa. V súlade s tým sa prevádzkové teploty sodíkových pár líšia: 270–300 °C pre NLND a 650–750 °C vo vysokotlakových horákoch. Z toho je zrejmé, že horáky NLVD majú pomerne vysoké úrovne svetelného toku, to znamená, že svietia dosť jasne.

Nie je prekvapujúce, že vysokotlakové sodíkové výbojky postupne nahradili osvetľovacie zariadenia typu NLND z trhu. Aj keď svetelné spektrum zodpovedajúce nízkemu tlaku je pre oko príjemnejšie, horáky NLND sú horšie ako výkonnejšie modely s dosť vysokou emisiou svetla.

Vzhľadom na túto okolnosť sa zameriame konkrétne na žiarovky typu NLVD. Konštrukcia takéhoto zdroja osvetlenia je znázornená na obrázku 1. Tu je schéma trubicovej lampy HPS.

Ryža. 1. Zariadenie HPS

Čísla označujú:

• 1 – vonkajšia banka;
• 2 – poniklovaná základňa;
• 3 – kontaktné dosky;
• 4 – trubica na výboj plynu (horák);
• 5 – molybdénové elektródy;
• 6 – sodná para s prímesou inertných plynov (argón alebo xenón);
• 7 – amalgám sodný;
• 8 – vstup zhutneného nióbu;
• 9 – kovové vodiče;
• 10 – molybdénové platne;
• 11 – getre (absorbéry plynov).

Na obr. Obrázok 2 zobrazuje fotografiu sodíkovej výbojky tohto typu.

Ryža. 2. Príklad fotografie vysokotlakovej sodíkovej výbojky (HPS)

Žiarovky sodíkových výbojok sú valcové (ako na obrázku 2), elipsovité, zvnútra potiahnuté tenkou vrstvou látky rozptyľujúcej svetlo (DNaS). Môžu byť matné (DNaMT) alebo obsahovať zrkadlový reflektor vedľa horáka (DNaZ).

Princíp fungovania.

Horák sodíkovej lampy je zapálený elektrickým oblúkom, ktorý vzniká medzi elektródami. V elektrickom výbojovom kanáli sa vytvára prúd nabitých častíc zo sodíkových pár. Presne povedané, vo vnútri plynovej výbojky nie je čistý sodík, ale zmes plynov. Pre lepšie zapálenie oblúka sa pridáva argón alebo xenón alebo ortuťové výpary.

Dnes už existujú výbojky bez obsahu ortuti. Stále majú zložitejší dizajn, ale vývoj pokračuje a pravdepodobne raz nahradia klasické ortuťové výbojky.

Po privedení vysokého impulzného napätia na katódy sa zapáli nízkotlakový stupeň. Lampa nejaký čas slabo svieti. Po približne 7 - 10 minútach, po zahriatí sodíkových pár na prevádzkovú teplotu, sa lampa prepne do režimu maximálneho svetelného výkonu.

Princíp činnosti je podobný činnosti ortuťových výbojok, ale na zapnutie lampy naplnenej sodíkovými parami je potrebné vyššie impulzné napätie ako na zapnutie. Po zahriatí horáka je potrebné obmedziť pulzné prúdy. Preto výrobcovia NLVD pre tento typ svietidiel vyvinuli špeciálne predradníky so zabudovanými impulznými zapaľovacími zariadeniami. Bez použitia IZU nie je možné zapáliť sodíkovú výbojku jej priamym pripojením k elektrickej sieti.

Klasifikácia sodíkových výbojok

Ako je uvedené vyššie, sodíkové výbojky sa dodávajú v dvoch typoch: NLND a NLHD. Môžu byť tiež klasifikované podľa typu banky, zloženia nečistôt a sily žiarenia. Keďže tlak sodíkových pár priamo ovplyvňuje svetelný výkon lampy, stručne si prejdeme lampy na základe tohto parametra.

Nízky tlak (LPND)

Ako prvý sa objavil NLND (nízky tlak horáka). Poskytujú nízke podanie farieb, no majú pre človeka príjemné emisné spektrum. Boli široko používané v 30. rokoch minulého storočia. Nízkotlakové výbojky sa dajú nájsť aj dnes, no nahrádzajú ich pokročilejšie sodíkové výbojky, ktorým sa budeme venovať podrobnejšie.

