Làmpades modernes de sodi d'alta pressió
Les làmpades de sodi d'alta pressió (HPL) són una de les fonts de llum més eficients i ja tenen una eficiència lumínica de fins a 160 lm/W amb potències de 30 a 1000 W, la seva vida útil pot superar les 25.000 hores. La petita mida del cos de llum i l'alta brillantor de les làmpades de sodi d'alta pressió amplien significativament les possibilitats de la seva aplicació en diversos dispositius d'il·luminació amb distribució de llum concentrada.
Normalment, les làmpades de sodi d'alta pressió funcionen amb un llast inductiu o electrònic. Les làmpades de sodi d'alta pressió s'encenen mitjançant encès especials que emeten polsos de fins a 6 kV. El temps d'encesa dels llums sol ser de 3 a 5 minuts.
Els avantatges de les làmpades modernes de sodi d'alta pressió inclouen una caiguda relativament petita del flux lluminós durant la vida útil, que, per exemple, per a làmpades amb una potència de 400 W és del 10-20% en 15 mil hores amb una crema de 10 hores. cicle. Per als llums que funcionen amb més freqüència, la caiguda del flux lluminós augmenta aproximadament un 25% per cada duplicació del cicle.La mateixa relació s'aplica al càlcul de la reducció de la vida útil.
En general, s'accepta que aquestes làmpades s'utilitzen quan l'economia és més important que la reproducció acurada del color. La seva llum groga càlida és molt adequada per il·luminar parcs, centres comercials, carreteres i també, en alguns casos, per a il·luminació arquitectònica decorativa (Moscou és un excel·lent exemple d'això). El desenvolupament d'aquestes fonts de llum en l'última dècada ha comportat una expansió espectacular de les possibilitats del seu ús a causa de l'aparició de nous tipus de sortida, així com làmpades de baixa potència i làmpades amb una reproducció cromàtica millorada.
1. Làmpades de sodi d'alta pressió amb una reproducció cromàtica millorada
Les làmpades de sodi d'alta pressió són actualment el grup de fonts de llum més eficient. No obstant això, les làmpades estàndard de sodi d'alta pressió tenen una sèrie de desavantatges, dels quals, en primer lloc, cal tenir en compte les propietats de reproducció del color clarament deteriorades, caracteritzades per un baix índex de reproducció del color (Ra = 25 - 28) i un baix color. temperatura (Ttsv = 2000 — 2200 K).
Les línies de ressonància de sodi ampliades provoquen una emissió de color groc daurat. La reproducció del color de les làmpades de sodi d'alta pressió es considera satisfactòria per a la il·luminació exterior, però insuficient per a la il·luminació interior.
La millora del rendiment del color de les làmpades de sodi d'alta pressió es deu principalment a un augment de la pressió de vapor de sodi al cremador a mesura que augmenta la temperatura de la zona freda o el contingut de sodi de l'amalgama.(amalgama: metall líquid, semilíquid o de carbur amb mercuri), augmentant el diàmetre del tub d'escapament, introduint additius radiants, aplicant fòsfors i recobriments d'interferència a la bombeta exterior i alimentant les làmpades amb corrent polsat d'alta freqüència. La disminució del flux lluminós es compensa amb un augment de la pressió del xenó (és a dir, una disminució de la conductivitat del plasma).
Molts especialistes estan treballant en el problema de millorar la composició espectral de la radiació de les làmpades de sodi d'alta pressió, i una sèrie d'empreses estrangeres ja estan produint làmpades d'alta qualitat amb paràmetres de color millorats. Per tant, en la nomenclatura d'empreses líders com ara General Electric, Osram, Philips hi ha un ampli grup de làmpades de sodi amb propietats de reproducció cromàtiques millorades.
Aquestes làmpades amb un índex general de reproducció del color Ra = 50 - 70 tenen una eficiència lumínica un 25% menor i la meitat de la vida útil en comparació amb les versions estàndard. Val la pena assenyalar que els paràmetres principals de les làmpades de sodi d'alta pressió són força importants per als canvis en la tensió d'alimentació. Així, amb una disminució de la tensió d'alimentació en un 5-10%, la potència, el flux lluminós, Ra perden del 5 al 30% dels seus valors nominals, i quan la tensió augmenta, la vida útil disminueix bruscament.
