Натриевая лампа
Натриевая лампа является газоразрядной лампой . Во время газового разряда в парах элемента натрия , происходит выброс из практически монохроматического света .
Принцип
Натриевая лампа относится к категории металлогалогенных ламп. В отличие от люминесцентных ламп , натриевые лампы не требуют использования люминесцентных люминесцентных материалов. В этих лампах газовый разряд сам генерирует видимый свет, и его не нужно сначала преобразовывать в этот. Это значительно увеличивает эффективность , тем более что человеческий глаз особенно чувствителен к этому цветовому диапазону.
Довольно монохроматический свет (особенно от ламп низкого давления) вряд ли обеспечивает цветовое зрение . Однако контрастное зрение человека в этой области цветового спектра является высоким. Натриевые лампы используются для ночного освещения проезжей части, общественных мест, промышленных объектов, а также на военных полигонах. Оранжевый свет меньше привлекает насекомых и желателен из соображений технического обслуживания и защиты окружающей среды.
Для натриевых ламп требуется пускорегулирующий аппарат и воспламенитель. Специальные натриевые лампы, которые были разработаны для замены ртутных ламп высокого давления в уличном освещении, не требуют устройства зажигания. У них есть внутреннее устройство зажигания, но они доступны только с более низким рейтингом.
Холодный пар натрия почти исключительно излучает свет с длинами волн 589,00 нм и 589,59 нм ( D-линии натрия, двойные линии натрия), поэтому он почти монохромный. Фотоны этой частоты будут при переходе электронов из или в состоянии, в котором находится атом натрия. Уровень разделен на два подуровня через спин-орбитальной связи .
Во время холодного пуска натриевые лампы светятся красноватым светом из-за преобладания неонового стартового газа . В этом состоянии преобладает его свет, поскольку давление пара натрия составляет всего 10-8 Па при 20 ° C. Только когда неоновый газ выпускается, лампа постоянно нагревается до температуры более 300 ° C с давлением пара более 3 Па, так что в цвете света преобладает натрий только через несколько минут .
Горячий пар натрия излучает более широкополосную полосу из-за случайных столкновений атомов. С точки зрения наблюдателя излучающие атомы натрия беспорядочно перемещаются во всех направлениях в соответствии с их тепловым движением.
Ртутная лампа и газоразрядная ксеноновая лампа работают по схожим принципам .
В зависимости от условий внутри световой трубки различают натриевые лампы низкого давления и натриевые лампы высокого давления.
Лампа высокого давления
Натриевая лампа высокого давления (также называемая лампой HS) имеет светоотдачу от 60 до 150 лм / Вт ( люмен на ватт ) и доступна с мощностью от 35 до 1000 Вт. Для уличного освещения распространена мощность от 50 до 150 Вт, при этом последняя имеет светоотдачу около 120 лм / Вт. В этих лампах внутри используется амальгама натрия . Добавляя определенные благородные газы (в основном ксенон ), можно добиться определенного количества синего цвета с помощью этого типа лампы, что улучшает цветопередачу.
Натриевые лампы высокого давления состоят из разрядной емкости (горелки), заполненной натрием и благородным газом. Для теплоизоляции он находится в вакуумированной стеклянной колбе в форме трубки или эллипсоида . Во время работы лампы газовая заливка находится под высоким давлением. Из-за высокой рабочей температуры (около 1000 ° C) горелка изготовлена из прозрачной керамики на основе оксида алюминия высокой чистоты . Соединения электродов выполнены из ниобия . Горелка закреплена в стеклянной колбе с помощью прочных металлических проводов, которые также служат для подачи питания. Контакт между лампой и цоколем лампы обычно осуществляется через резьбу Эдисона размером E27, E33 или E40. Колба из защитного стекла во время работы нагревается до температуры более 300 ° C. Для розжига требуется напряжение до 5 кВ.
После зажигания натриевые лампы высокого давления сначала светятся слабо. Через четыре минуты в газовой фазе будет достаточно натрия, чтобы достичь полной яркости. После выключения лампы обычно должны остыть до тех пор, пока внутреннее давление не упадет, прежде чем их можно будет снова включить с помощью стандартных устройств зажигания. Существуют варианты воспламенителей в виде воспламенителей мгновенного действия или горячих воспламенителей, способных зажигать натриевые лампы высокого давления, которые были выключены незадолго до этого. Горячий воспламенитель имеет напряжение зажигания более 30 кВ, что также ионизирует разрядный тракт горячей натриевой лампы высокого давления. Эта процедура возможна только с двухцокольными лампами во избежание перекрытия .
