Moderne hogedruk natriumlampen

Hogedruknatriumlampen (HPL) behoren tot de meest efficiënte lichtbronnen en hebben vandaag al een lichtopbrengst tot 160 lm/W bij vermogens van 30 - 1000 W, hun levensduur kan meer dan 25.000 uur bedragen. De kleine omvang van het armatuurlichaam en de hoge helderheid van hogedruknatriumlampen breiden de toepassingsmogelijkheden in verschillende verlichtingstoestellen met geconcentreerde lichtverdeling aanzienlijk uit.

Normaliter werken hogedruknatriumlampen met een inductieve of elektronische ballast. Hogedruknatriumlampen worden ontstoken met speciale ontstekers die pulsen tot 6 kV uitzenden. De brandduur van de lampen is meestal 3 tot 5 minuten.

De voordelen van moderne hogedruknatriumlampen zijn onder meer een relatief kleine daling van de lichtstroom tijdens de levensduur, die bijvoorbeeld voor lampen met een vermogen van 400 W 10-20% is in 15 duizend uur bij een brandduur van 10 uur fiets. Voor lampen die vaker branden, neemt de daling van de lichtstroom toe met ongeveer 25% voor elke verdubbeling van de cyclus.Dezelfde verhouding geldt voor de berekening van de verkorting van de levensduur.

Het is algemeen aanvaard dat deze lampen worden gebruikt waar zuinigheid belangrijker is dan nauwkeurige kleurweergave. Hun warmgele licht is heel geschikt voor het verlichten van parken, winkelcentra, wegen en in sommige gevallen ook voor decoratieve architecturale verlichting (Moskou is daar een uitstekend voorbeeld van). De ontwikkeling van deze lichtbronnen in het afgelopen decennium heeft geleid tot een dramatische uitbreiding van de gebruiksmogelijkheden door het verschijnen van nieuwe soorten lichtbronnen, evenals lampen met een laag vermogen en lampen met een verbeterde kleurweergave.

1. Hogedruknatriumlampen met verbeterde kleurweergave

Hogedruknatriumlampen zijn momenteel de meest efficiënte groep lichtbronnen. Standaard hogedruknatriumlampen hebben echter een aantal nadelen, waarvan in de eerste plaats duidelijk verslechterde kleurweergave-eigenschappen moeten worden opgemerkt, gekenmerkt door een lage kleurweergave-index (Ra = 25 - 28) en een lage kleurweergave-index (Ra = 25 - 28) en een lage kleurweergave. temperatuur (Ttsv = 2000 — 2200 K).

De verbrede natriumresonantielijnen veroorzaken een goudgele emissie. De kleurweergave van hogedruknatriumlampen wordt als voldoende beschouwd voor buitenverlichting, maar onvoldoende voor binnenverlichting.

De verbetering van de kleurprestaties van hogedruknatriumlampen is voornamelijk te danken aan een toename van de natriumdampdruk in de brander naarmate de temperatuur van de koude zone of het natriumgehalte van het amalgaam toeneemt.(amalgaam - vloeibaar, halfvloeibaar of carbidemetaal met kwik), het vergroten van de diameter van de uitlaatpijp, het introduceren van stralingsadditieven, het aanbrengen van fosforen en interferentiecoatings op de buitenste bol en het voeden van de lampen met hoogfrequente gepulseerde stroom. De afname van de lichtstroom wordt gecompenseerd door een toename van de xenondruk (dwz een afname van de plasmageleidbaarheid).

Veel specialisten werken aan het probleem van het verbeteren van de spectrale samenstelling van de straling van hogedruknatriumlampen, en een aantal buitenlandse bedrijven produceren al hoogwaardige lampen met verbeterde kleurparameters.Dus, in de nomenclatuur van toonaangevende bedrijven als General Electric, Osram, Philips er is een brede groep natriumlampen met verbeterde kleurweergave-eigenschappen.

Dergelijke lampen met een algemene kleurweergave-index Ra = 50 — 70 hebben een 25% lager lichtrendement en een halve levensduur in vergelijking met standaardversies. Het is vermeldenswaard dat de belangrijkste parameters van hogedruknatriumlampen vrij belangrijk zijn voor veranderingen in de voedingsspanning. Dus, met een afname van de voedingsspanning met 5-10%, verliezen het vermogen, de lichtstroom, Ra 5 tot 30% van hun nominale waarden, en wanneer de spanning stijgt, neemt de levensduur sterk af.