Vysoký tlak (HPL)

Vysoká účinnosť NLVD z nich urobila lídra medzi ostatnými svetelnými zdrojmi s plynovou výbojkou. Svetelný výkon takýchto lámp dosahuje 150 lúmenov/watt. Môžu pracovať až 28 500 hodín. Pravda, na konci životnosti ich svetelný výkon klesá, farba sa posúva na červenú stranu spektra.

V mnohých parametroch sú NLVD lepšie ako žiarivky, ktoré vyžarujú studenú žiaru, a halogenidové výbojky, ktoré spotrebúvajú veľa elektriny. Medzi modernými elektrickými svetelnými zdrojmi je len málo lámp, ktoré môžu konkurovať sodíkovej výbojke.

Výhody a nevýhody

Výhody sodíkových výbojok sú nasledovné:

• účinnosť trubicových lámp;
• dlhá životnosť;
• stabilita elektrických parametrov takmer počas celej životnosti;
• teplé odtiene sodíkového žiarenia (pozri obr. 3);
• pomerne široký rozsah teplôt, pri ktorých sodíkové výbojky fungujú stabilne - od -60 do +40 stupňov Celzia.

Bohužiaľ, existujú nevýhody, ktoré obmedzujú rozsah použitia NLVD:

• nepríjemná frekvencia blikania svetla;
• zotrvačnosť pri zapnutí;
• nebezpečenstvo výbuchu NLVD;
• prítomnosť ortuti vo väčšine modelov;
• rezonančné žiarenie počas prevádzky slabne;
• zvýšenie spotreby energie s blížiacim sa koncom životnosti;
• nutnosť použitia predradníkov na pripojenie svietidiel.

Predradníky sú niekedy zdrojom hluku a spotrebujú až 60 % spotreby energie. Vyžadujú si tiež dodatočnú údržbu.

Napriek prítomnosti uvedených nevýhod je v niektorých oblastiach, kde je farebné podanie svetelného zdroja nevýznamné, použitie NLVD veľmi prospešné a v niektorých prípadoch jednoducho nenahraditeľné.

Oblasť použitia

Žlto-oranžové svetlo osvetľovacích zariadení lahodí oku, no jeho monochromatickosť tlmí farby interiérov. Preto sa sodíkové výbojky nepoužívajú v obytných priestoroch ako hlavné osvetľovacie zariadenie. Môžu slúžiť len ako prvky dekoratívneho osvetlenia.

Obrázok 3 zobrazuje fotografiu takéhoto podsvietenia:

Obrázok 3. Svetlo sodíkovej lampy

Výskum ukázal, že žlté svetlo má tendenciu mať priaznivý vplyv na vývoj rastlín. Zároveň sa zvyšuje ich rast a zvyšuje sa produktivita. V lete dostáva vegetácia toto osvetlenie zo slnečných lúčov. Ale v skleníkoch, kde sa pestuje zelenina v zime, zjavne nie je dostatok slnečného svetla. NLVD sú na tieto účely ideálne (pozri obrázok 4).

Používanie sodíkových výbojok na osvetlenie skleníkov nielen zvyšuje produktivitu, ale aj šetrí energiu.

Obrázok 4. Osvetlenie skleníka vysokotlakovými sodíkovými výbojkami

Dávajte pozor na monochromatický charakter svetla zo sodíkových výbojok. Tlmená farba rastlín naznačuje, že takmer všetko svetlo z lámp sa minie na produkciu chlorofylu.

Monochromatickosť je veľmi užitočná pri osvetlení ulíc. Takéto svetlo sa v hmle nerozptyľuje. Používanie pouličných lámp na osvetlenie diaľnic môže zlepšiť bezpečnosť premávky. Parkové plochy a chodníky s pouličným osvetlením na báze NLVD, ktoré majú žlté spektrum luminiscencie, zvyšujú komfort rekreantov v noci.

Obrázok 5. Pouličné osvetlenie pomocou NL

Menej často sa takéto svietidlá používajú v priemyselných priestoroch (zvyčajne skladoch), ako aj pri navrhovaní reklamných nápisov a dekorácií.

Pripojenie

Keďže zapálenie horáka vyžaduje vysoké impulzné napätie (niekedy až 1000 V), komplikuje to schémy zapojenia sodíkových výbojok. Je potrebné použiť dodatočné vybavenie. Predradníky pre nízkotlakové hydraulické ventily sú dvoch typov: predradníky (elektromagnetické) a elektronické predradníky (elektronické).

