Kaasaegsed kõrgsurve naatriumlambid

Kõrgsurve naatriumlambid (HPL) on üks tõhusamaid valgusallikaid ja juba täna on nende valgusefektiivsus kuni 160 lm / W võimsustel 30–1000 W, nende kasutusiga võib ületada 25 000 tundi. Valguse korpuse väiksus ja kõrgsurve-naatriumlampide kõrge heledus avardavad oluliselt nende rakendusvõimalusi erinevates kontsentreeritud valgusjaotusega valgustusseadmetes.

Tavaliselt töötavad kõrgsurve-naatriumlambid induktiivse või elektroonilise liiteseadisega. Kõrgsurve naatriumlampide süütamiseks kasutatakse spetsiaalseid süüteid, mis kiirgavad kuni 6 kV impulsse. Lampide süttimisaeg on tavaliselt 3–5 minutit.

Kaasaegsete kõrgsurve-naatriumlampide eeliste hulka kuulub suhteliselt väike valgusvoo langus kasutusea jooksul, mis näiteks 400 W võimsusega lampide puhul on 10-tunnise põlemise korral 10-20% 15 tuhande tunniga. tsükkel. Sagedamini töötavate lampide puhul suureneb valgusvoo langus ligikaudu 25% tsükli iga kahekordistumise korral.Sama seos kehtib ka kasutusea lühenemise arvutamisel.

Üldtunnustatud seisukoht on, et neid lampe kasutatakse seal, kus säästlikkus on tähtsam kui täpne värvide taasesitus. Nende soe kollane valgus sobib hästi parkide, kaubanduskeskuste, teede ja mõnel juhul ka dekoratiivse arhitektuurse valgustuse valgustamiseks (Moskva on selle suurepärane näide). Nende valgusallikate areng viimasel kümnendil on toonud kaasa nende kasutusvõimaluste järsu laienemise uute väljundtüüpide, aga ka väikese võimsusega lampide ja täiustatud värviedastusega lampide ilmumise tõttu.

1. Kõrgsurve naatriumlambid täiustatud värviedastusega

Kõrgsurve naatriumlambid on praegu kõige tõhusam valgusallikate rühm. Tavalistel kõrgsurve-naatriumlampidel on aga mitmeid puudusi, millest esiteks tuleb märkida selgelt halvenenud värviedastusomadused, mida iseloomustab madal värviedastusindeks (Ra = 25–28) ja madal värv. temperatuur (Ttsv = 2000 — 2200 K).

Laienenud naatriumiresonantsjooned põhjustavad kuldkollase emissiooni. Kõrgsurve naatriumlampide värviedastust peetakse välisvalgustuse puhul rahuldavaks, kuid sisevalgustuse jaoks ebapiisavaks.

Kõrgsurve-naatriumlampide värvinäitajate paranemine tuleneb peamiselt naatriumi aururõhu tõusust põletis külma tsooni temperatuuri või amalgaami naatriumisisalduse tõustes.(amalgaam — elavhõbedaga vedel, poolvedel või karbiidmetall), väljalasketoru läbimõõdu suurendamine, kiirgavate lisandite sisseviimine, luminofoor- ja interferentsikatete kandmine välisele pirnile ning lampide toitmine kõrgsagedusliku impulssvooluga. Valgusvoo vähenemist kompenseerib ksenooni rõhu suurenemine (st plasma juhtivuse vähenemine).

Paljud spetsialistid tegelevad kõrgsurve-naatriumlampide kiirguse spektraalkoostise parandamise probleemiga ning mitmed välismaised ettevõtted toodavad juba kvaliteetseid täiustatud värviparameetritega lampe. Seega on selliste juhtivate ettevõtete nomenklatuuris nagu näiteks General Electric, Osram, Philips pakub laia valikut täiustatud värviedastusomadustega naatriumlampe.

Sellised üldise värviedastusindeksiga Ra = 50 — 70 lambid on standardversioonidega võrreldes 25% madalama valgusefektiivsusega ja poole lühema tööeaga. Väärib märkimist, et kõrgsurve-naatriumlampide peamised parameetrid on toitepinge muutuste jaoks üsna olulised. Niisiis, kui toitepinge väheneb 5–10%, kaotab võimsus, valgusvoog Ra 5–30% oma nimiväärtustest ja pinge tõustes väheneb kasutusiga järsult.

