Modernas augstspiediena nātrija spuldzes

Augstspiediena nātrija spuldzes (HPL) ir viens no visefektīvākajiem gaismas avotiem, un jau šobrīd to gaismas efektivitāte ir līdz 160 lm/W pie 30 – 1000 W jaudu, to kalpošanas laiks var pārsniegt 25 000 stundu. Gaismas korpusa mazie izmēri un augstspiediena nātrija spuldžu augstais spilgtums būtiski paplašina to pielietojuma iespējas dažādās apgaismes ierīcēs ar koncentrētu gaismas izplatību.

Parasti augstspiediena nātrija spuldzes darbojas ar induktīvo vai elektronisko balastu. Augstspiediena nātrija lampas aizdedzina, izmantojot īpašus aizdedzes, kas izstaro impulsus līdz 6 kV. Lampu iedegšanas laiks parasti ir 3 līdz 5 minūtes.

Mūsdienu augstspiediena nātrija spuldžu priekšrocības ietver salīdzinoši nelielu gaismas plūsmas kritumu ekspluatācijas laikā, kas, piemēram, lampām ar jaudu 400 W ir 10-20% 15 tūkstošos stundu ar 10 stundu degšanu. cikls. Spuldzēm, kas darbojas biežāk, gaismas plūsmas kritums palielinās par aptuveni 25% katrā cikla dubultošanā.Tāda pati sakarība attiecas uz kalpošanas laika samazinājuma aprēķināšanu.

Ir vispāratzīts, ka šīs lampas tiek izmantotas vietās, kur ekonomija ir svarīgāka par precīzu krāsu atveidi. To siltā dzeltenā gaisma ir diezgan piemērota parku, iepirkšanās centru, ceļu apgaismošanai un dažos gadījumos arī dekoratīvam arhitektūras apgaismojumam (Maskava ir lielisks piemērs tam). Šo gaismas avotu attīstība pēdējā desmitgadē ir izraisījusi dramatisku to izmantošanas iespēju paplašināšanos, jo parādījās jauni izvades veidi, kā arī mazjaudas lampas un lampas ar uzlabotu krāsu atveidi.

1. Augstspiediena nātrija lampas ar uzlabotu krāsu atveidi

Augstspiediena nātrija spuldzes pašlaik ir visefektīvākā gaismas avotu grupa. Tomēr standarta augstspiediena nātrija lampām ir vairāki trūkumi, no kuriem, pirmkārt, ir jāatzīmē skaidri pasliktinātas krāsu atveides īpašības, ko raksturo zems krāsu atveides indekss (Ra = 25–28) un zema krāsa. temperatūra (Ttsv = 2000 — 2200 K).

Paplašinātās nātrija rezonanses līnijas rada zeltaini dzeltenu emisiju. Augstspiediena nātrija spuldžu krāsu atveide tiek uzskatīta par apmierinošu āra apgaismojumam, bet nepietiekama iekštelpu apgaismojumam.

Augstspiediena nātrija spuldžu krāsu veiktspējas uzlabošanās galvenokārt ir saistīta ar nātrija tvaika spiediena palielināšanos deglī, palielinoties aukstās zonas temperatūrai vai nātrija saturam amalgamā.(amalgama — šķidrs, pusšķidrs vai karbīda metāls ar dzīvsudrabu), palielinot izplūdes caurules diametru, ieviešot izstarojošas piedevas, uzliekot ārējai spuldzei fosforu un interferences pārklājumus un barojot lampas ar augstfrekvences impulsu strāvu. Gaismas plūsmas samazināšanos kompensē ksenona spiediena palielināšanās (ti, plazmas vadītspējas samazināšanās).

Daudzi speciālisti strādā pie augstspiediena nātrija spuldžu starojuma spektrālā sastāva uzlabošanas problēmas, un vairāki ārvalstu uzņēmumi jau ražo augstas kvalitātes lampas ar uzlabotiem krāsu parametriem. Tātad tādu vadošo uzņēmumu nomenklatūrā kā General Electric, Osram, Philips ir plaša nātrija lampu grupa ar uzlabotām krāsu atveidošanas īpašībām.

Šādām lampām ar vispārējo krāsu atveides indeksu Ra = 50 — 70 ir par 25% zemāka gaismas efektivitāte un uz pusi mazāks kalpošanas laiks, salīdzinot ar standarta versijām. Ir vērts atzīmēt, ka augstspiediena nātrija spuldžu galvenie parametri ir diezgan svarīgi barošanas sprieguma izmaiņām. Tātad, samazinoties barošanas spriegumam par 5–10%, jauda, ​​gaismas plūsma Ra zaudē no 5 līdz 30% no to nominālvērtībām, un, spriegumam pieaugot, kalpošanas laiks strauji samazinās.