IZU sú pripojené k obvodu lampy paralelne a tlmivky sú zapojené do série, niekedy cez impulzné zapaľovacie zariadenie.

Obrázok 6 zobrazuje pripojenie NLVD.

Obrázok 6. Schéma zapojenia NLVD

Venujte pozornosť tomu, ako je zapojená tlmivka (predradník) a IZU.

Upozorňujeme, že pri pripájaní sami musíte splniť požiadavku: dĺžka drôtu od induktora k základni lampy by nemala presiahnuť 100 cm.

Niektorí zahraniční výrobcovia dodávajú na trh sodíkové osvetľovacie zariadenia so zabudovanými štartovacími zariadeniami v žiarovke lampy.

Problémy s bezpečnosťou a likvidáciou

Riziká pri prevádzke sodíkových výbojok sú spojené s vysokým tlakom a teplotou vo vnútri horáka. Dokonca aj povrch banky sa zahreje až na 100 °C a pri neopatrnom zaobchádzaní môže spôsobiť popáleniny. Existuje možnosť prasknutia banky vplyvom horúcich plynov unikajúcich z horáka.

Na ochranu pred následkami zničenia sa vyrábajú lampy, v ktorých sú lampy umiestnené za hrubým sklom. Venujte pozornosť dizajnu (obr. 5).

Vzhľadom na prítomnosť ortuti v sodíkových výbojkách sa na ich likvidáciu vzťahujú osobitné požiadavky. Použité zariadenie sa nesmie likvidovať v bežných odpadkových nádobách. Musia byť odoslané do špeciálnych podnikov na neutralizáciu a spracovanie.

Video na doplnenie článku

Okrem toho je potrebné poznamenať, že použitie nízkotlakových sodíkových výbojok je obmedzené skutočnosťou, že ich účinnosť závisí od teploty okolia (v chladnom počasí horšie svietia) a väčšina vysokotlakových sodíkových výbojok používa sodíkový amalgám (zlúčeninu sodíka s) ako plniva. Preto neexistuje jednoznačná odpoveď na otázku, či sú sodíkové výbojky ekologickejšie ako ortuťové.

Žiarovky vyžarujú žlté svetlo, na rozdiel od bieleho svetla ortuťových výbojok DRL.

Existujú dva zásadne odlišné typy sodíkových výbojok – nízkotlakové výbojky a vysokotlakové výbojky.

Nízkotlaková sodíková výbojka

35W nízkotlaková sodíková lampa

Nízkotlaková sodíková výbojka sa vyznačuje najvyššou účinnosťou spomedzi všetkých svetelných zdrojov - cca 200 lm/W. Žiarenie z nízkotlakovej sodíkovej výbojky je však monochromatické žiarenie – tzv. sodíkový rezonančný dublet. V tomto ohľade je kvalita osvetlenia poskytovaného takouto lampou, napríklad index podania farieb, extrémne nízka. Takéto svietidlá sa používajú na osvetlenie ulíc, priemyselných a skladových priestorov (odporúčame použiť svietidlá HPS+DRL), ich použitie na iné účely je náročné, pretože nie je možné rozlíšiť farby predmetov osvetlených takýmito svietidlami. Pri výmene halogénových alebo sodíkových výbojok v uzavretej miestnosti sa teda skresľuje farebné vnímanie predmetov, napríklad zelená farba úplne prechádza do čiernej alebo tmavomodrej, čím napríklad mnohé stanice metra často strácajú svoj architektonický vzhľad.

Vysokotlaková sodíková lampa

Skratka DNaT znamená Sodium Arc Tubular Lamp. Vysokotlaková sodíková výbojka sa vyznačuje tým, že v nej sú línie sodíkového rezonančného dubletu značne rozšírené v dôsledku vysokého tlaku sodíkových pár. Rozšírené čiary poskytujú kvázi spojité spektrum v obmedzenom rozsahu v žltej časti spektra. Týmto spôsobom sa kvalita žiarenia zlepšuje (aj keď nie príliš) - je možné rozlíšiť farby. Energetická účinnosť svietidla zároveň klesá na približne 150 lm/W (čo je stále vysoká hodnota, v porovnaní napr. s 13 lm/W pri žiarovke).

Často sa ako výplň lampy používa zmes sodíka a ortuti, ktorá poskytuje lepšie osvetlenie.

