Moderne høytrykksnatriumlamper

Høytrykksnatriumlamper (HPL) er en av de mest effektive lyskildene og har allerede i dag en lyseffektivitet på opptil 160 lm / W ved effekter på 30 — 1000 W, deres levetid kan overstige 25 000 timer. Den lille størrelsen på lyskroppen og den høye lysstyrken til høytrykksnatriumlamper utvider mulighetene for deres anvendelse i forskjellige belysningsenheter med konsentrert lysfordeling betydelig.

Vanligvis opererer høytrykksnatriumlamper med en induktiv eller elektronisk ballast. Høytrykksnatriumlamper tennes ved hjelp av spesielle tennere som avgir pulser opp til 6 kV. Lystiden for lampene er vanligvis 3 til 5 minutter.

Fordelene med moderne høytrykksnatriumlamper inkluderer et relativt lite fall i lysstrøm i løpet av levetiden, som for eksempel for lamper med en effekt på 400 W er 10-20% på 15 tusen timer med en 10-timers brenning syklus. For lamper som opererer oftere, øker fallet i lysstrøm med omtrent 25 % for hver dobling av syklusen.Det samme forholdet gjelder ved beregning av levetidsreduksjonen.

Det er generelt akseptert at disse lampene brukes der økonomi er viktigere enn nøyaktig fargegjengivelse. Deres varme gule lys er ganske egnet for belysning av parker, kjøpesentre, veier, og også i noen tilfeller for dekorativ arkitektonisk belysning (Moskva er et utmerket eksempel på dette). Utviklingen av disse lyskildene det siste tiåret har ført til en dramatisk utvidelse av mulighetene for deres bruk på grunn av utseendet til nye utgangstyper, samt laveffektslamper og lamper med forbedret fargegjengivelse.

1. Høytrykksnatriumlamper med forbedret fargegjengivelse

Høytrykksnatriumlamper er for tiden den mest effektive gruppen av lyskilder. Standard høytrykksnatriumlamper har imidlertid en rekke ulemper, hvorav det først og fremst er nødvendig å merke seg klart forringede fargegjengivelsesegenskaper, preget av lav fargegjengivelsesindeks (Ra = 25 - 28) og lav farge temperatur (Ttsv = 2000 — 2200 K).

De utvidede natriumresonanslinjene forårsaker en gylden gul emisjon. Fargegjengivelsen til høytrykksnatriumlamper anses som tilfredsstillende for utendørsbelysning, men utilstrekkelig for innendørsbelysning.

Forbedringen i fargeytelsen til høytrykksnatriumlamper skyldes hovedsakelig en økning i natriumdamptrykket i brenneren når temperaturen i den kalde sonen eller natriuminnholdet i amalgamet øker.(amalgam - flytende, halvflytende eller karbidmetall med kvikksølv), øke diameteren på eksosrøret, introdusere utstrålende tilsetningsstoffer, påføre fosfor og interferensbelegg på den ytre pæren og mate lampene med høyfrekvent pulsstrøm. Nedgangen i lysstrøm kompenseres av en økning i xenontrykk (dvs. en reduksjon i plasmaledningsevne).

Mange spesialister jobber med problemet med å forbedre den spektrale sammensetningen av strålingen fra høytrykksnatriumlamper, og en rekke utenlandske selskaper produserer allerede høykvalitetslamper med forbedrede fargeparametere. Så i nomenklaturen til slike ledende selskaper som General Electric, Osram, Philips er det en bred gruppe natriumlamper med forbedrede fargegjengivelsesegenskaper.

Slike lamper med en generell fargegjengivelsesindeks Ra = 50 — 70 har 25 % lavere lyseffektivitet og halvparten av levetiden sammenlignet med standardversjoner. Det er verdt å merke seg at hovedparametrene til høytrykksnatriumlamper er ganske viktige for endringer i forsyningsspenningen. Så, med en reduksjon i forsyningsspenningen med 5-10%, taper kraften, lysstrømmen, Ra fra 5 til 30% av deres nominelle verdier, og når spenningen stiger, synker levetiden kraftig.