Els intents de trobar un anàleg econòmic d'una làmpada incandescent van portar a la creació d'una nova generació de làmpades de sodi. Més recentment, ha aparegut una família de làmpades de sodi de baixa potència amb una reproducció del color millorada. Philips va introduir una sèrie de làmpades SDW de 35-100 W amb Ra = 80 i la croma d'emissió és propera a la de les làmpades incandescents. L'eficiència lluminosa de la làmpada és de 39 - 49 lm / W, i el sistema de llum - llast 32 - 41 lm / W.Aquest llum es pot utilitzar amb èxit per crear accents de llum decoratius en llocs públics.
° La gamma de làmpades OSRAM COLORSTAR DSX, juntament amb la unitat de control electrònic POWERTRONIC PT DSX, és un sistema d'il·luminació completament nou que permet, utilitzant la mateixa làmpada, canviar la temperatura de color. El canvi de temperatura de color de 2600 a 3000 K i enrere es fa mitjançant un balast electrònic amb un interruptor especial. Això permet crear un interior lluminós per a les exposicions exposades en vitrines corresponents a l'hora del dia o la temporada. Les làmpades d'aquesta sèrie són respectuoses amb el medi ambient, ja que no contenen mercuri. El cost d'una instal·lació d'il·luminació feta amb aquests kits és de 5 a 6 vegades més gran que el de les làmpades halògenes incandescents.
S'ha desenvolupat una versió modificada del sistema COLORSTAR DSX, COLORSTAR DSX2, per a la il·luminació exterior. Juntament amb un llast especial, el flux lluminós del sistema es pot reduir al 50% del valor nominal. Aquesta sèrie de làmpades tampoc conté mercuri.
Làmpades de sodi d'alta pressió de baixa potència
Entre les làmpades de sodi d'alta pressió produïdes actualment, la major part recau en les làmpades amb una potència de 250 i 400 watts. A aquestes potències, l'eficiència de les làmpades es considera màxima. Recentment, però, s'ha produït un augment significatiu de l'interès per les làmpades de sodi de baixa potència a causa del desig d'estalviar electricitat substituint les làmpades incandescents per làmpades de descàrrega de baixa potència en la il·luminació interior.
La potència mínima de les làmpades de sodi d'alta pressió aconseguides per empreses estrangeres és de 30 a 35 W.La planta de làmpades de descàrrega de gas de Poltava va dominar la producció de làmpades de sodi de baixa potència amb una potència de 70, 100 i 150 W.
Les dificultats per crear làmpades de sodi de baixa potència s'associen amb la transició a corrents i diàmetres petits de les canonades de descàrrega, així com amb un augment de la longitud relativa de les àrees dels elèctrodes en comparació amb la distància entre els elèctrodes, la qual cosa condueix a un augment molt elevat. sensibilitat de la làmpada al mode de subministrament, a les desviacions en les dimensions de disseny del tub d'escapament i les canonades i la qualitat dels materials. Per tant, en la producció de làmpades de sodi de baixa potència, s'incrementen els requisits de compliment de les toleràncies per a les dimensions geomètriques dels conjunts de tubs d'escapament, per a la puresa dels materials i la precisió de dosificació dels elements de farciment. Ja existeixen tecnologies bàsiques per dominar la producció massiva d'aquestes fonts de llum econòmiques i de llarga durada.
OSRAM també ofereix una sèrie de làmpades de baix consum que no requereixen un encès (els cremadors contenen una barreja de Penning). Tanmateix, la seva eficiència lumínica és un 14-15% inferior a la de les làmpades estàndard.
Un dels avantatges de les làmpades que no requereixen un encès de pols és la possibilitat d'instal·lar-les en làmpades de mercuri (en altres condicions necessàries). Per exemple, la làmpada NAV E 110 amb un flux lluminós de 8000 lm és força intercanviable amb una làmpada de mercuri del tipus DRL -125> amb un flux lluminós nominal de 6000 a 6500 lm. Desenvolupaments interns similars s'utilitzen durant molt de temps al nostre país. Actualment, LISMA OJSC, per exemple, produeix làmpades DNaT 210 i DNaT 360, destinades a substituir directament les DRL 250 i DRL 400, respectivament.
