Modern nagynyomású nátriumlámpák

A nagynyomású nátriumlámpák (HPL) az egyik leghatékonyabb fényforrás, és már ma is akár 160 lm/W fényhatékonysággal rendelkeznek 30-1000 W teljesítmény mellett, élettartamuk meghaladhatja a 25 000 órát is. A fénytest kis mérete és a nagynyomású nátriumlámpák nagy fényereje jelentősen bővíti alkalmazásuk lehetőségeit a különböző koncentrált fényeloszlású világítóberendezésekben.

A nagynyomású nátriumlámpák jellemzően induktív vagy elektronikus előtéttel működnek. A nagynyomású nátriumlámpákat speciális gyújtókkal gyújtják meg, amelyek 6 kV-ig terjedő impulzusokat bocsátanak ki. A lámpák világítási ideje általában 3-5 perc.

A modern nagynyomású nátriumlámpák előnyei közé tartozik a fényáram viszonylag kis csökkenése az élettartam során, ami például a 400 W-os lámpáknál 15 ezer óra alatt 10-20% 10 órás égés mellett. ciklus. A gyakrabban működő lámpáknál a fényáram csökkenése körülbelül 25%-kal nő a ciklus minden megkétszerezésekor.Ugyanez az összefüggés vonatkozik az élettartam-csökkenés kiszámítására is.

Általánosan elfogadott, hogy ezeket a lámpákat ott használják, ahol a gazdaságosság fontosabb, mint a pontos színvisszaadás. Meleg sárga fényük kiválóan alkalmas parkok, bevásárlóközpontok, utak megvilágítására, sőt esetenként építészeti dekorációs világításra is (erre Moszkva kiváló példa). Ezen fényforrások fejlesztése az elmúlt évtizedben a felhasználási lehetőségek drámai bővüléséhez vezetett az új teljesítménytípusok, valamint a kis teljesítményű lámpák és a továbbfejlesztett színvisszaadású lámpák megjelenése miatt.

1. Nagynyomású nátriumlámpák továbbfejlesztett színvisszaadással

A nagynyomású nátriumlámpák jelenleg a fényforrások leghatékonyabb csoportja. A szabványos nagynyomású nátriumlámpáknak azonban számos hátránya van, amelyek közül mindenekelőtt meg kell jegyezni az egyértelműen romlott színvisszaadási tulajdonságokat, amelyeket alacsony színvisszaadási index (Ra = 25-28) és alacsony szín jellemez. hőmérséklet (Ttsv = 2000 — 2200 K).

A kiszélesedett nátrium-rezonancia vonalak aranysárga emissziót okoznak. A nagynyomású nátriumlámpák színvisszaadása kültéri világításnál kielégítőnek tekinthető, beltéri világításnál viszont elégtelen.

A nagynyomású nátriumlámpák színteljesítményének javulása elsősorban az égőben a nátriumgőz nyomásának növekedésével magyarázható a hidegzóna hőmérsékletének vagy az amalgám nátriumtartalmának növekedésével.(amalgám – folyékony, félfolyékony vagy karbid fém higannyal), a kipufogócső átmérőjének növelése, sugárzó adalékok bevezetése, foszfor és interferenciabevonatok felvitele a külső izzóra, valamint a lámpák nagyfrekvenciás impulzusárammal való táplálása. A fényáram csökkenését a xenonnyomás növekedése (azaz a plazma vezetőképességének csökkenése) kompenzálja.

Sok szakember dolgozik a nagynyomású nátriumlámpák sugárzásának spektrális összetételének javításán, és számos külföldi cég gyárt már jó minőségű, javított színparaméterekkel rendelkező lámpákat. Így az olyan vezető cégek nómenklatúrájában, mint pl. A General Electric, az Osram, a Philips a nátriumlámpák széles csoportja javított színvisszaadási tulajdonságokkal rendelkezik.

Az ilyen Ra = 50–70 általános színvisszaadási indexű lámpák fényhatásfoka 25%-kal alacsonyabb, élettartamuk pedig fele a szabványos változatokhoz képest. Érdemes megjegyezni, hogy a nagynyomású nátriumlámpák fő paraméterei meglehetősen fontosak a tápfeszültség változásaihoz. Tehát a tápfeszültség 5-10% -os csökkenésével a teljesítmény, a fényáram, az Ra elveszíti névleges értékének 5-30% -át, és amikor a feszültség emelkedik, az élettartam meredeken csökken.

