Рубрики
Источники света

Натриевые лампы: господство укрощенного хим элемента

В статье рассмотрены конструкция и внедрения натриевых ламп высочайшего давления. Тяжело сейчас живется астрологам. На какой бы участок неба не ориентировали они телескопы, на фото

Натриевые лампы: господство укрощенного хим элементаВ статье рассмотрены конструкция и внедрения натриевых ламп высочайшего давления.

Тяжело сейчас живется астрологам. На какой бы участок неба не ориентировали они телескопы, на фото спектров звезд всегда будут находиться полосы натрия и ртути. Подобные диапазоны совсем не обосновывают, что звезды богаты на эти хим элементы. Причина чисто земная: внешнее освещение городов и автострад при помощи газоразрядных ламп высочайшей интенсивности делает так сильную подсветку атмосферы, что чувствительные астрономические приборы фиксируют свет рукотворных «звезд».

Наибольший вклад в уличное освещение, и главной помехой для астрономических наблюдений, являются сейчас лампы натриевые разрядные высочайшего давления. О их и речь пойдет в данном материале.

Сначала, почему конкретно высочайшего давления? Дело в том, что разрядные трубчатые лампы с низким давлением ртути появились еще в предвоенный период. Люминесцентные лампы стремительно получили обширное распространение. Но разряд в парах натрия длительное время не удавалось получить из-за низкого парциального давления натрия при маленьких температурах.

После ряда технологических ухищрений удалость сделать натриевые лампы, работающие при низком давлении. Но широкого распространения они не получили из-за сложной конструкции. Более успешно сложилась судьба у натриевых ламп, работающих при высочайшем давлении (НЛВД). Начальные пробы сделать лампы в оболочке из кварцевого стекла завершилась неудачей. При больших температурах растет хим активность натрия. Подвижность его атомов (диффузия) так же вырастает. Потому в кварцевых горелках натрий стремительно проникал через кварц, разрушая оболочку горелки.

Ситуация измелилась, когда сначала 60-х годов компания «General Electric» запатентовала новый глиняний материал, способный работать в парах натрия при больших температурах. Он получил фирменное наименование «лукалос». У нас эта керамика известна как «поликор». Керамика делается методом высокотемпературного спекания порошка окиси алюминия.

Оксид алюминия имеет более 10 модификаций кристаллической решетки, зависимо от критерий реакции окисления. Для светотехнических целей применима только одна модификация — альфа-форма окиси, имеющая более плотную упаковку атомов в кристалле. Процесс спекания, а поточнее «выкармливания» керамики очень капризный. Ведь не считая хим стойкости к парам натрия, керамика обязана иметь высшую прозрачность. Какой смысл делать лампу, если в стенах разрядной трубки (горелки) будет теряться большая часть света?

Натриевые лампы: господство укрощенного хим элементаГлиняная горелка натриевых ламп и является главной отличительной чертой от других газоразрядных источников света. Керамика, работающая при температурах более 1000 градусов, способна задерживать натрий в протяжении 10-ов тыщ часов. Но это не означает, что натрию совершенно не удается просачиваться наружу, в объем наружной пробирки.

Уплотненная кристаллическая решетка вправду затрудняет диффузию атомов через керамику. Но кристаллические блоки оксида алюминия «скреплены» меж собой бесформенной, похожей на стекло, межфазной керамикой. Она состоит из добавок, которые ограничивают рост кристаллов поликора и примесей, неминуемых в любом материале.Проницаемость по границам кристаллов еще выше, чем через кристаллическую решетку. Потому срок службы натриевых ламп определяется конкретно потерями натрия через межкристаллический материал.

Для натриевых ламп используются и монокристаллы окиси алюминия — «монокор», больше узнаваемый, как сапфир. Разрядные трубки из такового материала имеют очень высочайший коэффициент пропускания, высшую стойкость против диффузии натрия, но анизотропные (различные по фронтам) механические характеристики затрудняет герметизацию горелок высокотемпературными цементами. Не считая этого, они приметно дороже поликристаллических горелок.

