Lampu natrium tekanan tinggi modern
Lampu natrium bertekanan tinggi (HPL) adalah salah satu sumber cahaya paling efisien dan saat ini sudah memiliki efisiensi cahaya hingga 160 lm / W dengan daya 30 — 1000 W, masa pakainya dapat melebihi 25.000 jam. Ukuran kecil bodi lampu dan kecerahan tinggi lampu natrium bertekanan tinggi secara signifikan memperluas kemungkinan penerapannya di berbagai perangkat pencahayaan dengan distribusi cahaya terkonsentrasi.
Biasanya, lampu natrium bertekanan tinggi beroperasi dengan pemberat induktif atau elektronik. Lampu natrium bertekanan tinggi dinyalakan menggunakan penyala khusus yang memancarkan pulsa hingga 6 kV. Waktu pencahayaan lampu biasanya 3 sampai 5 menit.
Keuntungan dari lampu natrium bertekanan tinggi modern termasuk penurunan fluks bercahaya yang relatif kecil selama masa pakai, yang, misalnya, untuk lampu dengan daya 400 W adalah 10-20% dalam 15 ribu jam dengan pembakaran 10 jam. siklus. Untuk lampu yang beroperasi lebih sering, penurunan fluks cahaya meningkat sekitar 25% untuk setiap penggandaan siklus.Hubungan yang sama berlaku untuk menghitung pengurangan masa pakai.
Secara umum diterima bahwa lampu ini digunakan di mana ekonomi lebih penting daripada reproduksi warna yang akurat. Lampu kuningnya yang hangat sangat cocok untuk penerangan taman, pusat perbelanjaan, jalan raya, dan juga dalam beberapa kasus untuk penerangan arsitektural dekoratif (Moskow adalah contoh yang sangat baik untuk ini). Perkembangan sumber cahaya ini dalam dekade terakhir telah menyebabkan perluasan dramatis kemungkinan penggunaannya karena munculnya tipe keluaran baru, serta lampu berdaya rendah dan lampu dengan rendering warna yang lebih baik.
1. Lampu natrium bertekanan tinggi dengan rendering warna yang lebih baik
Lampu natrium bertekanan tinggi saat ini merupakan kelompok sumber cahaya yang paling efisien. Namun, lampu natrium bertekanan tinggi standar memiliki sejumlah kelemahan, di antaranya, pertama-tama, perlu diperhatikan sifat rendering warna yang memburuk dengan jelas, ditandai dengan indeks rendering warna yang rendah (Ra = 25 — 28) dan warna yang rendah. temperatur (Ttsv = 2000 — 2200 K).
Garis resonansi natrium yang melebar menyebabkan emisi kuning keemasan. Renderasi warna lampu natrium bertekanan tinggi dianggap memuaskan untuk penerangan di luar ruangan, tetapi tidak cukup untuk penerangan di dalam ruangan.
Peningkatan kinerja warna lampu natrium bertekanan tinggi terutama disebabkan oleh peningkatan tekanan uap natrium dalam pembakar karena suhu zona dingin atau kandungan natrium amalgam meningkat.(amalgam - logam cair, semi-cair atau karbida dengan merkuri), meningkatkan diameter pipa knalpot, memasukkan aditif radiasi, menerapkan lapisan fosfor dan interferensi ke bohlam luar dan memberi makan lampu dengan arus pulsa frekuensi tinggi. Penurunan fluks bercahaya dikompensasi dengan peningkatan tekanan xenon (yaitu, penurunan konduktivitas plasma).
Banyak spesialis sedang mengerjakan masalah peningkatan komposisi spektral radiasi lampu natrium bertekanan tinggi, dan sejumlah perusahaan asing sudah memproduksi lampu berkualitas tinggi dengan parameter warna yang ditingkatkan.Jadi, dalam nomenklatur perusahaan terkemuka seperti General Electric, Osram, Philips ada banyak kelompok lampu sodium dengan sifat rendering warna yang lebih baik.
Lampu seperti itu dengan indeks rendering warna umum Ra = 50 — 70 memiliki efisiensi cahaya 25% lebih rendah dan setengah masa pakai dibandingkan dengan versi standar. Perlu dicatat bahwa parameter utama lampu natrium bertekanan tinggi cukup penting untuk perubahan tegangan suplai. Jadi, dengan penurunan tegangan suplai sebesar 5-10%, daya, fluks bercahaya, Ra kehilangan 5 hingga 30% dari nilai nominalnya, dan ketika tegangan naik, masa pakai turun tajam.