Средний срок службы определен как 30 000 часов работы, пиковый - 48 000 часов. Большинство производителей иногда также указывают срок службы в четыре года для определенного режима включения / выключения, например, при использовании в качестве уличного освещения. Современные технологии с двойными конфорками имеют срок службы даже в уличном освещении 12 лет. Частое включение и выключение сокращает срок службы. Рабочий ток необходимо поддерживать за счет правильного выбора балласта. Уменьшение яркости натриевых ламп высокого давления в уличном освещении с помощью регулятора тока даже продлевает срок службы по сравнению с работой от чистой сети.
Окончание срока службы натриевых ламп высокого давления сигнализируется периодическим гашением и повторным зажиганием. Этот процесс называется «миганием» или «зацикливанием». После зажигания лампы ее напряжение горения медленно увеличивается и из-за наполнения старым газом достигает значения, превышающего сетевое напряжение. Лампа гаснет. После остывания лампа снова зажигается, и процесс начинается снова. Продолжительность цикла обычно составляет от 10 до 15 минут. Для подавления возникающего в результате срабатывания мигающей лампы специальные устройства зажигания имеют автоматическое определение цикличности. Автоматическое выключение срабатывает и предотвращает дальнейшие попытки зажигания, если лампа погасла три раза в течение двух часов при повышении рабочего напряжения.
Лампа низкого давления
Натриевые лампы низкого давления (также известные как лампы LS, NA или SOX) являются одними из наиболее эффективных доступных в настоящее время электрических источников света . Имея до 206 лм / Вт, они обеспечивают эффективное и энергосберегающее освещение, которое из-за их монохроматического характера (цветовая температура 1800 K) может использоваться только там, где точность цветопередачи не важна (улицы, перекрестки, промышленные предприятия).
В отличие от ламп высокого давления, рабочая температура значительно ниже, и их свет также выглядит красноватым с цветовой температурой 1800 K по сравнению с лампами высокого давления с 2000 K или более. Для розжига достаточно напряжений в пределах 1 кВ, в зависимости от исполнения достаточно имеющегося сетевого напряжения. После охлаждения в течение двух минут его можно снова зажечь. Натриевые лампы низкого давления имеют значительно больший разрядный резервуар, чем натриевые лампы высокого давления, и поэтому им также требуется значительно больше времени, чтобы они стали полностью яркими. Чаще всего они выполнены в виде U-образной трубки, которая находится в защитной крышке стеклянной колбы. Эта колба с оболочкой часто имеет покрытие, отражающее инфракрасное излучение, которое поддерживает высокую рабочую температуру, особенно на улице. Их рабочий ток около 330 мА устанавливается с помощью соответствующих балластов .
Бастующие лампы низкого давления желтого натрия находятся там , где нет большого спроса на восприятие цвета, например , для освещения улиц, большие площадей, дворов, тюремных стен или выделить специальные зоны в цвете - например, пешеходные переходах или туннельный пробой бухт - для того, чтобы привлечь повышенное внимание.
Натриевые лампы низкого давления типа SOX, обычно используемые сегодня, доступны только с байонетным цоколем BY22d, распространенным в Великобритании, а не с цоколем Эдисона (винтовой резьбой), распространенным в Германии .
Байонетное соединение обеспечивает правильное положение лампы в светильнике. Натриевые лампы низкого давления мощностью до 55 Вт могут работать в вертикальном (± 15 °) положении патроном вверх и горизонтально (± 20 °); С более мощными лампами возможна только горизонтальная работа (± 20 °). Правильное рабочее положение предотвращает конденсацию натрия на электродах.
Диапазон мощности имеющихся в продаже ламп SOX начинается с 18 Вт (1800 лм) и заканчивается 180 Вт (32 500 лм). В 1980-х годах на рынке появились лампы SOX-E, главной особенностью которых является то, что их энергоэффективность дополнительно повышается за счет меньших потерь тепла. Средний срок службы (вероятность отказа 50%) составляет 18 000 часов.
Другое использование
Темная комната
Натриевые лампы низкого давления подходят для освещения темной комнаты для черно-белой позитивной обработки, поскольку монохроматический желтый свет соответствует минимуму чувствительности фотографического слоя фотобумаги или пленки для копировального аппарата, и возможно особенно яркое освещение темной комнаты.