Katsed leida hõõglambi ökonoomset analoogi viisid uue põlvkonna naatriumlampide loomiseni. Hiljuti on ilmunud täiustatud värviedastusega väikese võimsusega naatriumlampide perekond. Philips tõi turule 35–100 W SDW-lampide seeria, mille Ra = 80 ja emissioonikroma on hõõglampide omale lähedane. Lambi valgusefektiivsus on 39–49 lm / W ja lambisüsteemi liiteseadis 32–41 lm / W.Sellist lampi saab edukalt kasutada avalikes kohtades dekoratiivsete valgusaktsentide loomiseks.

° OSRAM COLORSTAR DSX lampide sari koos POWERTRONIC PT DSX elektroonilise juhtseadmega on täiesti uus valgustussüsteem, mis võimaldab sama lampi kasutades muuta värvitemperatuuri. Värvustemperatuuri muutmine 2600-3000 K ja tagasi toimub spetsiaalse lülitiga elektroonilise liiteseadisega. See võimaldab luua vitriinides eksponeeritavatele eksponaatidele valgusküllase interjööri, mis vastab kellaajale või aastaajale. Selle seeria lambid on keskkonnasõbralikud, kuna ei sisalda elavhõbedat. Sellistest komplektidest valmistatud valgustuspaigaldise maksumus on 5-6 korda suurem kui hõõglampide oma.

Välisvalgustuse jaoks on välja töötatud COLORSTAR DSX süsteemi muudetud versioon COLORSTAR DSX2. Koos spetsiaalse liiteseadisega saab süsteemi valgusvoogu vähendada 50%-ni nimiväärtusest. Samuti ei sisalda see lampide seeria elavhõbedat.

Madala võimsusega kõrgsurve naatriumlambid

Praegu toodetavatest kõrgsurvenaatriumlampidest langeb suurim osakaal lampidele võimsusega 250 ja 400 vatti. Nendel võimsustel peetakse lampide efektiivsust maksimaalseks. Viimasel ajal on aga märgatavalt kasvanud huvi väikese võimsusega naatriumlampide vastu, kuna soovitakse säästa elektrit, asendades sisevalgustuses hõõglambid väikese võimsusega lahenduslampidega.

Välisfirmade saavutatud kõrgsurvenaatriumlampide minimaalne võimsus on 30–35 W.Poltava gaaslahenduslampide tehas õppis tootma väikese võimsusega naatriumlampe võimsusega 70, 100 ja 150 W.

Raskused väikese võimsusega naatriumlampide loomisel on seotud üleminekuga väikestele vooludele ja tühjendustorude läbimõõtudele, samuti elektroodide alade suhtelise pikkuse suurenemisega võrreldes elektroodide vahelise kaugusega, mis viib väga kõrgele. lambi tundlikkus toiterežiimi, väljalasketoru ja torude projekteeritud mõõtmete kõrvalekallete ja materjalide kvaliteedi suhtes. Seetõttu tõstetakse väikese võimsusega naatriumlampide tootmisel nõudeid väljalasketorusõlmede geomeetriliste mõõtmete, materjalide puhtuse ja täiteelementide doseerimise täpsuse tolerantside järgimise kohta. Nende säästlike ja kauakestvate valgusallikate masstootmise juhtimiseks on juba olemas põhitehnoloogiad.

OSRAM pakub ka väikese võimsusega lampide seeriat, mis ei vaja süütajat (põletid sisaldavad Penningi segu). Nende valgusefektiivsus on aga 14-15% madalam kui tavalistel lampidel.

Impulsssüütajat mittevajavate lampide üheks eeliseks on võimalus paigaldada need elavhõbedalampidesse (muudel vajalikel tingimustel). Näiteks 8000 lm valgusvooga lamp NAV E 110 on üsna asendatav DRL -125> tüüpi elavhõbedalambiga, mille nimivalgusvoog on 6000–6500 lm. Sarnaseid sisearendusi on meie riigis kasutatud juba ammu. Praegu toodab LISMA OJSC näiteks DNaT 210 ja DNaT 360 lampe, mis on mõeldud vastavalt DRL 250 ja DRL 400 otseseks asenduseks.