NLVD sense mercuri
En els darrers anys s'han fet esforços notables en l'àmbit de la protecció del medi ambient a molts països. Una àrea d'aquests esforços és reduir o evitar l'aparició de compostos tòxics de metalls pesants (per exemple, mercuri) en productes acabats industrials. Així, els termòmetres mèdics que contenen mercuri s'estan substituint gradualment per altres sense mercuri.
La mateixa tendència està molt estesa en el camp de les tecnologies de fabricació de fonts de llum. El contingut de mercuri en una làmpada fluorescent de 40 watts ha baixat de 30 mg a 3 mg. En el cas de les làmpades de sodi d'alta pressió, aquest procés no avança tan ràpidament, també perquè el mercuri augmenta molt l'eficiència d'aquestes fonts de llum, reconegudes com les més econòmiques actualment.
Les làmpades sense mercuri existents i en desenvolupament semblen tenir un futur brillant. La sèrie ja esmentada de làmpades Osram COLORSTAR DSX no conté mercuri, la qual cosa és un gran assoliment de l'empresa. Aquestes làmpades, juntament amb llasts electrònics especials, són sistemes de propòsit especial on l'eficiència i la senzillesa no són la màxima prioritat.
La línia de llums sense mercuri de Sylvania fa temps que és famosa. El fabricant presta especial atenció a les propietats de reproducció cromàtiques millorades, comparant-les amb anàlegs estàndard de la seva pròpia producció.
No fa gaire, es va publicar el desenvolupament d'enginyers de Matsushita Electric (Japó), que és un NLVD sense mercuri amb una alta reproducció del color que no requereix un llast de pols especial.
Al final de la vida útil d'una làmpada tradicional, el color de la radiació adquireix una tonalitat rosada, a causa d'un canvi en la proporció de sodi a mercuri a l'amalgama.Aquesta ombra no crea una impressió especialment agradable, en contrast amb el color groguenc de la làmpada de prova en les mateixes condicions. A mesura que augmenta la temperatura de color, Ra augmenta primer fins a un nivell màxim (a T = 2500 K), després baixa.
Per reduir la desviació, els desenvolupadors han canviat la pressió del xenó i el diàmetre intern del cremador. Es va concloure que la desviació de la línia del cos negre disminueix amb l'augment de la pressió del xenó, però la tensió d'encesa augmenta. A una pressió de 40 kPa, la tensió d'encesa és d'uns 2000 V, fins i tot tenint en compte la presència d'un circuit per facilitar-ho. Quan el diàmetre interior canvia de 6 a 6,8 mm, la desviació de la línia negra del cos disminueix, però l'eficiència lluminosa disminueix, cosa que és inacceptable per a la tasca en qüestió.
Una làmpada de sodi alt Ra sense mercuri té gairebé les mateixes característiques que la seva contrapart que conté mercuri. Una làmpada sense mercuri té 1,3 vegades la vida útil.
Làmpades d'il·luminació d'alta pressió de 150 W amb un alt índex de reproducció cromàtica: a — sense mercuri, b — la versió habitual.
Làmpades de sodi d'alta pressió amb dos cremadors
La recent aparició de mostres en sèrie de làmpades de sodi d'alta pressió amb cremadors connectats en paral·lel de diversos fabricants líders suggereix que aquesta direcció és prometedora, ja que aquesta solució no només contribueix a un augment significatiu de la vida útil de la làmpada, sinó que també elimina la complexitat. d'encesa immediata, amplia el potencial de combinació de cremadors de diferent potència, composició espectral, etc.
Malgrat la vida útil sòlida declarada, la qüestió de la durabilitat d'aquestes làmpades s'ha d'abordar amb precaució.La vida útil d'aquesta làmpada només es duplica realment si les làmpades del cremador s'encenen contínuament durant tota la vida útil de la làmpada. En cas contrari, al final del recurs, el cremador de treball sovint comença a obviar parcialment el segon (aquest fenomen de vegades s'anomena "fuga" elèctrica; en aquest cas, el gas rarificat de la bombeta exterior es trenca pel voltatge dels polsos d'encesa. ), i per tant poden sorgir dificultats amb la seva ignició.