Az izzólámpa gazdaságos analógjának megtalálására tett kísérletek a nátriumlámpák új generációjának létrehozásához vezettek. A közelmúltban megjelent a kis teljesítményű nátriumlámpák egy családja, javított színvisszaadással. A Philips 35-100 W-os SDW lámpák sorozatát mutatta be Ra = 80 értékkel, és az emissziós színárnyalat közel áll az izzólámpákéhoz. A lámpa fényhatásfoka 39-49 lm / W, a lámparendszer - előtét pedig 32-41 lm / W.Egy ilyen lámpa sikeresen használható dekoratív fény akcentusok létrehozására nyilvános helyeken.

° Az OSRAM COLORSTAR DSX lámpacsalád a POWERTRONIC PT DSX elektronikus vezérlőegységgel együtt egy teljesen új világítási rendszer, amely lehetővé teszi a színhőmérséklet megváltoztatását ugyanazon lámpa használatával. A színhőmérséklet 2600-ról 3000 K-re és visszaállítása egy speciális kapcsolóval ellátott elektronikus előtét segítségével történik. Ez lehetővé teszi a napszaknak vagy évszaknak megfelelő világos belső kialakítást a vitrinekben kiállított kiállítások számára. A sorozat lámpái környezetbarátak, mivel nem tartalmaznak higanyt. Az ilyen készletekből készült világítási rendszer ára 5-6-szor magasabb, mint a halogén izzólámpáké.

A COLORSTAR DSX rendszer módosított változata, a COLORSTAR DSX2 kültéri világításra lett kifejlesztve. Egy speciális előtéttel együtt a rendszer fényárama a névleges érték 50%-ára csökkenthető. Ez a lámpasorozat szintén nem tartalmaz higanyt.

Kis teljesítményű nagynyomású nátriumlámpák

A jelenleg gyártott nagynyomású nátriumlámpák közül a legnagyobb részarány a 250 és 400 watt teljesítményű lámpákra esik. Ezeken a teljesítményeken a lámpák hatásfoka maximálisnak tekinthető. Az utóbbi időben azonban jelentősen megnőtt az érdeklődés az alacsony teljesítményű nátriumlámpák iránt, mivel a beltéri világításban az izzólámpákat kis teljesítményű kisülési lámpákra cserélve villamos energiát akartak megtakarítani.

A külföldi cégek által elért nagynyomású nátriumlámpák minimális teljesítménye 30-35 W.A poltavai gázkisüléses lámpagyár elsajátította a 70, 100 és 150 W teljesítményű, kis teljesítményű nátriumlámpák gyártását.

A kis teljesítményű nátriumlámpák létrehozásának nehézségei a kisülőcsövek kis áramára és átmérőjére való átállással, valamint az elektródák relatív hosszának növekedésével járnak az elektródák közötti távolsághoz képest, ami nagyon magas a lámpa érzékenysége az ellátás módjára, a kipufogócső és -csövek tervezési méreteinek eltéréseire és az anyagok minőségére. Emiatt a kis teljesítményű nátriumlámpák gyártása során a kipufogócső-szerelvények geometriai méretei tűrésének betartására, az anyagok tisztaságára és a töltőelemek adagolásának pontosságára vonatkozó követelményeket megnövelik. Már léteznek alapvető technológiák e gazdaságos, hosszú élettartamú fényforrások tömeggyártásának elsajátítására.

Az OSRAM egy sor kis teljesítményű lámpát is kínál, amelyekhez nincs szükség gyújtóra (az égők Penning keveréket tartalmaznak). Fényhatékonyságuk azonban 14-15%-kal alacsonyabb, mint a normál lámpáké.

Az impulzusgyújtót nem igénylő lámpák egyik előnye a higanylámpákba való beszerelésük (egyéb szükséges feltételek mellett). Például a 8000 lm fényáramú NAV E 110 lámpa teljesen felcserélhető egy 6000-6500 lm névleges fényáramú DRL -125> típusú higanylámpával. Hazánkban régóta alkalmaznak hasonló belső fejlesztéseket. Jelenleg a LISMA OJSC például DNaT 210 és DNaT 360 lámpákat gyárt, amelyek a DRL 250 és a DRL 400 közvetlen helyettesítésére szolgálnak.

