Modern yüksek basınçlı sodyum lambalar

Yüksek basınçlı sodyum lambalar (HPL) en verimli ışık kaynaklarından biridir ve bugün 30 - 1000 W güçlerde 160 lm / W'a kadar ışık verimliliğine sahiptir, hizmet ömürleri 25.000 saati aşabilir. Işık gövdesinin küçük boyutu ve yüksek basınçlı sodyum lambaların yüksek parlaklığı, konsantre ışık dağılımına sahip çeşitli aydınlatma cihazlarında uygulama olanaklarını önemli ölçüde genişletir.

Tipik olarak, yüksek basınçlı sodyum lambalar bir endüktif veya elektronik balastla çalışır. Yüksek basınçlı sodyum lambalar, 6 kV'a kadar darbeler yayan özel ateşleyiciler kullanılarak ateşlenir. Lambaların yanma süresi genellikle 3 ila 5 dakikadır.

Modern yüksek basınçlı sodyum lambaların avantajları, hizmet ömrü boyunca ışık akısında nispeten küçük bir düşüşü içerir; bu, örneğin, 10 saatlik yanma ile 15 bin saatte 400 W'lık lambalar için% 10-20'dir. döngü. Daha sık çalışan lambalar için, döngünün her ikiye katlanmasında ışık akısındaki düşüş yaklaşık %25 artar.Aynı ilişki hizmet ömründeki azalmanın hesaplanması için de geçerlidir.

Bu lambaların, ekonominin doğru renk reprodüksiyonundan daha önemli olduğu yerlerde kullanıldığı genel olarak kabul edilmektedir. Sıcak sarı ışıkları, parkları, alışveriş merkezlerini, yolları ve bazı durumlarda dekoratif mimari aydınlatmayı aydınlatmak için oldukça uygundur (Moskova buna mükemmel bir örnektir). Son on yılda bu ışık kaynaklarının gelişimi, yeni çıkış türlerinin yanı sıra düşük güçlü lambalar ve iyileştirilmiş renk geriverimine sahip lambalar nedeniyle kullanım olanaklarının çarpıcı bir şekilde genişlemesine yol açmıştır.

1. Geliştirilmiş renksel geriverime sahip yüksek basınçlı sodyum lambalar

Yüksek basınçlı sodyum lambalar şu anda en verimli ışık kaynakları grubudur. Bununla birlikte, standart yüksek basınçlı sodyum lambaların, her şeyden önce, düşük bir renksel geriverim indeksi (Ra = 25 - 28) ve düşük bir renk ile karakterize edilen, açıkça bozulmuş renksel geriverim özelliklerine dikkat edilmesi gereken bir takım dezavantajları vardır. sıcaklık (Ttsv = 2000 — 2200 K).

Genişletilmiş sodyum rezonans çizgileri altın sarısı bir emisyona neden olur. Yüksek basınçlı sodyum lambaların renksel geriverimi, dış mekan aydınlatması için tatmin edici, ancak iç mekan aydınlatması için yetersiz kabul ediliyor.

Yüksek basınçlı sodyum lambaların renk performansındaki gelişme, soğuk bölgenin sıcaklığı veya amalgamın sodyum içeriği arttıkça brülördeki sodyum buhar basıncındaki artıştan kaynaklanır.(amalgam - cıva ile sıvı, yarı sıvı veya karbür metal), egzoz borusunun çapını arttırmak, ışıma katkı maddeleri eklemek, dış ampule fosforlar ve girişim kaplamaları uygulamak ve lambaları yüksek frekanslı darbeli akımla beslemek. Işık akısındaki azalma, ksenon basıncındaki bir artışla (yani, plazma iletkenliğinde bir azalma) telafi edilir.

Birçok uzman, yüksek basınçlı sodyum lambaların radyasyonunun spektral bileşimini iyileştirme sorunu üzerinde çalışıyor ve bir dizi yabancı şirket halihazırda geliştirilmiş renk parametrelerine sahip yüksek kaliteli lambalar üretiyor. General Electric, Osram, Philips, geliştirilmiş renksel geriverim özelliklerine sahip geniş bir sodyum lamba grubu vardır.

Genel renk geriverim indeksi Ra = 50 - 70 olan bu tür lambalar, standart versiyonlara kıyasla %25 daha düşük ışık verimliliğine ve yarı kullanım ömrüne sahiptir. Besleme voltajındaki değişiklikler için yüksek basınçlı sodyum lambaların ana parametrelerinin oldukça önemli olduğunu belirtmekte fayda var. Böylece besleme voltajında ​​​​% 5-10'luk bir azalma ile güç, ışık akısı, Ra nominal değerlerinin% 5 ila 30'unu kaybeder ve voltaj yükseldiğinde hizmet ömrü keskin bir şekilde düşer.