Elavhõbedavaba NLVD

Viimastel aastatel on paljudes riikides keskkonnakaitse vallas tehtud märkimisväärseid jõupingutusi. Üks nende jõupingutuste valdkond on vähendada või vältida toksiliste raskmetallide ühendite (nt elavhõbe) esinemist tööstuslikes valmistoodetes. Seega asenduvad elavhõbedat sisaldavad meditsiinilised termomeetrid järk-järgult elavhõbedavabade vastu.

Sama suundumus on laialt levinud valgusallikate valmistamise tehnoloogiate vallas. Elavhõbedasisaldus 40-vatises luminofoorlambis on langenud 30 mg-lt 3 mg-le. Kõrgsurvenaatriumlampide puhul see protsess nii kiiresti ei edene ka seetõttu, et elavhõbe tõstab nende tänapäeval kõige ökonoomsemateks tunnistatud valgusallikate efektiivsust kõvasti.

Olemasolevatel ja arenevatel elavhõbedavabadel lampidel näib olevat helge tulevik. Juba mainitud Osram COLORSTAR DSX lampide seeria ei sisalda elavhõbedat, mis on ettevõtte suur saavutus. Need lambid koos spetsiaalsete elektrooniliste liiteseadistega on eriotstarbelised süsteemid, kus tõhusus ja lihtsus ei ole kõige tähtsamad.

Sylvania elavhõbedavabade lampide sari on juba ammu kuulus. Tootja pöörab erilist tähelepanu täiustatud värviedastusomadustele, võrreldes neid oma toodangu standardsete analoogidega.

Mitte nii kaua aega tagasi avaldati Matsushita Electricu (Jaapan) inseneride arendus, mis on elavhõbedavaba kõrge värviedastusega NLVD, mis ei vaja spetsiaalset impulssballasti.

Traditsioonilise lambi kasutusaja lõpus omandab kiirguse värvus roosaka tooni, mis on tingitud naatriumi ja elavhõbeda suhte muutumisest amalgaami koostises.See toon ei loo eriti meeldivat muljet, vastupidiselt samades tingimustes katselambi kollakale värvile. Värvustemperatuuri tõustes tõuseb Ra esmalt maksimumtasemeni (T = 2500 K juures), seejärel langeb.

Hälbe vähendamiseks on arendajad muutnud ksenooni rõhku ja põleti siseläbimõõtu. Jõuti järeldusele, et kõrvalekalle musta keha joonest väheneb ksenooni rõhu suurenedes, kuid süütepinge suureneb. Rõhul 40 kPa on süütepinge umbes 2000 V, isegi kui võtta arvesse vooluringi olemasolu selle hõlbustamiseks. Kui siseläbimõõt muutub 6-lt 6,8 mm-le, väheneb kõrvalekalle korpuse mustast joonest, kuid väheneb valgusefektiivsus, mis on käsiloleva ülesande jaoks vastuvõetamatu.

Elavhõbedavaba kõrge Ra naatriumlambi omadused on peaaegu samad kui selle elavhõbedat sisaldaval lambil. Elavhõbedavaba lambi eluiga on 1,3 korda pikem.

Kõrge värviedastusindeksiga 150 W kõrgsurvevalgustid: a — elavhõbedavaba, b — tavaline versioon.

Kahe põletiga kõrgsurve naatriumlambid

Mitmete juhtivate tootjate paralleelselt ühendatud põletitega kõrgsurve-naatriumlampide seerianäidiste hiljutine ilmumine viitab sellele, et see suund on paljulubav, kuna selline lahendus mitte ainult ei aita kaasa lambi eluea olulisele pikenemisele, vaid eemaldab ka keerukuse. vahetu taassüttimine, avardab potentsiaali kombineerida erineva võimsusega, spektraalse koostisega jne.

Vaatamata märgitud kindlale kasutuseale tuleks nende lampide vastupidavuse küsimusele suhtuda ettevaatlikult.Sellise lambi kasutusiga pikeneb tõesti ainult siis, kui põleti lambid põlevad kogu lambi eluea jooksul pidevalt. Vastasel juhul hakkab töötav põleti ressursi lõppedes sageli teisest osaliselt mööda minema (seda nähtust nimetatakse mõnikord elektriliseks "lekkeks"; sel juhul lõhub välispirnis olev gaas süüteimpulsside pinge tõttu ) ja seetõttu võib selle süttimisega raskusi tekkida.