Натриевые лампы низкого давления также используются для обработки цветных материалов, что также позволяет использовать сенсибилизирующий зазор. Альтернативой являются специально подобранные светодиоды янтарного цвета .
Монтаж фильма
В 1960-х годах студии Disney разработали процесс сборки пленки, который использовал нечувствительность пленочных эмульсий (также для цветной пленки того времени) и получил название «желтый экран» или «процесс паров натрия». Например, актеры могли сниматься в студии перед экраном, освещенным натриевыми лампами, а специальная камера одновременно показывала две пленки через полупрозрачное отклоняющее зеркало . Один фильм записал саму сцену во всем спектре, который в то время могла воспроизвести цветная пленка. Вторая пленка была чувствительна только к узкой спектральной полосе натриевой лампы и, таким образом, создавала так называемую «дорожную подложку», анимированную маску, которая позволяет точно воспроизводить фоновое изображение.
По сравнению с обратной проекцией этот метод имел то преимущество, что сцена могла быть лучше освещена без ослабления контраста фонового пейзажа. Синий экран технология , который также был известен в то время, произвела раздражающие синий цвет полосы на контурах между сценой и фоном , что не происходили с желтым процессом экрана. С усовершенствованием технологии синего экрана эта процедура потеряла свою важность из-за возросших усилий. Известными фильмами, в которых использовалась лампа с натриевыми лампами, являются «Птицы Мэри Поппинс» и Альфреда Хичкока .
Освещение растений
Благодаря максимуму излучения натриевые паровые лампы высокого давления хорошо подходят в качестве дополнительного освещения ( ассимиляционного света ) при выращивании декоративных растений под стеклом. Помимо уширения линий излучения Na в желтой области, эти лампы также имеют линию в красной области. Поскольку фотосинтез (в зависимости от типа) в основном происходит на длине волны 670 нм, этот световой компонент в более длинноволновом (красном) диапазоне важен для использования. Благодаря более приятному световому оттенку его можно использовать для террариумов рядом с гостиной. Напротив, натриевые лампы низкого давления, которые излучают исключительно в узкой полосе с длиной волны 590 нм, неадекватны с точки зрения соответствия цвета.
Использование в театре
Натриевые лампы часто используются в театрах как световые эффекты. Практически полное исчезновение всех цветов при освещении исключительно натриевыми лампами - преднамеренный стилистический прием. Медленное свечение из темноты с его цветовым градиентом также иногда можно использовать как настроение. Поскольку свет паров натрия не может быть затемнен или может быть уменьшен только с трудом, в зависимости от балласта, существуют различные насадки для светильников, в которых используются планки, обеспечивающие эффект плавного появления и затухания.
литература
- Вильгельм Герстер: Современные системы освещения для внутреннего и наружного освещения. 1-е издание, Compact Verlag, Мюнхен 1997, ISBN 3-8174-2395-0
- А. Сеннер: Опыт в области электротехники. 4-е издание. Verlag Europa-Lehrmittel, 1965 г.
- Ханс Р. Рис: Светотехника для практиков , 5-е исправленное и расширенное издание, VDE-Verlag GmbH, Берлин / Оффенбах 2015, ISBN 978-3-8007-3617-1
- Гюнтер Шпрингер: Опыт в области электротехники. 18-е издание, Verlag Europa-Lehrmittel, Вупперталь 1989, ISBN 3-8085-3018-9
веб ссылки
Индивидуальные доказательства
- ↑ Рюдигер Браун: Световое загрязнение: белые светодиоды как убийца насекомых heise.de от 16 августа 2018 года.
- ↑ a b MASTER SOX-E 131w (технический паспорт). (PDF) Philips, 2016, доступ к 1 июня 2020 .
- ^ Натриевое освещение низкого давления. В: vintagestreetlights.com. Accessed 21 июня 2020 .
- ^ Дорожное освещение. Springer, 2014 г., ISBN 3319114662, стр. 119 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске книг Google).
- ↑ Натриевые лампы низкого давления (SOX-E, SOX) (брошюра). (PDF) Philips, доступ к 1 июня 2020 .
- ↑ Газоразрядные лампы MASTER SOX (-E) PSG (техпаспорт). (PDF) Philips, 2005, доступ к 1 июня 2020 .
- ^ Процесс натриевой лампы в словаре кинематографических терминов