Làmpades de sodi d'alta pressió amb encès d'alta tensió
Els enginyers japonesos (Toshiba Lighting & Technology ofereixen una solució òptima, des del seu punt de vista, per eliminar els fenòmens esmentats anteriorment en una làmpada amb dos cremadors. El disseny de la làmpada conté dues sondes d'encesa que asseguren l'encesa d'un determinat cremador quan es subministren polsos positius o negatius. Els balasts per a aquestes làmpades contenen dos bobinatges El circuit és bastant senzill i econòmic. A causa d'aquest disseny, les làmpades del cremador s'encenen alternativament. L'encesa alternada dels cremadors garanteix un menor "envelliment" de els cremadors i augmenta significativament el treball global Els enginyers de la mateixa empresa ofereixen un llum amb un encès integrat que no requereix un esquema de control complex.
Algunes tendències en el desenvolupament de làmpades de sodi d'alta pressió
En quines direccions busquen els dissenyadors i els investigadors solucions efectives per a les làmpades de sodi d'alta pressió? Per respondre a aquesta pregunta, primer hem d'abordar els inconvenients evidents d'aquestes làmpades relacionats amb el confort visual, la simplicitat i la necessària seguretat elèctrica de la construcció.Entre ells, se'n poden distingir alguns dels principals: propietats pobres de reproducció del color, augment de la pulsació del flux de llum, alt voltatge d'encesa i encara més: reencesa.
A jutjar per les característiques de les làmpades amb una alta reproducció cromàtica, els desenvolupadors van aconseguir apropar-se a l'òptim per a aquest grup de fonts de llum. La lluita contra l'ondulació de la radiació, que arriba al 70-80% en les làmpades de sodi d'alta pressió, s'acostuma a dur a terme mitjançant mètodes habituals, com la commutació de llums en diferents fases de la xarxa (en instal·lacions amb moltes làmpades) i el subministrament de corrent d'alta freqüència. . L'ús de balast electrònics especials elimina pràcticament aquest problema.
Els dispositius d'encesa per polsos (IZU) que s'utilitzen actualment amb la majoria dels kits NLVD - PRA compliquen el funcionament de les làmpades i augmenten el cost del kit de llum - PRA. Els polsos d'encesa IZU afecten negativament el llast i la làmpada, hi ha fallades prematures d'aquests dispositius. Per tant, els desenvolupadors busquen maneres de reduir la tensió d'encesa, la qual cosa us permet abandonar l'IZU.
El problema de proporcionar un reinici immediat es soluciona normalment de dues maneres. És possible utilitzar encès que emeten polsos d'amplitud augmentada, o utilitzar la làmpada de dos cremadors esmentada, que no requereix aquests dispositius.
La vida útil de les làmpades de sodi es considera la més llarga entre les fonts de llum d'alta intensitat. Tanmateix, en aquesta àrea els dissenyadors volen aconseguir el millor.Se sap que la vida útil i la caiguda del flux lluminós durant el funcionament depenen de la velocitat a la qual el sodi surt del cremador. La fuita de sodi de la descàrrega condueix a l'enriquiment de la composició de l'amalgama amb mercuri i un augment de la tensió de la làmpada a (150 - 160 V) fins que s'apaga. Molta recerca, desenvolupament i patents s'han dedicat a aquest problema. Entre les solucions més reeixides, cal destacar el dispensador d'amalgama de GE, utilitzat en làmpades en sèrie. El disseny del dispensador garanteix un flux estrictament limitat d'amalgama de sodi al tub de descàrrega durant tota la vida útil de la làmpada. Com a resultat, augmenta la vida útil, es redueix l'enfosquiment dels extrems del tub i es manté el flux lluminós. gairebé constant (fins al 90% del valor original).
Per descomptat, la recerca i millora de les làmpades de sodi d'alta pressió encara no ha acabat, i per tant hauríem d'esperar solucions noves, possiblement exclusives, en una gran família d'aquestes prometedores fonts de llum.
Materials utilitzats del llibre "Estalvi d'energia en il·luminació". Ed. Prof. Y. B. Eisenberg.