Upaya untuk menemukan analog ekonomis dari lampu pijar menyebabkan terciptanya generasi baru lampu natrium. Baru-baru ini, keluarga lampu natrium berdaya rendah dengan rendering warna yang lebih baik telah muncul. Philips memperkenalkan rangkaian lampu SDW 35-100 W dengan Ra = 80 dan kroma emisinya mendekati lampu pijar. Efisiensi cahaya lampu adalah 39 — 49 lm / W, dan sistem lampu — pemberat 32 — 41 lm / W.Lampu seperti itu berhasil digunakan untuk menciptakan aksen cahaya dekoratif di tempat umum.
Rentang lampu OSRAM COLORSTAR DSX, bersama dengan unit kontrol elektronik POWERTRONIC PT DSX, adalah sistem pencahayaan yang benar-benar baru yang memungkinkan, menggunakan lampu yang sama, untuk mengubah suhu warna. Mengubah suhu warna dari 2600 ke 3000 K dan sebaliknya dilakukan menggunakan ballast elektronik dengan sakelar khusus. Ini memungkinkan Anda membuat interior yang ringan untuk pameran yang ditampilkan di etalase yang sesuai dengan waktu atau musim. Lampu seri ini ramah lingkungan karena tidak mengandung merkuri. Biaya pemasangan lampu yang terbuat dari kit semacam itu 5-6 kali lebih tinggi daripada lampu halogen pijar.
Versi modifikasi dari sistem COLORSTAR DSX, COLORSTAR DSX2, telah dikembangkan untuk penerangan di luar ruangan. Bersama dengan pemberat khusus, fluks bercahaya sistem dapat dikurangi hingga 50% dari nilai nominal. Rangkaian lampu ini juga tidak mengandung merkuri.
Lampu natrium tekanan tinggi berdaya rendah
Di antara lampu natrium bertekanan tinggi yang diproduksi saat ini, bagian terbesar jatuh pada lampu dengan daya 250 dan 400 watt. Pada kekuatan ini, efisiensi lampu dianggap maksimal. Namun baru-baru ini, minat terhadap lampu natrium dengan watt rendah meningkat secara signifikan karena keinginan untuk menghemat listrik dengan mengganti lampu pijar dengan lampu pelepasan watt rendah dalam pencahayaan dalam ruangan.
Daya minimum lampu natrium bertekanan tinggi yang dicapai oleh perusahaan asing adalah 30 — 35 W.Pabrik lampu pelepasan gas di Poltava menguasai produksi lampu natrium berdaya rendah dengan daya 70, 100, dan 150 W.
Kesulitan dalam membuat lampu natrium berdaya rendah dikaitkan dengan transisi ke arus kecil dan diameter pipa pelepasan, serta dengan peningkatan panjang relatif area elektroda dibandingkan dengan jarak antara elektroda, yang mengarah ke sangat tinggi. kepekaan lampu terhadap mode suplai, terhadap penyimpangan dalam dimensi desain pipa knalpot dan pipa serta kualitas bahan. Oleh karena itu, dalam produksi lampu natrium berdaya rendah, persyaratan kepatuhan terhadap toleransi untuk dimensi geometris rakitan pipa knalpot, untuk kemurnian bahan dan keakuratan takaran elemen pengisi ditingkatkan. Teknologi dasar sudah ada untuk menguasai produksi massal sumber cahaya yang ekonomis dan tahan lama ini.
OSRAM juga menawarkan serangkaian lampu berdaya rendah yang tidak memerlukan penyala (pembakar mengandung campuran Penning). Namun, efisiensi cahayanya 14-15% lebih rendah daripada lampu standar.
Salah satu keunggulan lampu yang tidak memerlukan penyala pulsa adalah kemampuannya untuk memasangnya di lampu merkuri (dalam kondisi lain yang diperlukan). Misalnya, lampu NAV E 110 dengan fluks cahaya 8000 lm cukup dapat dipertukarkan dengan lampu merkuri tipe DRL -125> dengan fluks cahaya nominal 6000 — 6500 lm. Perkembangan internal serupa telah lama digunakan di negara kita. Saat ini, LISMA OJSC, misalnya, memproduksi lampu DNaT 210 dan DNaT 360, yang dimaksudkan sebagai pengganti langsung DRL 250 dan DRL 400.