Higanymentes NLVD

Az elmúlt években számos országban jelentős erőfeszítések történtek a környezetvédelem területén. Ezen erőfeszítések egyik területe a nehézfémek mérgező vegyületeinek (pl. higany) ipari késztermékekben való előfordulásának csökkentése vagy elkerülése. Így a higanytartalmú orvosi hőmérőket fokozatosan felváltják a higanymentesek.

Ugyanez a tendencia elterjedt a fényforrásgyártási technológiák területén is. A 40 wattos fénycső higanytartalma 30 mg-ról 3 mg-ra csökkent. A nagynyomású nátriumlámpáknál ez a folyamat nem halad olyan gyorsan, azért is, mert a higany nagymértékben növeli ezeknek a ma leggazdaságosabbnak elismert fényforrásoknak a hatásfokát.

Úgy tűnik, hogy a meglévő és fejlődő higanymentes lámpák fényes jövő előtt állnak. A már említett Osram COLORSTAR DSX lámpasorozat nem tartalmaz higanyt, ami a cég nagy eredménye. Ezek a lámpák a speciális elektronikus előtétekkel együtt speciális célú rendszerek, ahol nem a hatékonyság és az egyszerűség a legfontosabb.

A Sylvania higanymentes lámpái régóta híresek. A gyártó különös figyelmet fordít a jobb színvisszaadási tulajdonságokra, összehasonlítva azokat saját gyártású szabványos analógjaival.

Nem is olyan régen jelent meg a Matsushita Electric (Japán) mérnökeinek fejlesztése, amely egy higanymentes NLVD, magas színvisszaadással, amely nem igényel speciális impulzuselőtétet.

A hagyományos lámpa élettartamának végén a sugárzás színe rózsaszínes árnyalatot vesz fel, az amalgám nátrium-higany arányának változása miatt.Ez az árnyalat nem kelt különösebben kellemes benyomást, ellentétben a tesztlámpa sárgás színével azonos körülmények között. A színhőmérséklet növekedésével Ra először a maximális szintre emelkedik (T = 2500 K-en), majd csökken.

Az eltérés csökkentése érdekében a fejlesztők megváltoztatták a xenonnyomást és az égő belső átmérőjét. Arra a következtetésre jutottak, hogy a feketetest vonalától való eltérés a xenonnyomás növekedésével csökken, de a gyújtási feszültség nő. 40 kPa nyomáson a gyújtási feszültség körülbelül 2000 V, még az ezt elősegítő áramkör jelenlétét is figyelembe véve. Amikor a belső átmérő 6-ról 6,8 mm-re változik, a test fekete vonalától való eltérés csökken, de a fényhatékonyság csökken, ami az adott feladat szempontjából elfogadhatatlan.

A higanymentes, nagy Ra-értékű nátriumlámpák jellemzői szinte megegyeznek a higanytartalmú megfelelőjével. A higanymentes lámpa élettartama 1,3-szorosa.

150 W-os nagynyomású világító lámpák magas színvisszaadási indexszel: a — higanymentes, b — a szokásos változat.

Nagynyomású nátriumlámpák két égővel

A közelmúltban számos vezető gyártó párhuzamosan kapcsolt égőjével ellátott nagynyomású nátriumlámpák sorozatmintáinak megjelenése azt sugallja, hogy ez az irány ígéretes, mivel egy ilyen megoldás nemcsak a lámpa élettartamának jelentős növekedéséhez járul hozzá, hanem megszünteti a bonyolultságot is. Az azonnali újragyújtás kiterjeszti a különböző teljesítményű, spektrális összetételű stb. égők kombinálásának lehetőségét.

A megállapított szilárd élettartam ellenére ezeknek a lámpáknak a tartósságának kérdését óvatosan kell megközelíteni.Egy ilyen lámpa élettartama csak akkor duplázódik meg igazán, ha az égőlámpák a lámpa teljes élettartama alatt folyamatosan világítanak. Ellenkező esetben az erőforrás végén a működő égő gyakran elkezdi részben megkerülni a másodikat (ezt a jelenséget néha elektromos "szivárgásnak" nevezik; ebben az esetben a külső izzóban lévő ritkított gázt megtöri a gyújtóimpulzusok feszültsége ), és ezért nehézségek adódhatnak a gyújtásával kapcsolatban.