Forsøk på å finne en økonomisk analog til en glødelampe førte til etableringen av en ny generasjon natriumlamper. Nylig har det dukket opp en familie av laveffektsnatriumlamper med forbedret fargegjengivelse. Philips introduserte en serie med 35-100 W SDW-lamper med Ra = 80 og emisjonskromaen er nær den for glødelamper. Lyseffektiviteten til lampen er 39 - 49 lm / W, og lampesystemet - ballast 32 - 41 lm / W.En slik lampe kan med hell brukes til å lage dekorative lysaksenter på offentlige steder.

° OSRAM COLORSTAR DSX-lampeserien, sammen med den elektroniske kontrollenheten POWERTRONIC PT DSX, er et helt nytt belysningssystem som gjør det mulig å endre fargetemperaturen ved å bruke samme lampe. Endring av fargetemperatur fra 2600 til 3000 K og tilbake gjøres ved hjelp av en elektronisk ballast med en spesiell bryter. Dette lar deg lage et lys interiør for utstillingene som vises i montre som tilsvarer tiden på døgnet eller sesongen. Lampene i denne serien er miljøvennlige, da de ikke inneholder kvikksølv. Kostnaden for en belysningsinstallasjon laget av slike sett er 5-6 ganger høyere enn for glødende halogenlamper.

En modifisert versjon av COLORSTAR DSX-systemet, COLORSTAR DSX2, er utviklet for utendørsbelysning. Sammen med en spesiell ballast kan lysstrømmen til systemet reduseres til 50 % av den nominelle verdien. Denne serien med lamper inneholder heller ikke kvikksølv.

Laveffekt høytrykksnatriumlamper

Blant de for tiden produserte høytrykksnatriumlampene faller den største andelen på lamper med en effekt på 250 og 400 watt. Ved disse effektene anses effektiviteten til lampene som maksimal. Den siste tiden har det imidlertid vært en betydelig økning i interessen for lavwatts natriumlamper på grunn av ønsket om å spare strøm ved å bytte ut glødelamper med lavwatts utladningslamper i innendørsbelysning.

Minimumseffekten til høytrykksnatriumlamper oppnådd av utenlandske selskaper er 30 - 35 W.Gassutladningslampeanlegget i Poltava mestret produksjonen av laveffekt natriumlamper med en effekt på 70, 100 og 150 W.

Vanskeligheter med å lage laveffektsnatriumlamper er forbundet med overgangen til små strømmer og diametre av utladningsrør, samt med en økning i den relative lengden av elektrodeområdene sammenlignet med avstanden mellom elektrodene, noe som fører til en svært høy lampens følsomhet for forsyningsmåten, for avvik i designdimensjonene til eksosrøret og rørene og kvaliteten på materialene. Derfor, ved produksjon av laveffektsnatriumlamper, økes kravene til overholdelse av toleransene for de geometriske dimensjonene til eksosrørenhetene, for materialenes renhet og nøyaktigheten av dosering av fyllelementene. Grunnleggende teknologier eksisterer allerede for å mestre masseproduksjonen av disse økonomiske, langvarige lyskildene.

OSRAM tilbyr også en serie laveffektlamper som ikke krever tenner (brennerne inneholder en Penning-blanding). Imidlertid er lyseffektiviteten deres 14-15 % lavere enn standardlamper.

En av fordelene med lamper som ikke krever en pulstenner er muligheten til å installere dem i kvikksølvlamper (under andre nødvendige forhold). For eksempel er NAV E 110-lampen med en lysstrøm på 8000 lm ganske utskiftbar med en kvikksølvlampe av typen DRL -125> med en nominell lysstrøm på 6000 — 6500 lm. Lignende interne utviklinger har lenge vært brukt i vårt land. Foreløpig produserer for eksempel LISMA OJSC DNaT 210 og DNaT 360 lamper, ment som direkte erstatninger for henholdsvis DRL 250 og DRL 400.