Pogingen om een ​​economische analoog van een gloeilamp te vinden, leidden tot de creatie van een nieuwe generatie natriumlampen. Meer recent is er een familie natriumlampen met een laag vermogen met verbeterde kleurweergave verschenen. Philips introduceerde een serie 35-100 W SDW-lampen met Ra = 80 en de emissiechroma benadert die van gloeilampen. De lichtopbrengst van de lamp is 39 - 49 lm / W, en het lampsysteem - ballast 32 - 41 lm / W.Zo'n lamp kan met succes worden gebruikt om decoratieve lichtaccenten op openbare plaatsen te creëren.

° Het OSRAM COLORSTAR DSX lampenassortiment, samen met de POWERTRONIC PT DSX elektronische besturingseenheid, is een volledig nieuw verlichtingssysteem dat het mogelijk maakt om met dezelfde lamp de kleurtemperatuur te veranderen. Het veranderen van de kleurtemperatuur van 2600 naar 3000 K en terug gebeurt met behulp van een elektronisch voorschakelapparaat met een speciale schakelaar. Hiermee kunt u een licht interieur creëren voor de tentoongestelde stukken in vitrines die passen bij het tijdstip van de dag of het seizoen. De lampen van deze serie zijn milieuvriendelijk, omdat ze geen kwik bevatten. De kosten van een verlichtingsinstallatie gemaakt van dergelijke kits zijn 5-6 keer hoger dan die van halogeengloeilampen.

Een aangepaste versie van het COLORSTAR DSX-systeem, COLORSTAR DSX2, is ontwikkeld voor buitenverlichting. Samen met een speciaal voorschakelapparaat kan de lichtstroom van het systeem worden teruggebracht tot 50% van de nominale waarde. Ook bevat deze serie lampen geen kwik.

Hogedruknatriumlampen met laag vermogen

Van de momenteel geproduceerde hogedruknatriumlampen valt het grootste aandeel op lampen met een vermogen van 250 en 400 watt. Bij deze vermogens wordt het rendement van de lampen als maximaal beschouwd. De laatste tijd is er echter een aanzienlijke toename in de belangstelling voor natriumlampen met een laag wattage vanwege de wens om elektriciteit te besparen door gloeilampen te vervangen door ontladingslampen met een laag wattage in binnenverlichting.

Het minimale vermogen van hogedruknatriumlampen van buitenlandse bedrijven is 30 - 35 W.De gasontladingslampenfabriek in Poltava beheerste de productie van laagvermogen natriumlampen met een vermogen van 70, 100 en 150 W.

Moeilijkheden bij het maken van natriumlampen met een laag vermogen houden verband met de overgang naar kleine stromen en diameters van ontladingsleidingen, evenals met een toename van de relatieve lengte van de elektrodegebieden in vergelijking met de afstand tussen de elektroden, wat leidt tot een zeer hoge gevoeligheid van de lamp voor de wijze van toevoer, voor afwijkingen in de ontwerpafmetingen van de uitlaatpijp en pijpen en de kwaliteit van de materialen. Daarom worden bij de productie van natriumlampen met laag vermogen de vereisten voor naleving van de toleranties voor de geometrische afmetingen van de uitlaatpijpconstructies, voor de zuiverheid van de materialen en de nauwkeurigheid van de dosering van de vulelementen verhoogd. Er bestaan ​​al basistechnologieën om de massaproductie van deze zuinige, duurzame lichtbronnen onder de knie te krijgen.

OSRAM biedt ook een reeks energiezuinige lampen die geen ontsteker nodig hebben (de branders bevatten een Penning-mengsel). Hun lichtrendement is echter 14-15% lager dan dat van standaardlampen.

Een van de voordelen van lampen die geen pulsontsteker nodig hebben, is de mogelijkheid om ze in kwiklampen te installeren (onder andere noodzakelijke voorwaarden). Zo is de NAV E 110 lamp met een lichtstroom van 8000 lm goed uitwisselbaar met een kwiklamp van het type DRL -125> met een nominale lichtstroom van 6000 — 6500 lm. Soortgelijke interne ontwikkelingen worden in ons land al lang gebruikt. Momenteel produceert LISMA OJSC bijvoorbeeld DNaT 210 en DNaT 360 lampen, bedoeld als directe vervanging van respectievelijk DRL 250 en DRL 400.