Horáky HPS lámp sú vyrobené z oxidu hlinitého.

Na zapálenie bežných sodíkových výbojok je potrebné prerušenie medzielektródového priestoru vysokonapäťovým impulzom. Na tento účel sa používa impulzné zapaľovacie zariadenie - IZU. Existujú však lampy, ktoré nevyžadujú IZU, majú štartovaciu anténu v blízkosti horáka. Najčastejšie má podobu drôtu alebo pásky omotanej okolo horáka. Takéto lampy sa nazývajú DNAS.

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite sa, čo je „sodíková lampa“ v iných slovníkoch:

Sodíková lampa- vysoký tlak (v banke na rozptyl svetla): 1 výbojka; 2 sklenené vonkajšie banky; 3 rozptylový náter; 4 báryový getr; 5 sokel. SODIUM LAMP, svetelný zdroj s plynovou výbojkou, v ktorom dochádza k optickému žiareniu... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

Svetelný zdroj s plynovou výbojkou, v ktorom dochádza k optickému žiareniu pri výboji elektrického oblúka v parách Na. Nízkotlaková sodíková výbojka vytvára čisté žlté svetlo. Svetelný výkon 100-170 lm/W, životnosť 5-7 tisíc hodín, spotrebované... ... Veľký encyklopedický slovník

sodíkovú výbojku- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Anglicko-ruský slovník elektrotechniky a energetiky, Moskva, 1999] Predmety: svietidlá, svietidlá, prístroje a osvetľovacie systémy EN sodíkové výbojky sodíkové výbojky ...

SODNÁ LAMPA- svetelný zdroj s plynovou výbojkou, ktorý využíva žiarenie vznikajúce elektrickým výbojom v sodíkových parách. N. l. jeden z najefektívnejších svetelných zdrojov používaných na vonkajšie a vnútorné osvetlenie. N. l. nízky tlak... ... Veľká polytechnická encyklopédia

Svetelný zdroj s plynovou výbojkou, v ktorom dochádza k optickému žiareniu pri výboji elektrického oblúka v parách Na. Nízkotlaková sodíková výbojka vytvára čisté žlté svetlo. Svetelný výkon 100-170 lm/W, životnosť 5-7 tisíc hodín, spotrebované... ... encyklopedický slovník

sodíkovú výbojku- natrio lempa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. sodíková výbojka; sodíková výbojka; sodíková výbojka vok. Natrium vlhký plameň, f rus. sodíková výbojka, f pranc. lampe à vapeur de sodík, f … Fizikos terminų žodynas

Svetelný zdroj s plynovou výbojkou (Pozri Zdroje svetla s plynovou výbojkou), v ktorom dochádza k žiareniu v optickom rozsahu počas elektrického výboja v parách Na. N. l. nízky tlak je naplnený Na para a zmes... ... Veľká sovietska encyklopédia

Svetelný zdroj s plynovou výbojkou vrátane optického. žiarenie vzniká pri elektrickom oblúku. výboj v sodíkových parách. N. l. nízky tlak vytvára čisté žlté svetlo, ktoré poskytuje dobrú viditeľnosť a vysoké rozlíšenie oka pri nízkych úrovniach... Veľký encyklopedický polytechnický slovník

vysokotlaková sodíková výbojka- Sodíková výbojka, ktorej parciálny tlak pár je v ustálenom stave asi 104 Pa. [GOST 15049 81] Predmety: lampy, svietidlá, zariadenia a osvetľovacie komplexy EN Vysokotlaková sodíková lampaHPS lampa ... Technická príručka prekladateľa

nízkotlaková sodíková výbojka- Sodíková výbojka, parciálny tlak pár, pri ktorom v ustálenom stave nepresahuje 102 Pa. [GOST 15049 81] Predmety: lampy, svietidlá, zariadenia a osvetľovacie komplexy... Technická príručka prekladateľa

Vysokotlakové sodíkové výbojky (HPS) sú jedným z najefektívnejších svetelných zdrojov a už dnes majú svetelnú účinnosť až 160 lm/W pri výkonoch 30 - 1000 W, ich životnosť môže presiahnuť 25 000 hodín. svietiace telo a vysoký jas sodíkových výbojok vysoký tlak výrazne rozširujú možnosti ich použitia v rôznych osvetľovacích zariadeniach s koncentrovaným rozložením svetla.