Bir akkor lambanın ekonomik bir analogunu bulma girişimleri, yeni nesil sodyum lambaların yaratılmasına yol açtı. Daha yakın zamanlarda, gelişmiş renksel geriverime sahip bir düşük güçlü sodyum lamba ailesi ortaya çıktı. Philips, Ra = 80 olan ve emisyon rengi akkor lambalarınkine yakın olan bir dizi 35-100 W SDW lambayı piyasaya sürdü. Lambanın ışık verimi 39 - 49 lm / W ve lamba sistemi - balast 32 - 41 lm / W'dir.Böyle bir lamba, halka açık yerlerde dekoratif ışık vurguları oluşturmak için başarıyla kullanılabilir.

° OSRAM COLORSTAR DSX lamba serisi, POWERTRONIC PT DSX elektronik kontrol ünitesi ile birlikte, aynı lambayı kullanarak renk sıcaklığını değiştirmeye olanak tanıyan tamamen yeni bir aydınlatma sistemidir. Renk sıcaklığının 2600'den 3000 K'ye ve geriye değiştirilmesi, özel bir anahtara sahip bir elektronik balast kullanılarak yapılır. Bu, günün saatine veya mevsime karşılık gelen vitrinlerde sergilenen sergiler için hafif bir iç mekan oluşturmanıza olanak tanır. Bu serinin lambaları cıva içermediğinden çevre dostudur. Bu tür kitlerden yapılan bir aydınlatma tesisatının maliyeti, akkor halojen lambalara göre 5-6 kat daha fazladır.

COLORSTAR DSX sisteminin değiştirilmiş bir versiyonu olan COLORSTAR DSX2, dış mekan aydınlatması için geliştirilmiştir. Özel bir balast ile birlikte sistemin ışık akısı nominal değerin %50'sine düşürülebilir. Bu lamba serisi ayrıca cıva içermez.

Düşük güçlü yüksek basınçlı sodyum lambalar

Şu anda üretilen yüksek basınçlı sodyum lambalar arasında en büyük pay 250 ve 400 watt gücündeki lambalara düşüyor. Bu güçlerde lambaların verimi maksimum kabul edilir. Ancak son zamanlarda, iç mekan aydınlatmasında akkor lambaları düşük voltajlı deşarj lambalarıyla değiştirerek elektrik tasarrufu yapma isteği nedeniyle düşük voltajlı sodyum lambalara olan ilgide önemli bir artış olmuştur.

Yabancı şirketler tarafından elde edilen yüksek basınçlı sodyum lambaların minimum gücü 30 - 35 W'dir.Poltava'daki gaz deşarjlı lamba fabrikası, 70, 100 ve 150 W gücünde düşük güçlü sodyum lambaların üretiminde uzmanlaştı.

Düşük güçlü sodyum lambalar oluşturmadaki zorluklar, küçük akımlara ve boşaltma borularının çaplarına geçişin yanı sıra, elektrotlar arasındaki mesafeye kıyasla elektrot alanlarının nispi uzunluğundaki bir artışla ilişkilidir, bu da çok yüksek bir alana yol açar. lambanın besleme moduna duyarlılığı, egzoz borusu ve borularının tasarım boyutlarındaki sapmalar ve malzeme kalitesi. Bu nedenle, düşük güçlü sodyum lambaların üretiminde, egzoz borusu düzeneklerinin geometrik boyutları, malzemelerin saflığı ve dolgu elemanlarının dozlama doğruluğu için toleranslara uygunluk gereklilikleri artar. Bu ekonomik, uzun ömürlü ışık kaynaklarının seri üretimine hakim olmak için temel teknolojiler zaten mevcuttur.

OSRAM ayrıca ateşleyici gerektirmeyen bir dizi düşük güçlü lamba sunar (brülörler bir Penning karışımı içerir). Ancak ışık verimleri standart lambalardan %14-15 daha düşüktür.

Darbeli ateşleyici gerektirmeyen lambaların avantajlarından biri, onları cıvalı lambalara takabilmeleridir (gerekli diğer koşullar altında). Örneğin, 8000 lm ışık akısına sahip NAV E 110 lambası, 6000 - 6500 lm nominal ışık akısına sahip DRL -125> tipi bir cıva lambasıyla oldukça değiştirilebilir. Benzer iç gelişmeler ülkemizde uzun süredir kullanılmaktadır. Şu anda, örneğin LISMA OJSC, sırasıyla DRL 250 ve DRL 400'ün doğrudan yerini alması amaçlanan DNaT 210 ve DNaT 360 lambaları üretmektedir.