Kwikvrij NLVD

In de afgelopen jaren zijn in veel landen opmerkelijke inspanningen geleverd op het gebied van milieubescherming. Een onderdeel van deze inspanningen is het verminderen of voorkomen van het voorkomen van toxische verbindingen van zware metalen (bijv. kwik) in industriële eindproducten. Zo worden kwikhoudende medische thermometers geleidelijk vervangen door kwikvrije exemplaren.

Dezelfde trend is wijdverspreid op het gebied van lichtbronproductietechnologieën. Het kwikgehalte in een 40 watt fluorescentielamp is gedaald van 30 mg naar 3 mg. In het geval van hogedruknatriumlampen verloopt dit proces niet zo snel, ook omdat kwik de efficiëntie van deze lichtbronnen, die tegenwoordig als de zuinigste worden erkend, aanzienlijk verhoogt.

Bestaande en in ontwikkeling zijnde kwikvrije lampen lijken een mooie toekomst te hebben. De reeds genoemde serie Osram COLORSTAR DSX-lampen bevat geen kwik, wat een geweldige prestatie is van het bedrijf. Deze lampen, samen met speciale elektronische voorschakelapparaten, zijn systemen voor speciale doeleinden waarbij efficiëntie en eenvoud niet de hoogste prioriteit hebben.

De serie kwikvrije lampen van Sylvania is al lang beroemd. De fabrikant besteedt speciale aandacht aan de verbeterde kleurweergave-eigenschappen en vergelijkt deze met standaardanalogen van zijn eigen productie.

Nog niet zo lang geleden verscheen de ontwikkeling van ingenieurs van Matsushita Electric (Japan), een kwikvrije NLVD met een hoge kleurweergave waarvoor geen speciale pulsballast nodig is.

Aan het einde van de levensduur van een traditionele lamp krijgt de kleur van de straling een roze tint, als gevolg van een verandering in de verhouding van natrium tot kwik in het amalgaam.Deze tint maakt geen bijzonder prettige indruk, in tegenstelling tot de gelige kleur van de testlamp onder dezelfde omstandigheden. Naarmate de kleurtemperatuur stijgt, neemt Ra eerst toe tot een maximum niveau (bij T = 2500 K) en daalt dan.

Om de afwijking te verminderen, hebben de ontwikkelaars de xenondruk en de interne diameter van de brander gewijzigd. Er werd geconcludeerd dat de afwijking van de blackbody-lijn afneemt met toenemende xenondruk, maar de ontstekingsspanning toeneemt. Bij een druk van 40 kPa is de ontstekingsspanning ongeveer 2000 V, zelfs rekening houdend met de aanwezigheid van een circuit om dit te vergemakkelijken. Wanneer de binnendiameter verandert van 6 naar 6,8 mm, neemt de afwijking van de zwarte lijn van het lichaam af, maar neemt de lichtopbrengst af, wat onaanvaardbaar is voor de betreffende taak.

Een kwikvrije natriumlamp met een hoog Ra-gehalte heeft bijna dezelfde eigenschappen als zijn kwikhoudende tegenhanger. Een kwikvrije lamp gaat 1,3 keer zo lang mee.

150 W hogedrukverlichtingslampen met een hoge kleurweergave-index: a — kwikvrij, b — de gebruikelijke uitvoering.

Hogedruk natriumlampen met twee branders

De recente verschijning van seriemonsters van hogedruknatriumlampen met parallel geschakelde branders van een aantal toonaangevende fabrikanten suggereert dat deze richting veelbelovend is, aangezien een dergelijke oplossing niet alleen bijdraagt ​​aan een aanzienlijke verlenging van de levensduur van de lamp, maar ook de complexiteit wegneemt van onmiddellijke herontsteking, breidt het potentieel uit voor het combineren van branders met verschillend vermogen, spectrale samenstelling, enz.

Ondanks de vermelde solide levensduur moet de kwestie van duurzaamheid van deze lampen met de nodige voorzichtigheid worden benaderd.De levensduur van zo'n lamp wordt pas echt verdubbeld als de branderlampen continu branden gedurende de levensduur van de lamp. Anders begint de werkende brander aan het einde van de bron vaak de tweede gedeeltelijk te omzeilen (dit fenomeen wordt soms elektrische "lekkage" genoemd; in dit geval wordt het ijle gas in de buitenste bol verbroken door de spanning van de ontstekingspulsen. ), en daarom kunnen er problemen optreden bij de ontsteking.