Vysokotlakové sodíkové výbojky sa spravidla prevádzkujú v spojení s indukčným alebo elektronickým predradníkom. Vysokotlakové sodíkové výbojky sa zapaľujú pomocou špeciálnych zapaľovacích zariadení, ktoré produkujú impulzy do 6 kV. Doba horenia lámp je zvyčajne 3 - 5 minút.

K výhodám moderných vysokotlakových sodíkových výbojok patrí relatívne malý pokles svetelného toku počas ich životnosti, čo je napríklad pri 400 W výbojkách 10 - 20 % za 15 tisíc hodín pri 10-hodinovom spaľovacom cykle. U svietidiel pracujúcich s častejším spínaním sa pokles svetelného toku zvyšuje približne o 25 % s každým polovičným cyklom. Rovnaký pomer platí aj pre výpočet zníženia životnosti.

Všeobecne sa uznáva, že tieto lampy sa používajú tam, kde je dôležitejšia ekonomika ako presná reprodukcia farieb. Ich teplé žlté svetlo je celkom vhodné na osvetlenie parkov, nákupných centier, ciest a v niektorých prípadoch aj na dekoratívne architektonické osvetlenie (príkladom toho je Moskva). Vývoj týchto svetelných zdrojov v poslednom desaťročí však viedol k prudkému rozšíreniu možností ich využitia v dôsledku vzniku nových typov, ako aj svietidiel s nízkym výkonom a svietidiel so zlepšeným podaním farieb.

1. Vysokotlakové sodíkové výbojky so zlepšeným podaním farieb

V súčasnosti predstavujú vysokotlakové sodíkové výbojky takmer najefektívnejšiu skupinu výbojkových svetelných zdrojov. Štandardné vysokotlakové sodíkové výbojky však majú množstvo nevýhod, z ktorých si v prvom rade treba všimnúť výrazne zhoršené vlastnosti podania farieb, vyznačujúce sa nízkym indexom podania farieb (Ra = 25 - 28) a nízkou farebnosťou. teplota (Tcv = 2000 - 2200 K).

Rozšírené rezonančné čiary sodíka spôsobujú zlatožltú farbu žiarenia. Farebné podanie vysokotlakových sodíkových výbojok sa považuje za vyhovujúce pre vonkajšie osvetlenie, ale nedostatočné pre vnútorné osvetlenie.

Zlepšenie farebných charakteristík vysokotlakových sodíkových výbojok je spôsobené najmä zvýšením tlaku sodíkových pár v horáku so zvýšením teploty studenej zóny alebo obsahu sodíka v amalgáme.(amalgám - tekutá, polotekutá alebo tuhá kovová zliatina s ortuťou) zväčšenie priemeru výbojky, zavedenie emitujúcich prísad, nanesenie fosforu a interferenčných povlakov na vonkajšiu žiarovku a napájanie lámp vysokofrekvenčným pulzným prúdom. Pokles svetelnej účinnosti je kompenzovaný zvýšením tlaku xenónu (t.j. poklesom vodivosti plazmy).

Problémom zlepšenia spektrálneho zloženia žiarenia vysokotlakových sodíkových výbojok sa zaoberá mnoho špecialistov a množstvo zahraničných firiem už vyrába kvalitné výbojky so zlepšenými farebnými parametrami. Sortiment takých popredných spoločností ako General Electric, Osram, Philips teda zahŕňa širokú skupinu sodíkových výbojok so zlepšenými vlastnosťami podania farieb.

Takéto svietidlá so všeobecným indexom podania farieb Ra = 50 - 70 majú o 25 % nižšiu svetelnú účinnosť a polovičnú životnosť v porovnaní so štandardnými možnosťami. Za zmienku tiež stojí, že základné parametre vysokotlakových sodíkových výbojok sú dosť kritické pre zmeny napájacieho napätia. Pri poklese napájacieho napätia o 5 - 10% teda výkon, svetelný tok, Ra strácajú od 5 do 30% svojich nominálnych hodnôt a pri zvýšení napätia prudko klesá životnosť.