Cıva içermeyen NLVD

Son yıllarda birçok ülkede çevre koruma alanında kayda değer çabalar sarf edilmiştir. Bu çabaların bir alanı, endüstriyel bitmiş ürünlerde ağır metallerin (örn. cıva) toksik bileşiklerinin oluşumunu azaltmak veya önlemektir. Bu nedenle, cıva içeren tıbbi termometrelerin yerini yavaş yavaş cıva içermeyen termometreler almaktadır.

Aynı eğilim, ışık kaynağı üretim teknolojileri alanında da yaygın. 40 watt'lık bir floresan lambadaki cıva içeriği 30 mg'dan 3 mg'a düştü. Yüksek basınçlı sodyum lambalar söz konusu olduğunda, bu süreç o kadar hızlı ilerlemez, çünkü cıva, günümüzde en ekonomik olarak kabul edilen bu ışık kaynaklarının verimliliğini büyük ölçüde artırır.

Mevcut ve gelişmekte olan cıvasız lambaların geleceği parlak görünüyor. Daha önce bahsedilen Osram COLORSTAR DSX lambaları serisi, şirketin büyük bir başarısı olan cıva içermez. Bu lambalar, özel elektronik balastlar ile birlikte, verimlilik ve sadeliğin en yüksek önceliğe sahip olmadığı özel amaçlı sistemlerdir.

Sylvania'nın cıva içermeyen lamba serisi uzun zamandır ünlüdür. Üretici, kendi üretiminin standart analogları ile karşılaştırarak, geliştirilmiş renksel geriverim özelliklerine özel önem vermektedir.

Kısa bir süre önce, Matsushita Electric (Japonya) mühendislerinin, özel bir darbeli balast gerektirmeyen, yüksek renksel geriverime sahip, cıva içermeyen bir NLVD olan geliştirmesi yayınlandı.

Geleneksel bir lambanın hizmet ömrünün sonunda, amalgamdaki sodyumun cıva oranındaki değişiklik nedeniyle radyasyonun rengi pembemsi bir ton alır.Bu gölge, aynı koşullar altında test lambasının sarımsı renginin aksine özellikle hoş bir izlenim yaratmaz. Renk sıcaklığı arttıkça, Ra önce maksimum bir seviyeye yükselir (T = 2500 K'de), sonra düşer.

Sapmayı azaltmak için geliştiriciler ksenon basıncını ve brülörün iç çapını değiştirmiştir. Artan ksenon basıncı ile kara cisim çizgisinden sapmanın azaldığı ancak ateşleme voltajının arttığı sonucuna varılmıştır. 40 kPa'lık bir basınçta, ateşleme voltajı, onu kolaylaştıracak bir devrenin varlığı dikkate alındığında bile yaklaşık 2000 V'tur. İç çap 6'dan 6,8 mm'ye değiştiğinde, gövdenin siyah çizgisinden sapma azalır, ancak ışık verimi düşer, bu da eldeki görev için kabul edilemez.

Cıva içermeyen bir yüksek Ra sodyum lambası, cıva içeren muadili ile hemen hemen aynı özelliklere sahiptir. Cıvasız bir lambanın ömrü 1,3 kat fazladır.

Yüksek renk oluşturma indeksine sahip 150 W yüksek basınçlı aydınlatma lambaları: a — cıva içermez, b — normal versiyon.

İki brülörlü yüksek basınçlı sodyum lambalar

Bir dizi önde gelen üreticiden paralel bağlı brülörlere sahip yüksek basınçlı sodyum lambaların seri örneklerinin son zamanlarda ortaya çıkması, bu yönün umut verici olduğunu göstermektedir, çünkü böyle bir çözüm yalnızca lamba ömründe önemli bir artışa katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda karmaşıklığı da ortadan kaldırır. anında yeniden ateşleme, farklı güç, spektral bileşim vb. ile brülörleri birleştirme potansiyelini genişletir.

Belirtilen sağlam hizmet ömrüne rağmen, bu lambaların dayanıklılığı konusuna dikkatle yaklaşılmalıdır.Böyle bir lambanın hizmet ömrü, yalnızca bek lambaları lambanın ömrü boyunca sürekli olarak yanarsa gerçekten iki katına çıkar. Aksi takdirde, kaynağın sonunda, çalışan brülör genellikle ikinciyi kısmen atlamaya başlar (bu fenomene bazen elektrik "sızıntısı" denir; bu durumda, dış ampuldeki seyreltilmiş gaz, ateşleme darbelerinin voltajı ile kırılır. ) ve bu nedenle tutuşmasında zorluklar ortaya çıkabilir.