Hogedruknatriumlampen met hoogspanningsontsteker

Japanse ingenieurs (Toshiba Lighting & Technology) bieden een in hun ogen optimale oplossing om bovengenoemde verschijnselen in een lamp met twee branders te elimineren. Het ontwerp van de lamp bevat twee ontstekingssondes die zorgen voor de ontsteking van een bepaalde brander wanneer er worden positieve of negatieve pulsen geleverd. Voorschakelapparaten voor dergelijke lampen bevatten twee wikkelingen. De schakeling is vrij eenvoudig en goedkoop. Door deze constructie lichten de lampen van de brander afwisselend op. De alternerende ontsteking van de branders zorgt voor minder «veroudering» van de brander. de branders en verhoogt het totale werk aanzienlijk Ingenieurs van hetzelfde bedrijf bieden een lamp met een ingebouwde ontsteker die geen ingewikkeld regelschema vereist.

Enkele trends in de ontwikkeling van hogedruknatriumlampen

In welke richtingen zoeken ontwerpers en onderzoekers naar effectieve oplossingen voor hogedruknatriumlampen? Om deze vraag te beantwoorden, moeten we eerst ingaan op de voor de hand liggende nadelen van deze lampen met betrekking tot visueel comfort, eenvoud en de noodzakelijke elektrische veiligheid van de constructie.Onder hen kunnen verschillende belangrijke worden onderscheiden: slechte kleurweergave-eigenschappen, verhoogde pulsatie van de lichtstroom, hoge ontstekingsspanning en zelfs meer - herontsteking.

Te oordelen naar de kenmerken van lampen met een hoge kleurweergave, zijn de ontwikkelaars erin geslaagd om het optimale voor deze groep lichtbronnen te benaderen. De bestrijding van stralingsrimpel, die 70-80% bereikt bij hogedruknatriumlampen, wordt meestal uitgevoerd met gebruikelijke methoden, zoals het schakelen van lampen in verschillende fasen van het netwerk (in installaties met veel lampen) en het leveren van hoogfrequente stroom . Het gebruik van speciale elektronische voorschakelapparaten elimineert dit probleem praktisch.

De pulsontstekingsinrichtingen (IZU) die momenteel bij de meeste NLVD - PRA-kits worden gebruikt, bemoeilijken de werking van de lampen en verhogen de kosten van de lamp - PRA-kit. IZU-ontstekingspulsen hebben een negatieve invloed op de ballast en lamp, er zijn voortijdige storingen van deze apparaten. Daarom zoeken ontwikkelaars naar manieren om de ontstekingsspanning te verlagen, waardoor u de IZU kunt verlaten.

Het probleem van onmiddellijke herontsteking wordt meestal op twee manieren opgelost. Het is mogelijk om ontstekers te gebruiken die pulsen met een grotere amplitude uitzenden, of om de genoemde tweepitslamp te gebruiken, waarvoor dergelijke apparaten niet nodig zijn.

De levensduur van natriumlampen wordt beschouwd als de langste van de lichtbronnen met hoge intensiteit. Op dit gebied willen ontwerpers echter het beste bereiken.Het is bekend dat de levensduur en de afname van de lichtstroom tijdens bedrijf afhangen van de snelheid waarmee het natrium de brander verlaat. De lekkage van natrium uit de ontlading leidt tot de verrijking van de samenstelling van het amalgaam met kwik en een verhoging van de spanning van de lamp tot (150 - 160 V) totdat deze uitgaat. Veel onderzoek, ontwikkeling en patenten zijn gewijd aan dit probleem. Een van de meest succesvolle oplossingen is de amalgaamdispenser van GE, die wordt gebruikt in seriële lampen. Het ontwerp van de dispenser zorgt voor een strikt beperkte stroom natriumamalgaam in de ontladingsbuis gedurende de levensduur van de lamp.Hierdoor wordt de levensduur verlengd, het donker worden van de uiteinden van de buis verminderd en de lichtstroom behouden bijna constant (tot 90% van de oorspronkelijke waarde) .

Natuurlijk is het onderzoek en de verbetering van hogedruknatriumlampen nog niet voorbij en daarom mogen we nieuwe, mogelijk exclusieve oplossingen verwachten in een grote familie van deze veelbelovende lichtbronnen.

Gebruikte materialen uit het boek "Energiebesparing in verlichting". Ed. Prof. YB Eisenberg.