Pokusy nájsť ekonomický analóg k žiarovke viedli k vytvoreniu novej generácie sodíkových výbojok. Relatívne nedávno sa objavila rodina sodíkových výbojok s nízkym výkonom s vylepšeným podaním farieb. Philips predstavil sériu žiaroviek SDW s výkonom 35 - 100 W s R a = 80 a farbou vyžarovania blízkou žiarovkám. Svetelná účinnosť svietidla je 39 - 49 lm / W a svetelného systému - PRA 32 - 41 lm / W. Takáto lampa môže byť úspešne použitá na vytvorenie dekoratívnych svetelných akcentov na verejných miestach.

Séria žiaroviek OSRAM COLORSTAR DSX spolu s elektronickým predradníkom POWERTRONIC PT DSX predstavuje úplne nový systém osvetlenia, ktorý vám umožňuje meniť teplotu farieb pomocou rovnakej žiarovky. Zmena teploty farby z 2600 na 3000 K a späť sa vykonáva pomocou elektronického predradníka so špeciálnym spínačom. To vám umožní vytvoriť svetlý interiér pre exponáty vystavené v oknách, ktorý zodpovedá dennej alebo ročnej dobe. Lampy tejto série sú šetrné k životnému prostrediu, pretože neobsahujú ortuť. Náklady na inštaláciu osvetlenia z takýchto súprav sú 5 - 6-krát vyššie ako podobná inštalácia pozostávajúca z lámp s halogénovými žiarovkami.

Pre vonkajšie osvetlenie bola vyvinutá upravená verzia systému COLORSTAR DSX - COLORSTAR DSX2. Spolu so špeciálnym predradníkom je možné znížiť svetelný tok systému až na 50 % nominálnej hodnoty. Táto séria lámp tiež neobsahuje ortuť.

Nízkoenergetické vysokotlakové sodíkové výbojky

Spomedzi v súčasnosti vyrábaných vysokotlakových sodíkových výbojok pripadá najväčší podiel na výbojky s výkonom 250 a 400 W. Pri týchto výkonoch sa účinnosť svietidiel považuje za maximálnu. V poslednom čase však výrazne vzrástol záujem o nízkovýkonové vysokotlakové sodíkové výbojky z dôvodu šetrenia energie pri výmene žiaroviek za nízkovýkonové výbojky vo vnútornom osvetlení.

Minimálny výkon vysokotlakových sodíkových výbojok dosahovaný zahraničnými spoločnosťami je 30 - 35 W. Závod na plynové výbojky Poltava si osvojil výrobu nízkovýkonových vysokotlakových sodíkových výbojok s výkonom 70, 100 a 150 W.

Ťažkosti pri vytváraní nízkoenergetických vysokotlakových sodíkových výbojok sú spojené s prechodom na nízke prúdy a priemery výbojových trubíc, ako aj so zväčšením relatívnej dĺžky elektródových oblastí v porovnaní s medzielektródovou vzdialenosťou, čo vedie k veľmi vysoká odozva svietidla na režim napájania a na odchýlky konštrukčných rozmerov výbojok a kvality materiálov. Preto pri výrobe vysokotlakových sodíkových výbojok nízkeho výkonu stúpajú požiadavky na dodržanie tolerancií geometrických rozmerov zostáv výbojok, čistoty materiálov a presnosti dávkovania plniacich prvkov. Už existujú základné technológie, ktoré umožňujú zvládnuť sériovú výrobu týchto úsporných a odolných svetelných zdrojov.

OSRAM ponúka aj sériu žiaroviek s nízkym výkonom, ktoré nevyžadujú zapaľovač (horáky obsahujú zmes Penning). Ich svetelná účinnosť je však o 14 - 15 % nižšia ako u štandardných svietidiel.

Jednou z výhod lámp, ktoré nevyžadujú impulzné zapaľovacie zariadenie, je možnosť ich inštalácie do lámp pre ortuťové výbojky (za iných nevyhnutných podmienok). Napríklad výbojka NAV E 110 so svetelným tokom 8000 lm je úplne zameniteľná s ortuťovou výbojkou typu DRL-125 s menovitým svetelným tokom 6000 - 6500 lm. Podobný domáci vývoj sa u nás používa už dávno. V súčasnosti napríklad JSC LISMA vyrába lampy DNaT 210 a DNaT 360, ktoré majú priamo nahradiť DRL 250 a DRL 400.

NLVD bez obsahu ortuti

V posledných rokoch sa v mnohých krajinách vynaložilo značné úsilie na ochranu životného prostredia. Jednou z oblastí tohto úsilia je znížiť alebo sa vyhnúť prítomnosti toxických zlúčenín ťažkých kovov (napríklad ortuti) v hotových priemyselných výrobkoch. Lekárske teplomery s obsahom ortuti sa tak postupne nahrádzajú bezortuťovými.