NLVD bebas merkuri
Dalam beberapa tahun terakhir, upaya penting telah dilakukan di bidang perlindungan lingkungan di banyak negara. Salah satu upaya tersebut adalah mengurangi atau menghindari terjadinya senyawa beracun logam berat (misalnya merkuri) dalam produk jadi industri. Dengan demikian, termometer medis yang mengandung merkuri secara bertahap diganti dengan yang bebas merkuri.
Tren yang sama tersebar luas di bidang teknologi pembuatan sumber cahaya. Kandungan merkuri dalam lampu neon 40 watt turun dari 30 mg menjadi 3 mg. Dalam kasus lampu natrium bertekanan tinggi, proses ini tidak berlangsung begitu cepat, juga karena merkuri sangat meningkatkan efisiensi sumber cahaya ini, yang diakui sebagai yang paling ekonomis saat ini.
Lampu bebas merkuri yang ada dan sedang berkembang tampaknya memiliki masa depan yang cerah. Rangkaian lampu Osram COLORSTAR DSX yang telah disebutkan tidak mengandung merkuri, yang merupakan pencapaian besar perusahaan. Lampu ini, bersama dengan ballast elektronik khusus, adalah sistem tujuan khusus di mana efisiensi dan kesederhanaan bukanlah prioritas tertinggi.
Jajaran lampu bebas merkuri Sylvania telah lama terkenal. Pabrikan memberikan perhatian khusus pada properti rendering warna yang ditingkatkan, membandingkannya dengan analog standar dari produksinya sendiri.
Belum lama ini, pengembangan insinyur dari Matsushita Electric (Jepang) diterbitkan, yang merupakan NLVD bebas merkuri dengan rendering warna tinggi yang tidak memerlukan ballast pulsa khusus.
Pada akhir masa pakai lampu tradisional, warna radiasi menjadi merah muda, karena perubahan rasio natrium terhadap merkuri dalam amalgam.Keteduhan ini tidak menimbulkan kesan yang menyenangkan, berbeda dengan warna kekuningan pada lampu uji dalam kondisi yang sama. Saat suhu warna meningkat, Ra mula-mula meningkat ke level maksimum (pada T = 2500 K), kemudian turun.
Untuk mengurangi penyimpangan, pengembang telah mengubah tekanan xenon dan diameter bagian dalam pembakar. Disimpulkan bahwa penyimpangan dari garis benda hitam berkurang dengan meningkatnya tekanan xenon, tetapi tegangan penyalaan meningkat. Pada tekanan 40 kPa, tegangan pengapian sekitar 2000 V, bahkan memperhitungkan adanya sirkuit untuk memfasilitasinya. Ketika diameter bagian dalam berubah dari 6 menjadi 6,8 mm, penyimpangan dari garis hitam bodi berkurang, tetapi efisiensi cahaya berkurang, yang tidak dapat diterima untuk tugas yang sedang dikerjakan.
Lampu natrium Ra tinggi bebas merkuri memiliki karakteristik yang hampir sama dengan rekannya yang mengandung merkuri. Lampu bebas merkuri memiliki 1,3 kali masa pakai.
Lampu penerangan bertekanan tinggi 150 W dengan indeks rendering warna tinggi: a — bebas merkuri, b — versi biasa.
Lampu natrium bertekanan tinggi dengan dua pembakar
Penampilan baru-baru ini dari sampel serial lampu natrium bertekanan tinggi dengan pembakar yang terhubung paralel dari sejumlah produsen terkemuka menunjukkan bahwa arah ini menjanjikan, karena solusi semacam itu tidak hanya berkontribusi pada peningkatan umur lampu yang signifikan, tetapi juga menghilangkan kerumitan. pengapian langsung, memperluas potensi untuk menggabungkan pembakar dengan daya berbeda, komposisi spektral, dll.
Terlepas dari masa pakai yang solid, pertanyaan tentang daya tahan lampu ini harus didekati dengan hati-hati.Masa pakai lampu semacam itu hanya benar-benar berlipat ganda jika lampu pembakar menyala terus menerus selama masa pakai lampu. Kalau tidak, pada akhir sumber daya, pembakar yang bekerja sering mulai melewati sebagian yang kedua (fenomena ini kadang-kadang disebut "kebocoran" listrik; dalam hal ini, gas yang dijernihkan di bohlam luar dipatahkan oleh tegangan pulsa penyalaan ), dan karena itu mungkin timbul kesulitan dengan penyalaannya.