Kõrgpingesüütajaga kõrgsurve naatriumlambid

Jaapani insenerid (Toshiba Lighting & Technology pakuvad nende seisukohast optimaalset lahendust ülalnimetatud nähtuste kõrvaldamiseks kahe põletiga lambis. Lambi konstruktsioon sisaldab kahte süüteandurit, mis tagavad teatud põleti süttimise, kui see on positiivsed või negatiivsed impulsid.Selliste lampide liiteseadised sisaldavad kahte mähist Ahel on üsna lihtne ja odav.Selle konstruktsiooni tõttu süttivad põleti lambid vaheldumisi Põletite vahelduv süüde tagab väiksema "vananemise" põletid ja suurendab oluliselt üldist tööd Sama firma insenerid pakuvad sisseehitatud süütega lampi, mis ei nõua keerulist juhtimisskeemi.

Mõned suundumused kõrgsurve-naatriumlampide väljatöötamisel

Millistes suundades otsivad disainerid ja teadlased tõhusaid lahendusi kõrgsurve-naatriumlampidele? Sellele küsimusele vastamiseks peame esmalt käsitlema nende lampide ilmseid puudusi, mis on seotud visuaalse mugavuse, lihtsuse ja konstruktsiooni vajaliku elektriohutusega.Nende hulgas võib eristada mitmeid peamisi: halvad värviedastusomadused, valgusvoo suurenenud pulsatsioon, kõrge süütepinge ja veelgi enam - uuesti süütamine.

Kõrge värviedastusega lampide omaduste põhjal otsustades õnnestus arendajatel jõuda selle valgusallikate rühma optimaalsele lähedale. Kõrgsurve-naatriumlampides 70–80%-ni ulatuva kiirguse pulsatsiooni vastu võitlemine toimub tavaliselt levinud meetoditega, näiteks lampide lülitamine võrgu erinevates faasides (paljude lampidega paigaldistes) ja kõrgsagedusliku voolu tarnimine. . Spetsiaalsete elektrooniliste liiteseadiste kasutamine kõrvaldab selle probleemi praktiliselt.

Praegu enamiku NLVD - PRA komplektidega kasutatavad impulsssüüteseadmed (IZU) raskendavad lampide tööd ja suurendavad lambi - PRA komplekti maksumust. IZU süüteimpulssid mõjutavad negatiivselt liiteseadet ja lampi, nendes seadmetes esineb enneaegseid rikkeid. Seetõttu otsivad arendajad võimalusi süütepinge vähendamiseks, mis võimaldab teil IZU-st loobuda.

Vahetu taassüütamise probleem lahendatakse tavaliselt kahel viisil. Võimalik on kasutada suurendatud amplituudiga impulsse väljastavaid süüteid või kasutada mainitud kahe põletiga lampi, mille puhul selliseid seadmeid pole vaja.

Naatriumlampide kasutusiga peetakse kõrge intensiivsusega valgusallikate seas kõige pikemaks. Kuid selles valdkonnas soovivad disainerid saavutada parimat.On teada, et kasutusiga ja valgusvoo langus töö ajal sõltuvad kiirusest, millega naatrium põletist lahkub. Naatriumi lekkimine tühjenemisest viib amalgaami koostise elavhõbedaga rikastamiseni ja lambi pinge tõusuni (150–160 V) kuni selle kustumiseni. Sellele probleemile on pühendatud palju uurimis-, arendus- ja patente. Edukamate lahenduste hulgas väärib märkimist seerialampides kasutatav GE amalgaami dosaator. Dosaatori konstruktsioon tagab rangelt piiratud naatriumamalgaami voolu lahendustorus kogu lambi eluea jooksul, mille tulemusena pikeneb kasutusiga, väheneb toru otste tumenemine ja valgusvoog jääb püsima. peaaegu konstantne (kuni 90% algväärtusest) .

Loomulikult ei ole kõrgsurve-naatriumlampide uurimine ja täiustamine veel lõppenud ning seetõttu peaksime ootama uusi, võimalik, et eksklusiivseid lahendusi nende paljutõotavate valgusallikate suures perekonnas.

Kasutatud materjale raamatust "Energiasääst valgustuses". Ed. Prof Y. B. Eisenberg.