Kvikksølvfri NLVD

De siste årene har det blitt gjort en betydelig innsats innen miljøvern i mange land. Et område av denne innsatsen er å redusere eller unngå forekomsten av giftige forbindelser av tungmetaller (f.eks. kvikksølv) i industrielle ferdige produkter. Dermed blir kvikksølvholdige medisinske termometre gradvis erstattet av kvikksølvfrie.

Den samme trenden er utbredt innen lyskildeproduksjonsteknologier. Kvikksølvinnholdet i en 40-watts lysrør har sunket fra 30 mg til 3 mg. Når det gjelder høytrykksnatriumlamper, går ikke denne prosessen så raskt, også fordi kvikksølv øker effektiviteten til disse lyskildene, som er anerkjent som de mest økonomiske i dag.

Eksisterende og utviklende kvikksølvfrie lamper ser ut til å ha en lys fremtid. Den allerede nevnte serien med Osram COLORSTAR DSX-lamper inneholder ikke kvikksølv, noe som er en stor prestasjon av selskapet. Disse lampene, sammen med spesielle elektroniske forkoblinger, er spesialsystemer der effektivitet og enkelhet ikke er høyeste prioritet.

Sylvanias linje med kvikksølvfrie lamper har lenge vært kjent. Produsenten legger spesiell vekt på de forbedrede fargegjengivelsesegenskapene, og sammenligner dem med standardanaloger av egen produksjon.

For ikke så lenge siden ble utviklingen av ingeniører fra Matsushita Electric (Japan) publisert, som er en kvikksølvfri NLVD med høy fargegjengivelse som ikke krever en spesiell pulsballast.

På slutten av levetiden til en tradisjonell lampe får fargen på strålingen en rosa fargetone, på grunn av en endring i forholdet mellom natrium og kvikksølv i amalgamet.Denne skjermen gir ikke et spesielt behagelig inntrykk, i motsetning til den gulaktige fargen på testlampen under samme forhold. Når fargetemperaturen øker, øker Ra først til et maksimalt nivå (ved T = 2500 K), og faller deretter.

For å redusere avviket har utviklerne endret xenontrykket og innvendig diameter på brenneren. Det ble konkludert med at avviket fra svartlegemelinjen avtar med økende xenontrykk, men tenningsspenningen øker. Ved et trykk på 40 kPa er tenningsspenningen omtrent 2000 V, selv med tanke på tilstedeværelsen av en krets for å lette det. Når den indre diameteren endres fra 6 til 6,8 mm, reduseres avviket fra den svarte linjen på kroppen, men lyseffektiviteten reduseres, noe som er uakseptabelt for oppgaven.

En kvikksølvfri høy-Ra natriumlampe har nesten de samme egenskapene som dens kvikksølvholdige motstykke. En kvikksølvfri lampe har 1,3 ganger levetid.

150 W høytrykksbelysningslamper med høy fargegjengivelsesindeks: a — kvikksølvfri, b — vanlig versjon.

Høytrykksnatriumlamper med to brennere

Det nylige utseendet av serielle prøver av høytrykksnatriumlamper med parallellkoblede brennere fra en rekke ledende produsenter antyder at denne retningen er lovende, siden en slik løsning ikke bare bidrar til en betydelig økning i lampens levetid, men fjerner også kompleksiteten. med umiddelbar gjentenning, utvider potensialet for å kombinere brennere med ulik kraft, spektral sammensetning, etc.

Til tross for den oppgitte solide levetiden, bør spørsmålet om holdbarhet til disse lampene behandles med forsiktighet.Levetiden til en slik lampe blir egentlig bare doblet hvis brennerlampene lyser kontinuerlig gjennom hele lampens levetid. Ellers, på slutten av ressursen, begynner arbeidsbrenneren ofte å delvis omgå den andre (dette fenomenet kalles noen ganger elektrisk «lekkasje»; i dette tilfellet brytes den foreldede gassen i den ytre pæren av spenningen til tenningspulsene ), og derfor kan det oppstå vanskeligheter med tenningen.

