- Конструктивні особливості натрієвих ламп високого тиску
- Принцип роботи та сферу застосування ламп
- Внесок ламп в зниження експлуатаційних витрат
- Напрямки вдосконалення характеристик натрієвих ламп
Спектр випромінювання натрієвих ламп «приємний» рослинам, особливо на деяких фазах їх розвитку.
Електричний розряд в натрієвих парах при зниженому тиску формує яскравий жовтий світло з довжиною хвилі 590 нм. Так як ці хвилі знаходяться дуже близько до максимальної чутливості людського зору (555 нм), то світловіддача формованого натрієвих розрядом випромінювання може бути дуже високою і становитиме понад 250 лм / Вт. Натрієві лампи вперше з'явилися ще на початку 1930-х років. Вони мали високу світловіддачу, але мали дуже низьку передачу кольору, великі розміри і короткий термін служби, внаслідок чого практичного використання в ті роки не отримали.
Конструктивні особливості натрієвих ламп високого тиску
У 1960-х роках американська компанія General Electric на основі військових розробок випустила перші натрієві лампи високого тиску. По суті ці лампи є однією з різновидів металогалогенних ламп, але в якості светоизлучающего речовини застосовується натрій.
- Через підвищену хімічної активності натрію і ще більш високої температури в електричному розряді для виробництва пальників використовується не кварц, а полікристалічний оксид алюмінію, виконаний у формі трубки з тонкими стінками діаметром 5-9 мм і довжиною 45-150 мм в залежності від потужності.
- Кераміка не забезпечує можливості виконувати герметичні струмові вводи способом штампування фольги або дроту, як у інших ламп. Тому для струмових вводів застосовуються особливі конструкції (у формі плоских дисків або ковпачків з ніобію), які герметично впаюються в пальник склоцементу (суміш алюмінієвих і кальцієвих оксидів).
- Для виготовлення самих електродів застосовується активоване торием вольфрам.
- Пальник встановлюється всередині зовнішньої колби, з якої до повного вакууму відкачано повітря.
- У колбу нагнітається інертний газ (аргон або ксенон) і додається невелика кількість сплаву натрію і ртуті (амальгами натрію).
Принцип роботи та сферу застосування ламп
В процесі роботи натрієвих ламп високого тиску температура пальника-трубки збільшується за рахунок струму розряду, внаслідок чого ртуть і натрій набувають пароподібний стан, підвищується їх тиск, і розряд починає випромінювати яскраво-жовте світло. Трубка з полікристалічного оксиду алюмінію зовні нагадує матове скло, проте має дуже високий коефіцієнт пропускання світла від розряду - близько 90%, тому світло проходить назовні практично без втрат. Час повного нагріву пальника до необхідної температури менше, ніж у ртутних ламп високого тиску або металогалогенних ламп, що обумовлено маленьким діаметром пальника і становить близько 5-7 хвилин.
Для запуску натрієвих ламп високого тиску, як і для запуску металогалогенних ламп, застосовуються додаткові запускають пристрої, що подають на лампу високочастотні імпульси під напругою 2-5 кВ.
Натрієві лампи високого тиску є одним з найбільш економічних типів ламп: світловіддача натрієвих ламп потужністю 600 Вт становить близько 150 лм / Вт, що в 2,5 рази більше, ніж у ртутних ламп, і в 10 разів більше, ніж у традиційних ламп розжарювання.
Низький рівень передачі кольорів зумовив головну область використання натрієвих ламп високого тиску - освітлення нічних вулиць та інших відкритих просторів. Останнім часом натрієві лампи почали досить активно застосовуватися і при підсвічуванні деяких виробничих приміщень, де рівень передачі кольору не грає першорядну роль, наприклад, металургійних і металообробних цехів з високими стелями, складів, локомотивних депо і т.д.