Nagynyomású nátriumlámpák nagyfeszültségű gyújtóval

A japán mérnökök (a Toshiba Lighting & Technology az ő szempontjukból optimális megoldást kínálnak a fent említett jelenségek kiküszöbölésére egy kétégős lámpában. A lámpa kialakítása két gyújtószondát tartalmaz, amelyek biztosítják egy adott égő begyújtását, amikor pozitív vagy negatív impulzusokat szolgáltatnak. Az ilyen lámpák előtétjei két tekercset tartalmaznak Az áramkör meglehetősen egyszerű és olcsó. Ennek a kialakításnak köszönhetően az égő lámpái felváltva világítanak. Az égők váltakozó gyújtása biztosítja az égők kevésbé «öregedését» az égőket, és jelentősen megnöveli a teljes munkát. Ugyanazon cég mérnökei olyan beépített gyújtóval ellátott lámpát kínálnak, amely nem igényel bonyolult vezérlési sémát.

Néhány irányzat a nagynyomású nátriumlámpák fejlesztésében

Milyen irányokban keresik a tervezők és kutatók hatékony megoldásokat a nagynyomású nátriumlámpákhoz? A kérdés megválaszolásához először is foglalkoznunk kell e lámpák nyilvánvaló hátrányaival, amelyek a vizuális kényelem, az egyszerűség és a szerkezet szükséges elektromos biztonsága miatt állnak fenn.Közülük több fő megkülönböztethető: rossz színvisszaadási tulajdonságok, a fényáram fokozott pulzálása, magas gyújtási feszültség és még több - újragyújtás.

A magas színvisszaadású lámpák jellemzői alapján a fejlesztőknek sikerült megközelíteniük az optimálisat a fényforrások ezen csoportja számára. A nagynyomású nátriumlámpákban a 70-80%-ot elérő sugárzás hullámossága elleni küzdelem általában olyan általános módszerekkel valósul meg, mint például a lámpák kapcsolása a hálózat különböző fázisaiban (sok lámpát tartalmazó berendezésekben) és a nagyfrekvenciás áramellátás. . A speciális elektronikus előtétek alkalmazása gyakorlatilag kiküszöböli ezt a problémát.

A legtöbb NLVD - PRA készlethez jelenleg használt impulzusgyújtó eszközök (IZU) megnehezítik a lámpák működését és megnövelik a lámpa - PRA készlet költségeit. Az IZU gyújtási impulzusai negatívan befolyásolják az előtétet és a lámpát, ezekben az eszközökben idő előtti meghibásodások vannak. Ezért a fejlesztők keresik a módját a gyújtási feszültség csökkentésének, ami lehetővé teszi az IZU elhagyását.

Az azonnali újragyújtás problémáját általában kétféleképpen oldják meg. Lehetőség van megnövelt amplitúdójú impulzusokat kibocsátó gyújtók használatára, vagy az említett kétégős lámpa használatára, amelyhez nincs szükség ilyen eszközökre.

A nátriumlámpák élettartama a leghosszabb a nagy intenzitású fényforrások között. Azonban ezen a területen a tervezők a legjobbat akarják elérni.Ismeretes, hogy az élettartam és a fényáram csökkenése működés közben attól függ, hogy a nátrium milyen sebességgel hagyja el az égőt. A nátrium kiszivárgása a kisülésből az amalgám összetételének higannyal való dúsításához vezet, és a lámpa feszültségének (150-160 V) növekedéséhez vezet, amíg ki nem alszik. Sok kutatást, fejlesztést és szabadalmat szenteltek ennek a problémának. A legsikeresebb megoldások közül érdemes megemlíteni a GE soros lámpákban használt amalgám adagolóját. Az adagoló kialakítása szigorúan korlátozott nátrium-amalgám áramlást biztosít a kisülőcsőben a lámpa teljes élettartama alatt, ennek eredményeként megnő az élettartam, csökken a csővégek sötétedése, a fényáram megmarad. majdnem állandó (az eredeti érték 90%-áig) .

Természetesen a nagynyomású nátriumlámpák kutatása és fejlesztése még nem ért véget, ezért ezen ígéretes fényforrások nagy családjában új, esetleg exkluzív megoldásokra kell számítanunk.

Felhasznált anyagok az "Energiatakarékosság a világításban" című könyvből. Szerk. Prof. Y. B. Eisenberg.