Rovnaký trend sa široko rozširuje v oblasti technológie svetelných zdrojov. Obsah ortuti v 40-wattovej žiarivke klesol z 30 na 3 mg. Pokiaľ ide o vysokotlakové sodíkové výbojky, tento proces neprebieha tak rýchlo, a to aj preto, že ortuť výrazne zvyšuje účinnosť týchto svetelných zdrojov, ktoré sú dnes uznávané ako najhospodárnejšie.

Zdá sa, že existujúce a vo vývoji bezortuťové výbojky majú svetlú budúcnosť. Už spomínaná séria žiaroviek Osram COLORSTAR DSX neobsahuje ortuť, čo je vážny úspech spoločnosti. Tieto výbojky sú však spolu so špeciálnymi elektronickými predradníkmi účelovými systémami, v ktorých účinnosť a jednoduchosť nie sú na prvom mieste.

Rad bezortuťových lámp od firmy Sylvania je známy už dlho. Výrobca venuje osobitnú pozornosť zlepšeným vlastnostiam podania farieb a porovnáva ich so štandardnými analógmi vlastnej výroby.

Nie je to tak dávno, čo bol publikovaný vývoj inžinierov z Matsushita Electric (Japonsko), čo je bezortuťové nízkotlakové kvapalinové čerpadlo s vysokým podaním farieb, ktoré nevyžaduje špeciálne pulzné predradníky.

Na konci životnosti klasickej lampy získava farba žiarenia ružovkastý odtieň v dôsledku zmeny pomeru obsahu sodíka a ortuti v amalgáme. Toto tienidlo nepôsobí veľmi príjemným dojmom, na rozdiel od žltkastej farby experimentálnej lampy za rovnakých podmienok. So zvyšujúcou sa farebnou teplotou sa Ra najprv zvyšuje na maximálnu úroveň (pri Г = 2500 K), potom klesá.

Na zníženie odchýlky vývojári zmenili tlak xenónu a vnútorný priemer horáka. Dospelo sa k záveru, že odchýlka od čiernej čiary telesa klesá so zvyšujúcim sa tlakom xenónu, ale súčasne sa zvyšuje zápalné napätie. Pri tlaku 40 kPa je napätie zapaľovania asi 2000 V, a to aj pri zohľadnení prítomnosti obvodu na jeho uľahčenie. Keď sa vnútorný priemer zmení zo 6 na 6,8 mm, odchýlka od čiernej línie tela sa zmenšuje, ale svetelná účinnosť klesá, čo je pre danú úlohu neprijateľné.

Bezortuťová sodíková výbojka s vysokým Ra má takmer rovnaké vlastnosti ako jej náprotivok s obsahom ortuti. Bezortuťová lampa má 1,3-krát dlhšiu životnosť.

Vysokotlakové sodíkové výbojky s dvoma horákmi

Nedávny výskyt sériových vzoriek vysokotlakových sodíkových výbojok s paralelne zapojenými horákmi od viacerých popredných výrobcov dáva dôvod domnievať sa, že tento smer je sľubný, pretože takéto riešenie prispieva nielen k výraznému zvýšeniu životnosti výbojok ale zároveň odstraňuje ťažkosti s okamžitým opätovným zapálením a rozširuje potenciálne možnosti kombinovania horákov s rôznym výkonom, spektrálnym zložením atď.

Napriek udávanej solídnej životnosti treba k otázke odolnosti týchto svietidiel pristupovať opatrne. Životnosť takejto lampy sa v skutočnosti zdvojnásobí iba vtedy, ak horáky svietia striedavo počas celej životnosti. V opačnom prípade častejšie pracujúci horák na konci svojej životnosti začne čiastočne obchádzať druhý (tento jav sa niekedy nazýva elektrický „únik“; v tomto prípade je riedený plyn vo vonkajšej banke prerazený napätím zapaľovacích impulzov), a preto môžu vzniknúť ťažkosti s jeho zapaľovaním.