Lampu natrium bertekanan tinggi dengan penyala tegangan tinggi
Insinyur Jepang (Toshiba Lighting & Technology menawarkan solusi optimal, dari sudut pandang mereka, untuk menghilangkan fenomena yang disebutkan di atas dalam lampu dengan dua pembakar. Desain lampu berisi dua probe penyalaan yang memastikan penyalaan pembakar tertentu saat itu adalah pulsa positif atau negatif yang dipasok . Ballast untuk lampu semacam itu mengandung dua belitan Rangkaiannya cukup sederhana dan murah. Karena desain ini, lampu pembakar menyala bergantian. Penyalaan pembakar yang bergantian memastikan lebih sedikit «penuaan» dari pembakar dan secara signifikan meningkatkan keseluruhan pekerjaan Insinyur dari perusahaan yang sama menawarkan lampu dengan penyala bawaan yang tidak memerlukan skema kontrol yang rumit.
Beberapa tren dalam pengembangan lampu natrium bertekanan tinggi
Ke arah mana perancang dan peneliti mencari solusi efektif untuk lampu natrium bertekanan tinggi? Untuk menjawab pertanyaan ini, pertama-tama kita harus mengatasi kerugian nyata dari lampu ini terkait dengan kenyamanan visual, kesederhanaan, dan keamanan listrik yang diperlukan untuk konstruksi.Di antara mereka, beberapa yang utama dapat dibedakan: sifat rendering warna yang buruk, peningkatan denyut fluks cahaya, tegangan pengapian tinggi dan bahkan lebih - pengapian ulang.
Dilihat dari karakteristik lampu dengan rendering warna yang tinggi, pengembang berhasil mendekati optimal untuk kelompok sumber cahaya ini. Pertarungan melawan riak radiasi, yang mencapai 70-80% pada lampu natrium bertekanan tinggi, biasanya dilakukan dengan menggunakan metode umum, seperti menyalakan lampu di berbagai fase jaringan (dalam instalasi dengan banyak lampu) dan memasok arus frekuensi tinggi. . Penggunaan ballast elektronik khusus praktis menghilangkan masalah ini.
Perangkat pengapian pulsa (IZU) yang saat ini digunakan dengan sebagian besar kit NLVD - PRA mempersulit pengoperasian lampu dan meningkatkan biaya kit lampu - PRA. Denyut pengapian IZU berdampak negatif pada ballast dan lampu, ada kegagalan prematur pada perangkat ini. Oleh karena itu, pengembang sedang mencari cara untuk mengurangi tegangan pengapian, yang memungkinkan Anda untuk meninggalkan IZU.
Masalah menyediakan penyalaan ulang segera biasanya diselesaikan dengan dua cara. Dimungkinkan untuk menggunakan penyala yang memancarkan pulsa dengan amplitudo yang meningkat, atau menggunakan lampu dua tungku yang disebutkan di atas, yang tidak memerlukan perangkat semacam itu.
Masa pakai lampu natrium dianggap paling lama di antara sumber cahaya intensitas tinggi. Namun, di bidang ini desainer ingin mencapai yang terbaik.Diketahui bahwa masa pakai dan penurunan fluks bercahaya selama operasi bergantung pada laju natrium meninggalkan pembakar. Kebocoran natrium dari pelepasan mengarah pada pengayaan komposisi amalgam dengan merkuri dan peningkatan tegangan lampu menjadi (150 — 160 V) hingga padam. Banyak penelitian, pengembangan, dan paten telah dikhususkan untuk masalah ini. Di antara solusi paling sukses, perlu diperhatikan dispenser amalgam dari GE, yang digunakan pada lampu serial. Desain dispenser memastikan aliran natrium amalgam yang sangat terbatas dalam tabung pelepasan selama masa pakai lampu. Akibatnya, masa pakai meningkat, penggelapan ujung tabung berkurang, dan fluks bercahaya tetap ada hampir konstan (hingga 90% dari nilai aslinya) .
Tentu saja, penelitian dan peningkatan lampu natrium bertekanan tinggi belum berakhir, dan oleh karena itu kita harus mengharapkan solusi baru yang mungkin eksklusif dalam keluarga besar sumber cahaya yang menjanjikan ini.
Bahan bekas dari buku "Hemat energi dalam pencahayaan". Ed. Prof.Y.B.Eisenberg.