Yüksek voltajlı ateşleyicili yüksek basınçlı sodyum lambalar

Japon mühendisler (Toshiba Lighting & Technology, kendi bakış açılarına göre, iki brülörlü bir lambada yukarıda belirtilen fenomeni ortadan kaldırmak için en uygun çözümü sunar. Lambanın tasarımı, belirli bir brülörün ateşlenmesini sağlayan iki ateşleme probu içerir. Pozitif veya negatif darbeler sağlanır.Bu tür lambaların balastları iki sargı içerir Devre oldukça basit ve ucuzdur.Bu tasarım nedeniyle, brülörün lambaları dönüşümlü olarak yanar.Brulörlerin dönüşümlü olarak ateşlenmesi, brülörlerin daha az "yaşlanmasını" sağlar. brülörler ve genel işi önemli ölçüde artırır Aynı şirketin mühendisleri, karmaşık bir kontrol şeması gerektirmeyen yerleşik bir ateşleyiciye sahip bir lamba sunar.

Yüksek basınçlı sodyum lambaların geliştirilmesindeki bazı eğilimler

Tasarımcılar ve araştırmacılar, yüksek basınçlı sodyum lambalar için hangi yönlerde etkili çözümler arıyor? Bu soruyu cevaplamak için, öncelikle bu lambaların görsel konfor, basitlik ve yapının gerekli elektrik güvenliği ile ilgili bariz dezavantajlarını ele almalıyız.Bunlar arasında birkaç ana ayırt edilebilir: zayıf renk oluşturma özellikleri, artan ışık akısı titreşimi, yüksek ateşleme voltajı ve hatta daha fazlası - yeniden ateşleme.

Yüksek renksel geriverime sahip lambaların özelliklerine bakılırsa, geliştiriciler bu ışık kaynakları grubu için optimuma yaklaşmayı başardılar. Yüksek basınçlı sodyum lambalarda %70-80'e ulaşan radyasyon dalgalanması ile mücadele genellikle şebekenin farklı fazlarındaki lambaların anahtarlanması (çok lambalı kurulumlarda) ve yüksek frekanslı akım sağlanması gibi yaygın yöntemler kullanılarak gerçekleştirilir. . Özel elektronik balastların kullanılması bu sorunu pratik olarak ortadan kaldırmaktadır.

Halihazırda çoğu NLVD - PRA kitiyle birlikte kullanılan darbeli ateşleme cihazları (IZU), lambaların çalışmasını zorlaştırır ve lamba - PRA kitinin maliyetini artırır. İZU ateşleme darbeleri balast ve lambayı olumsuz etkiler, bu cihazlarda erken arızalar olur. Bu nedenle geliştiriciler, IZU'yu terk etmenize izin veren ateşleme voltajını düşürmenin yollarını arıyorlar.

Hemen yeniden tutuşmayı sağlama sorunu genellikle iki şekilde çözülür. Artan genlikte darbeler yayan ateşleyiciler kullanmak veya bu tür cihazlar gerektirmeyen, bahsedilen iki brülörlü lambayı kullanmak mümkündür.

Sodyum lambaların hizmet ömrü, yüksek yoğunluklu ışık kaynakları arasında en uzun olarak kabul edilir. Ancak bu alanda tasarımcılar en iyisini elde etmek istiyor.Hizmet ömrünün ve çalışma sırasında ışık akısındaki düşüşün, sodyumun brülörü terk etme hızına bağlı olduğu bilinmektedir. Deşarjdan sodyum sızıntısı, amalgam bileşiminin cıva ile zenginleşmesine ve sönene kadar lamba voltajının (150 - 160 V) artmasına neden olur. Bu soruna birçok araştırma, geliştirme ve patent ayrılmıştır. En başarılı çözümler arasında seri lambalarda kullanılan GE'nin amalgam dağıtıcısını belirtmekte fayda var. Dağıtıcının tasarımı, lambanın ömrü boyunca deşarj tüpünde kesinlikle sınırlı bir sodyum amalgam akışı sağlar.Sonuç olarak, kullanım ömrü uzar, tüpün uçlarındaki kararma azalır ve ışık akısı kalır. neredeyse sabit (orijinal değerin %90'ına kadar).

Tabii ki, yüksek basınçlı sodyum lambaların araştırılması ve geliştirilmesi henüz bitmedi ve bu nedenle, bu gelecek vaat eden ışık kaynaklarının geniş bir ailesinde yeni, muhtemelen özel çözümler beklemeliyiz.

"Aydınlatmada enerji tasarrufu" kitabından kullanılan malzemeler. Ed. Prof. Y. B. Eisenberg.