Mēģinājumi atrast ekonomisku kvēlspuldzes analogu noveda pie jaunas paaudzes nātrija lampu izveides. Pavisam nesen parādījās mazjaudas nātrija spuldžu saime ar uzlabotu krāsu atveidi. Philips ieviesa 35–100 W SDW spuldžu sēriju ar Ra = 80, un emisijas hroma ir tuvu kvēlspuldžu hroma līmenim. Lampas gaismas efektivitāte ir 39-49 lm / W, bet lampas sistēma - balasta 32-41 lm / W.Šādu lampu var veiksmīgi izmantot, veidojot dekoratīvus gaismas akcentus sabiedriskās vietās.

° OSRAM COLORSTAR DSX lampu klāsts kopā ar POWERTRONIC PT DSX elektronisko vadības bloku ir pilnīgi jauna apgaismojuma sistēma, kas ļauj, izmantojot vienu un to pašu lampu, mainīt krāsu temperatūru. Krāsu temperatūras maiņa no 2600 līdz 3000 K un atpakaļ tiek veikta, izmantojot elektronisko balastu ar īpašu slēdzi. Tas ļauj vitrīnās izstādītajiem eksponātiem izveidot gaišu interjeru atbilstoši diennakts laikam vai gadalaikam. Šīs sērijas lampas ir videi draudzīgas, jo nesatur dzīvsudrabu. Apgaismojuma instalācijas izmaksas, kas izgatavotas no šādiem komplektiem, ir 5-6 reizes augstākas nekā kvēlspuldzēm.

Āra apgaismojumam ir izstrādāta modificēta COLORSTAR DSX sistēmas versija COLORSTAR DSX2. Kopā ar īpašu balastu sistēmas gaismas plūsmu var samazināt līdz 50% no nominālās vērtības. Šīs sērijas lampas arī nesatur dzīvsudrabu.

Mazjaudas augstspiediena nātrija spuldzes

No šobrīd ražotajām augstspiediena nātrija lampām lielākā daļa ir lampām ar jaudu 250 un 400 vati. Pie šīm jaudām lampu efektivitāte tiek uzskatīta par maksimālo. Taču pēdējā laikā ir ievērojami pieaugusi interese par mazjaudas nātrija lampām, jo ​​ir vēlme ietaupīt elektroenerģiju, iekštelpu apgaismojumā nomainot kvēlspuldzes ar mazjaudas gāzizlādes spuldzēm.

Augstspiediena nātrija spuldžu minimālā jauda, ​​ko sasniedz ārvalstu uzņēmumi, ir 30–35 W.Gāzizlādes spuldžu rūpnīca Poltavā apguva mazjaudas nātrija spuldžu ražošanu ar jaudu 70, 100 un 150 W.

Grūtības mazjaudas nātrija spuldžu izveidē ir saistītas ar pāreju uz mazām strāvām un izlādes cauruļu diametriem, kā arī ar elektrodu laukumu relatīvā garuma palielināšanos salīdzinājumā ar attālumu starp elektrodiem, kas noved pie ļoti augsta lampas jutība pret padeves režīmu, izplūdes caurules un cauruļu projektēto izmēru novirzēm un materiālu kvalitāti. Tāpēc mazjaudas nātrija spuldžu ražošanā tiek paaugstinātas prasības izplūdes cauruļu mezglu ģeometrisko izmēru pielaidēm, materiālu tīrībai un pildvielu dozēšanas precizitātei. Pamattehnoloģijas jau pastāv, lai apgūtu šo ekonomisko, ilgmūžīgo gaismas avotu masveida ražošanu.

OSRAM piedāvā arī virkni mazjaudas lampu, kurām nav nepieciešams aizdedzinātājs (degļi satur Penning maisījumu). Tomēr to gaismas efektivitāte ir par 14-15% zemāka nekā standarta lampām.

Viena no priekšrocībām lampām, kurām nav nepieciešams impulsa aizdedze, ir iespēja tās uzstādīt dzīvsudraba lampās (citos nepieciešamajos apstākļos). Piemēram, lampa NAV E 110 ar gaismas plūsmu 8000 lm ir diezgan aizstājama ar DRL -125> tipa dzīvsudraba lampu ar nominālo gaismas plūsmu 6000 - 6500 lm. Līdzīgas iekšējās izstrādes mūsu valstī ir izmantotas jau sen. Pašlaik, piemēram, LISMA OJSC ražo DNaT 210 un DNaT 360 lampas, kas paredzētas attiecīgi DRL 250 un DRL 400 tiešiem aizvietotājiem.