Japonskí inžinieri (Toshiba Lighting & Technology) ponúkajú z ich pohľadu optimálne riešenie, ktoré nám umožňuje eliminovať spomínané javy v dvojplamenkovej lampe.Konštrukcia lampy obsahuje dve zapaľovacie sondy, ktoré zabezpečia zapálenie jednej alebo druhej horák pri použití kladných alebo záporných impulzov. Predradníky pre takéto žiarovky obsahujú dve cievky navinuté na jadre. Zapojenie je pomerne jednoduché a lacné. Vďaka tejto konštrukcii sa žiarovky horákov zapaľujú striedavo. Striedavé zapaľovanie horákov zabezpečuje menej “ starnutie“ horákov a výrazne zvyšuje ich celkový prevádzkový čas.Inžinieri z tej istej spoločnosti ponúkajú lampu so zabudovaným zapaľovačom, ktorý nevyžaduje zložitú schému ovládania.

Niektoré trendy v zlepšovaní vysokotlakových sodíkových výbojok

V akých smeroch hľadajú dizajnéri a výskumníci efektívne riešenia pre vysokotlakové sodíkové výbojky? Aby sme odpovedali na túto otázku, musíme sa najskôr zaoberať zjavnými nevýhodami týchto svietidiel, pokiaľ ide o vizuálny komfort, jednoduchosť a potrebnú elektrickú bezpečnosť dizajnu. Spomedzi nich možno identifikovať niekoľko zásadných: zlé vlastnosti podania farieb, zvýšená pulzácia svetelného toku, vysoké zapaľovacie napätie a ešte vyššie napätie pre opätovné zapálenie.

Súdiac podľa charakteristík lámp s vysokými vlastnosťami podania farieb sa vývojárom podarilo priblížiť k optimu pre túto skupinu svetelných zdrojov. Boj proti pulzácii žiarenia, ktorá dosahuje 70 - 80 % vo vysokotlakových sodíkových výbojkách, sa zvyčajne vykonáva bežnými metódami, ako je zapínanie výbojok v rôznych fázach siete (v inštaláciách s viacerými výbojkami) a napájanie vysokými - frekvenčný prúd. Použitie špeciálnych elektronických predradníkov tento problém prakticky eliminuje.

Impulzné zapaľovacie zariadenia (IZD), ktoré sa v súčasnosti používajú s väčšinou súprav nízkotlakových zapaľovačov a predradníkov, komplikujú prevádzku lámp a zvyšujú náklady na súpravu svetelných zdrojov a predradníkov. Impulzy zapaľovania IZU negatívne ovplyvňujú predradník a lampu a dochádza k predčasným poruchám týchto zariadení. Preto vývojári hľadajú spôsoby, ako znížiť napätie zapaľovania, čo im umožní opustiť IZU.

Problém zabezpečenia okamžitého opätovného zapálenia sa zvyčajne rieši dvoma spôsobmi. Môžete použiť zapaľovacie zariadenia, ktoré produkujú impulzy so zvýšenou amplitúdou, alebo použiť spomínanú lampu s dvoma horákmi, ktorá takéto zariadenia nevyžaduje.

Životnosť sodíkových výbojok sa považuje za najdlhšiu spomedzi vysoko intenzívnych výbojkových svetelných zdrojov. Aj v tejto oblasti však chcú dizajnéri dosiahnuť to najlepšie. Je známe, že životnosť a pokles svetelného toku počas prevádzky závisí od rýchlosti, ktorou sodík opúšťa horák. Odchod sodíka z výboja vedie k obohateniu zloženia amalgámu ortuťou a zvyšovaniu napätia na lampe, až kým (150 - 160 V) nezhasne. Tomuto problému bolo venovaných mnoho štúdií, vývoja a patentov. Medzi najúspešnejšie riešenia stojí za zmienku dávkovač amalgámu GE používaný v sériových lampách. Konštrukcia dávkovača zabezpečuje prísne obmedzený prietok sodíkového amalgámu do výbojky počas celej životnosti lampy. V dôsledku toho sa zvyšuje životnosť, znižuje sa stmavnutie koncov trubíc a svetelný tok zostáva takmer konštantný (až 90% pôvodného).

Samozrejme, výskum a zdokonaľovanie vysokotlakových sodíkových výbojok ešte nie je ukončené, a preto by sme vo veľkej rodine týchto perspektívnych svetelných zdrojov mali očakávať nové, možno mimoriadne riešenia.

Boli použité materiály z knihy „Úspora energie v osvetlení“. Ed. Prednášal prof. Yu. B. Eisenberg.