Натриевые лампы: господство укрощенного хим элементаГорелка натриевых ламп имеет только два электрода, на которые нанесено эмиссионное покрытие для облегчения начального поджига лампы. В горелку дозируется инертный газ (обычно ксенон при давлении около 20 мм. ртутного столба), и амальгама (сплав) ртути с натрием, в виде шарика строго фиксированного состава и размера.

Срок службы лампы впрямую связан со сроком службы горелки. А тот, в свою очередь, определяется припасом натрия и эмиссионного состава на электродах. С течением времени происходит утечка натрия через керамику, что приводит к возрастанию напряжения на горелке, которое вызывает потухание лампы сходу после выхода на режим.

После остывания лампа снова разгорается, чтобы снова погаснуть. Нередкий режим работы (недлинные циклы включения-выключения) приводит к ускоренному расходу эмиттера — эмиссионного состава на электродах и лампа выходит из строя.

Горелка устанавливается во наружной пробирке из тугоплавкого стекла на траверсах (поддержках). К пробирке после откачки и отпайки, крепится цоколь (обычно Е27 либо Е40). Объем наружной пробирки вакуумируется. Для получения более высочайшего вакуума еще в ней дополнительно распыляется газопоглощающий состав — геттер.

Вакуумная изоляция горелок нужна для защиты тугоплавких металлов конструкции горелки (ниобий, молибден) от окисления. Но главной задачей является устранение утрат тепла конвекционным методом. Ведь керамика, работающая при температурах выше 1000 градусов, становится массивным источником термический энергии. При нехороший термоизоляции понижается эффективность лампы, перенагреваются пробирка и цоколь лампы.

На данный момент выпускается широкий ассортимент натриевых ламп мощностью от 35 до 1000 Вт. По форме наружной пробирки и особенностям внедрения можно выделить три главные группы натриевых ламп: ДНаТ с трубчатой пробиркой, ДНаС с эллиптической матированной оболочкой и ДНаЗ с зеркальным отражающим покрытием.

Натриевые лампы: господство укрощенного хим элементаО применении натриевых ламп высочайшего давления ДНаТ особо гласить не стоит: это уличное освещение населенных пт, оживленных автострад и подсветка строительных ансамблей.

Лампы ДНаС разработаны как подмена дуговых ртутных люминесцентных ламп (ДРЛ). Не считая эллиптической формы пробирки они имеют особенности заполнения горелок: заместо незапятнанного ксенона дозируется смесь великодушных газов (консистенции Пеннинга) для облегчения зажигания. Подобные лампы эксплуатируются без поджигающего устройства, вырабатывающего высоковольтные импульсы. Другие типы натриевых ламп в схожем устройстве нуждаются.

Лампы ДНаЗ отыскали применение в промышленных оранжерейных хозяйствах для ускорения фотосинтеза растений. Толика этих ламп в полном количестве источников, использующих излучение натрия, относительно невелика, и их можно отнести к лампам специального предназначения.

Владея очень высочайшей эффективностью и неплохой цветопередачей, натриевые лампы малой мощности (35 и 50 Вт) полностью могли бы отыскать применение в быту. Добавки в горелку редкоземельных металлов позволяют получить диапазон излучения, практически неотличимый от солнечного света.

Но ахиллесовой пятой ламп является не непростая схема питания — современная электроника просто совладевает с схожей неувязкой. Время разгорания и выхода на рабочий режим — вот препятствие, которое сводит на нет все достоинства натриевых ламп в быту. Маломощные лампы выходят на режим 4-6 минут, а стопроцентно характеристики стабилизируются в течение 20-25 минут. Смириться с схожими неудобствами в освещении комнат изредка кто согласится.

На сегодня других, других источников света для целей внешнего освещения фактически не существует. Натриевые лампы еще длительно будут занимать эту нишу, снисходительно взирая на пробы современных «выскочек» типа светодиодных осветительных приборов потеснить их.