NLVD bez dzīvsudraba

Pēdējos gados daudzās valstīs ir pieliktas ievērojamas pūles vides aizsardzības jomā. Viena no šo centienu jomām ir samazināt vai izvairīties no toksisku smago metālu savienojumu (piemēram, dzīvsudraba) rašanās rūpnieciskajos galaproduktos. Tādējādi dzīvsudrabu saturošie medicīniskie termometri pamazām tiek aizstāti ar dzīvsudrabu nesaturošiem.

Tāda pati tendence ir plaši izplatīta gaismas avotu ražošanas tehnoloģiju jomā. Dzīvsudraba saturs 40 vatu dienasgaismas spuldzē ir samazinājies no 30 mg līdz 3 mg. Augstspiediena nātrija lampu gadījumā šis process neprogresē tik ātri arī tāpēc, ka dzīvsudrabs ļoti paaugstina šo šodien par visekonomiskākajiem atzīto gaismas avotu efektivitāti.

Šķiet, ka esošajām un jaunattīstības lampām, kas nesatur dzīvsudrabu, ir gaiša nākotne. Jau minētā Osram COLORSTAR DSX lampu sērija nesatur dzīvsudrabu, kas ir liels uzņēmuma sasniegums. Šīs lampas kopā ar īpašiem elektroniskajiem balastiem ir īpašam nolūkam paredzētas sistēmas, kur efektivitāte un vienkāršība nav galvenā prioritāte.

Sylvania dzīvsudrabu nesaturošo spuldžu līnija jau sen ir bijusi slavena. Ražotājs īpašu uzmanību pievērš uzlabotajām krāsu atveidošanas īpašībām, salīdzinot tās ar paša ražotiem standarta analogiem.

Ne tik sen tika publicēts Matsushita Electric (Japāna) inženieru izstrāde, kas ir dzīvsudrabu nesaturošs NLVD ar augstu krāsu atveidi, kam nav nepieciešams īpašs impulsa balasts.

Tradicionālās lampas kalpošanas laika beigās starojuma krāsa iegūst sārtu nokrāsu, jo mainās nātrija un dzīvsudraba attiecība amalgamā.Šis tonis nerada īpaši patīkamu iespaidu, atšķirībā no testa lampas dzeltenīgās krāsas tādos pašos apstākļos. Palielinoties krāsu temperatūrai, Ra vispirms palielinās līdz maksimālajam līmenim (pie T = 2500 K), pēc tam samazinās.

Lai samazinātu novirzi, izstrādātāji ir mainījuši ksenona spiedienu un degļa iekšējo diametru. Secināts, ka novirze no melnā ķermeņa līnijas samazinās, palielinoties ksenona spiedienam, bet pieaug aizdedzes spriegums. Pie 40 kPa spiediena aizdedzes spriegums ir aptuveni 2000 V, pat ņemot vērā ķēdes klātbūtni, lai to atvieglotu. Mainoties iekšējam diametram no 6 līdz 6,8 mm, novirze no korpusa melnās līnijas samazinās, bet samazinās gaismas efektivitāte, kas ir nepieņemami veicamajam uzdevumam.

Dzīvsudrabu nesaturošai augstas Ra nātrija spuldzei ir gandrīz tādas pašas īpašības kā dzīvsudrabu saturošai lampai. Dzīvsudrabu nesaturošai lampai ir 1,3 reizes ilgāks kalpošanas laiks.

150 W augstspiediena apgaismojuma spuldzes ar augstu krāsu atveides indeksu: a — bez dzīvsudraba, b — parastā versija.

Augstspiediena nātrija spuldzes ar diviem degļiem

Nesen parādījušies virkni vadošo ražotāju augstspiediena nātrija spuldžu ar paralēli savienotiem degļiem sērijveida paraugi, kas liecina, ka šis virziens ir daudzsološs, jo šāds risinājums ne tikai veicina ievērojamu lampu kalpošanas laika palielināšanos, bet arī novērš sarežģītību. tūlītēja atkārtota aizdegšanās, paplašina iespēju kombinēt degļus ar dažādu jaudu, spektrālo sastāvu utt.

Neskatoties uz norādīto stabilo kalpošanas laiku, šo lampu izturības jautājums ir jārisina piesardzīgi.Šādas lampas kalpošanas laiks patiešām dubultojas tikai tad, ja degļa spuldzes deg nepārtraukti visā lampas darbības laikā. Pretējā gadījumā resursa beigās strādājošais deglis bieži sāk daļēji apiet otro (šo parādību dažkārt sauc par elektrisko "noplūdi"; šajā gadījumā ārējā spuldzē esošā retinātā gāze tiek pārtraukta aizdedzes impulsu sprieguma ietekmē ), un tādēļ var rasties grūtības ar tā aizdegšanos.