Høytrykksnatriumlamper med høyspenttenner

Japanske ingeniører (Toshiba Lighting & Technology tilbyr en optimal, fra deres synspunkt, løsning for å eliminere de ovennevnte fenomenene i en lampe med to brennere. Lampens design inneholder to tennsonder som sikrer tenning av en bestemt brenner når det er positive eller negative pulser leveres . Forkoblinger for slike lamper inneholder to viklinger Kretsen er ganske enkel og rimelig På grunn av denne utformingen lyser lampene på brenneren vekselvis. Den vekslende tenningen av brennerne sikrer mindre «aldring» av brennerne og øker det samlede arbeidet betydelig Ingeniører fra samme firma tilbyr en lampe med innebygd tenner som ikke krever et komplekst kontrollskjema.

Noen trender i utviklingen av høytrykksnatriumlamper

I hvilke retninger leter designere og forskere etter effektive løsninger for høytrykksnatriumlamper? For å svare på dette spørsmålet må vi først adressere de åpenbare ulempene ved disse lampene knyttet til visuell komfort, enkelhet og nødvendig elektrisk sikkerhet til konstruksjonen.Blant dem kan man skille flere hovedtrekk: dårlige fargegjengivelsesegenskaper, økt pulsering av lysstrømmen, høy tenningsspenning og enda mer - gjentenning.

Ut fra egenskapene til lamper med høy fargegjengivelse, klarte utviklerne å komme nær det optimale for denne gruppen lyskilder. Kampen mot strålingsrippel, som når 70-80 % i høytrykksnatriumlamper, utføres vanligvis ved bruk av vanlige metoder, som å bytte lamper i forskjellige faser av nettverket (i installasjoner med mange lamper) og tilførsel av høyfrekvent strøm . Bruken av spesielle elektroniske ballaster eliminerer praktisk talt dette problemet.

Pulstenningsenhetene (IZU) som for tiden brukes med de fleste NLVD - PRA-sett kompliserer driften av lampene og øker kostnadene for lampen - PRA-settet. IZU-tenningspulser påvirker ballasten og lampen negativt, det er for tidlige feil på disse enhetene. Derfor leter utviklere etter måter å redusere tenningsspenningen på, som lar deg forlate IZU.

Problemet med å gi umiddelbar gjentenning løses vanligvis på to måter. Det er mulig å bruke tennere som avgir pulser med økt amplitude, eller å bruke den nevnte to-brennerlampen, som ikke krever slike enheter.

Levetiden til natriumlamper regnes som den lengste blant lyskilder med høy intensitet. Men på dette området ønsker designere å oppnå det beste.Det er kjent at levetiden og fallet i lysstrøm under drift avhenger av hastigheten som natriumet forlater brenneren. Lekkasjen av natrium fra utslippet fører til anrikning av sammensetningen av amalgamet med kvikksølv og en økning i spenningen til lampen til (150 — 160 V) til den slukker. Mye forskning, utvikling og patenter har blitt viet til dette problemet. Blant de mest vellykkede løsningene er det verdt å merke seg amalgamdispenseren fra GE, brukt i serielle lamper. Utformingen av dispenseren sikrer en strengt begrenset strøm av natriumamalgam i utladningsrøret gjennom hele lampens levetid. Som et resultat økes levetiden, mørkere endene av røret reduseres, og lysstrømmen forblir nesten konstant (opptil 90 % av den opprinnelige verdien).

Naturligvis er forskningen og forbedringen av høytrykksnatriumlamper ikke over ennå, og derfor bør vi forvente nye, muligens eksklusive løsninger i en stor familie av disse lovende lyskildene.

Brukte materialer fra boken "Energisparing i belysning". Ed. Prof. Y. B. Eisenberg.