Лікарями доведено, що контрастна чутливість і різкість розрізнення кольорів у людського органа зору при жовтих відтінках світла мають максимальні значення. Тому використання натрієвих ламп високого тиску при освітленні автомобільних доріг забезпечує не тільки економію енергії, але і дозволяє водіям найбільш чітко розрізняти об'єкти і перешкоди в темний час доби. Незважаючи на позитивні моменти використання натрієвих ламп, повсюдна заміна ртутних ламп на них довгий час була неможливою, тому що для функціонування натрієвих ламп необхідні спеціальні запускають пристрою.
Внесок ламп в зниження експлуатаційних витрат
Зовсім недавно почався випуск натрієвих ламп високого тиску, що володіють зниженою напругою запалювання. Ці лампи можуть встановлюватися в класичні світильники замість ртутних ламп. При цьому ртутні лампи високого тиску потужністю 400 ват можуть замінюватися натрієвими лампами потужністю 210 ват, але забезпечують набагато більш високий рівень освітленості, що дозволяє відчутно економити електричну енергію.
За рахунок дуже високої хімічної стійкості і термостійкості полікристалічного оксиду алюмінію натрієві лампи мають тривалий термін служби (до 28 500 годин). Американська компанія General Electric випускає натрієві лампи високого тиску з двома пальниками, в яких у зовнішній колбі один навпроти одного поміщені дві ідентичні пальники, що працюють по черзі. Тривалість роботи таких ламп становить 55 000 годин (15 років з 10-годинний щоденною роботою). Зниження якості світлового потоку в процесі роботи у натрієвих ламп високого тиску становить близько 20 відсотків.
Напрямки вдосконалення характеристик натрієвих ламп
Останнім часом, в Європі і США активно просуваються натрієві лампи «з підвищеною передачею кольору» (Ra = 60) і «білого світу» (Ra = 85). Але такі лампи мають набагато меншою тривалістю служби (до 8 000 годин) і меншу світловіддачею (всього 50 лм / Вт), і не мають ніяких переваг в порівнянні з металогалогенними лампами.
Деякі російські компанії недавно почали випуск особливого типу натрієвих ламп високого тиску, який не має зарубіжних аналогів. Обсяг зовнішньої колби таких ламп точно розраховується, і ця колба має спеціальну форму. Всередині на стінки колби наноситься надтонкий шар алюмінію, який має високі відображають показники, за рахунок чого лампа може сама виступати в якості світильника, тобто розподіляти потік світла в потрібному напрямку. Лампи виготовляються з двома методами розподілу світлового потоку: широкого випромінювання з кутом 68 ° до осі і напівширока випромінювання з кутом близько 55 °. Внутрішня оптична система цих ламп обумовлює їх високий ККД (до 95 відсотків), якого не може досягти на даний момент жоден світильник з таким розподілом світлового потоку. Тривалість служби і світловіддача цих ламп відповідають показникам кращих зарубіжних ламп.
Натрієві лампи високого тиску, крім низької передачі кольору і тривалого часу включення, мають і інші недоліки, до яких відносяться: підвищена частота пульсацій потоку світла (80 відсотків і вище); підвищення напруги на лампі в процесі експлуатації лампи (приріст близько 2 вольта за 1 000 годин). Підвищення напруги на лампі може привести до того, що до кінця свого терміну служби вона просто перестане запалюватися.
Головна сфера використання натрієвих ламп високого тиску, як уже говорилося, - освітлення вечірніх і нічних вулиць, міських площ, автомобільних стоянок, підземних переходів, приміщень з дуже високими стелями. У Європі та США натрієві лампи часто застосовуються і в галузі сільського господарства (в оранжереях, гібридних камерах). Компанія Philips для цих цілей почала виробництво особливої модифікації ламп SONT Agro з потужністю 400 і 600 Вт, що володіє підвищеною часткою випромінювання в синій спектральної області, що сприяє гармонійному росту і розвитку рослин.
Натрієві лампи - активні учасники в системі функціонального освітлення транспортних магістралей. Їхнє світло сприяє безпеці дорожнього руху. Він не засліплює, не відволікає, але дозволяє добре розрізняти рухомі і нерухомі об'єкти.