Augstspiediena nātrija lampas ar augstsprieguma aizdedzi

Japāņu inženieri (Toshiba Lighting & Technology piedāvā optimālu, no viņu viedokļa, risinājumu augstākminēto parādību novēršanai lampā ar diviem degļiem. Lampas konstrukcijā ir divas aizdedzes zondes, kas nodrošina noteikta degļa aizdegšanos, kad tiek piegādāti pozitīvi vai negatīvi impulsi.. Balasti šādām lampām satur divus tinumus. Ķēde ir diezgan vienkārša un lēta. Pateicoties šādai konstrukcijai, degļa lampas iedegas pārmaiņus. Degļu mainīga aizdedze nodrošina mazāku novecošanos degļus un ievērojami palielina kopējo darbu Tā paša uzņēmuma inženieri piedāvā lampu ar iebūvētu aizdedzi, kurai nav nepieciešama sarežģīta vadības shēma.

Dažas tendences augstspiediena nātrija spuldžu attīstībā

Kādos virzienos dizaineri un pētnieki meklē efektīvus risinājumus augstspiediena nātrija lampām? Lai atbildētu uz šo jautājumu, vispirms jārisina šo lampu acīmredzamie trūkumi, kas saistīti ar vizuālo komfortu, vienkāršību un konstrukcijas nepieciešamo elektrisko drošību.Starp tiem var izdalīt vairākus galvenos: sliktas krāsu atveidošanas īpašības, palielināta gaismas plūsmas pulsācija, augsts aizdedzes spriegums un vēl jo vairāk - atkārtota aizdegšanās.

Spriežot pēc lampu ar augstu krāsu atveides īpašībām, izstrādātājiem izdevās pietuvoties optimālajam šai gaismas avotu grupai. Cīņa pret radiācijas pulsāciju, kas augstspiediena nātrija spuldzēs sasniedz 70-80%, parasti tiek veikta, izmantojot vispārpieņemtas metodes, piemēram, lampu pārslēgšanu dažādās tīkla fāzēs (iekārtās ar daudzām lampām) un augstfrekvences strāvas padevi. . Īpašu elektronisko balastu izmantošana šo problēmu praktiski novērš.

Impulsa aizdedzes ierīces (IZU), ko pašlaik izmanto ar lielāko daļu NLVD - PRA komplektu, sarežģī lampu darbību un palielina lampas - PRA komplekta izmaksas. IZU aizdedzes impulsi negatīvi ietekmē balastu un lampu, ir priekšlaicīgas šo ierīču atteices. Tāpēc izstrādātāji meklē veidus, kā samazināt aizdedzes spriegumu, kas ļauj atteikties no IZU.

Tūlītējas atkārtotas aizdedzes nodrošināšanas problēma parasti tiek atrisināta divos veidos. Var izmantot aizdedzes, kas izstaro paaugstinātas amplitūdas impulsus, vai izmantot minēto divu degļu lampu, kurai šādas ierīces nav nepieciešamas.

Nātrija lampu kalpošanas laiks tiek uzskatīts par visilgāko starp augstas intensitātes gaismas avotiem. Tomēr šajā jomā dizaineri vēlas sasniegt labāko.Ir zināms, ka kalpošanas laiks un gaismas plūsmas kritums darbības laikā ir atkarīgs no ātruma, kādā nātrijs atstāj degli. Nātrija noplūde no izlādes noved pie amalgamas sastāva bagātināšanas ar dzīvsudrabu un spuldzes sprieguma palielināšanos līdz (150–160 V), līdz tā nodziest. Šai problēmai ir veltīts daudz pētījumu, izstrādes un patentu. Starp veiksmīgākajiem risinājumiem ir vērts atzīmēt GE amalgamas dozatoru, ko izmanto sērijveida lampās. Dozatora konstrukcija nodrošina stingri ierobežotu nātrija amalgamas plūsmu izlādes caurulē visā lampas kalpošanas laikā, kā rezultātā palielinās kalpošanas laiks, samazinās caurules galu tumšums un gaismas plūsma saglabājas. gandrīz nemainīgs (līdz 90% no sākotnējās vērtības) .

Protams, augstspiediena nātrija spuldžu izpēte un uzlabošana vēl nav beigusies, un tāpēc jāgaida jauni, iespējams, ekskluzīvi risinājumi plašā šo daudzsološo gaismas avotu saimē.

Izmantoti materiāli no grāmatas "Enerģijas taupīšana apgaismojumā". Ed. Y. B. Eizenbergs prof.