Натриева лампа

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Натриева лампа с високо налягане.

Натриева лампа е газоразрядна лампа, която използва натрий във възбудено състояние, за произвеждане на светлина при характерна дължина на вълната около 589 nm.

Съществуват два вида такива лампи: с ниско и с високо налягане. Натриевите лампи с ниско налягане са високоефективни електрически източници на светлина, но тяхната жълта светлина ограничава употребата им на открито, като например при уличното осветление.[1] Натриевите лампи с високо налягане произвеждат по-широк спектър светлина, отколкото тези с ниско налягане, но все още имат нисък индекс на цветопредаване в сравнение с други видове лампи.[2] Натриевите лампи с ниско налягане предоставят само монохроматична жълта светлина и така възпрепятстват цветното виждане през нощта.

Натриеви лампи с ниско налягане[редактиране | редактиране на кода]

Незапалена 35-ватова натриева лампа с ниско налягане.
Запалена 35-ватова натриева лампа с ниско налягане.
Фази на загряване на LPS натрива лампа с ниско налягане. Бледата розова светлина на Пенинговата смес постепенно бива изместена от ярката монохроматична оранжева светлина на натриевите газове.

Натриевите лампи с ниско налягане имат газоразрядна тръба от боросиликатно стъкло, съдържаща твърд натрий и малко количество неон и аргон в Пенингова смес за започване на разряда на газовете. Разрядната тръба може да е права[3] или под формата на латинската буква „U“. Когато лампата е запалена, тя излъчва бледа червеникава/розова светлина, която затопля натриевия метал. След няколко минути натрият става на пара, а излъчването става ярко жълто. Тези лампи произвеждат практически монохроматична светлина със средна дължина на вълната от 589,3 nm (доминиращите спектрални линии са две, много близко една до друга – при 589 и 589,6 nm). Цветовете на обектите, осветени от тази малка лента са трудни за разпознаване.

Този вид лампи имат външна стъклена вакуумна обвивка около вътрешната разрядна тръба за топлинна изолация, което подобрява ефективността им. По-нататък те са подобрени като стъклената обвивка се покрива със слой от индиево-калаен оксид, който отразява инфрачервените лъчи.[4]

Тези лампи са сред най-ефективните електрически източници на светлина, произвеждайки над 100 и до 206 lm/W при дневни условия.[5] Тази високоефективност се дължи отчасти на факта, че излъчваната светлина е с дължина на вълната, близка до най-високата чувствителност на човешкото око. Те се използват основно за осветление на открито (като например улично осветление или охранително осветление), където правилното цветопредаване не е толкова важно. Скорошните изследвания сочат, че при сумрачни условия на пътя, бялата светлина може да дава по-добри резултати при по-ниско ниво на осветление.[6]

Натриевите лампи с ниско налягане са сходни с флуоресцентните лампи по това, че те са източник на светлина с нисък интензитет и продълговата форма на лампата. Те нямат ярка дъга и излъчват по-меко сияние, което води до по-малко отблясъци. За разлика от лампите с висок интензитет, при спадане на напрежението натриевите лампи с ниско налягане се възвръщат до пълна яркост бързо. Предлагат се с номинална мощност от 10 W до 180 W. По-дългите лампи, обаче, могат да страдат от дизайнерски и инженерни проблеми.

Съвременните натриеви лампи с ниско налягане имат експлоатационен живот от около 18 000 часа и производителността им не спада с времето, макар да повишават консумацията си на енергия с около 10% към края на живота си. За съпоставка, живачните лампи стават все по-мъждиви към края на живота си, докато консумират същото количество енергия.

За места, където светлинното замърсяване е от значение, като например в близост до астрономически обсерватории, се предпочитат натриеви лампи с ниско налягане.[7][8] Тези лампи излъчват само в две главни спектрални линии и следователно имат слабо спектрално въздействие върху астрономически наблюдения.[9] Жълтият цвят на тези лампи води и до най-малко визуално сияние в небето, основно поради ефекта на Пуркине у човешкото зрение, адаптирано към тъмнината, при който окото е относително нечувствително към жълтата светлина, разпръсвана с ниска светимост в атмосферата.[10][11] Един недостатък на мащабното публично осветление е, че през облачни нощи градовете с достатъчно осветление се осветяват от светлина, отразена от облаците. В градовете където се използват натриеви лампи, нощното небе може да е оцветено в оранжево.

Натриеви лампи с високо налягане[редактиране | редактиране на кода]

Работеща натриева лампа с високо налягане.
Спектърът на натрива лампа с ниско налягане. 90% от видимата ѝ светлина е в жълто излъчване.
Диаграма на спектралното излъчване на типична натриева лампа с високо налягане.
Офис сграда, осветена от натриеви лампа с високо налягане.
Два автомобила, осветени от натриеви лампи. И двете изглеждат черни, макар тази отляво да е ярко червена, а тази отдясно да е черна.

Натриевите лампи с високо налягане са широко използвани в промишленото осветление, особено в големите производствени цехове и често се използват за изкуствено осветление на растения. Съдържат живак.[12] Имат широка употреба за осветление на открито, като например на шосета, паркинги и охранявани зони. Този вид лампи също са доста ефективни – около 100 лумена на ват при дневни условия. Някои лампи с голяма мощност (например 600 W) има ефективност от около 150 лумена на ват.

Тъй като натриевата дъга под високо налягане е изключително химически реактивна, дъговата тръба обикновено се прави от прозрачен алуминиев оксид. Ксенон под ниско налягане се използва като „стартерен газ“ в натриевите лампи с високо налягане. Той има най-ниската топлопроводимост и най-ниският йонизационен потенциал от всички стабилни благородни газове. Като такъв, той не пречи на химичните реакции, протичащи в работещата лампа. Ниската топлопроводимост намалява топлинните загуби в лампата в работещо състояние, а ниският йонизационен потенциал карат пробивното напрежение на газа да е относително ниско в студено състояние, което позволява лампата да се запалва лесно.

През 1986 г. е въведена вариация на натриевата лампа с високо налягане, имаща още по-високо налягане, произвеждаща цветова температура от около 2700 K и индекс на цветопредаване от 85, което наподобява цвета на светлина от нажежаема жичка.[13] Тези лампи често се използват на закрито, в кафенета и ресторанти за естетичен ефект. Обаче, те имат по-висока цена, по-къс експлоатационен живот и по-ниска ефективност, така че не са конкурентоспособни със стандартните натриеви лампи с високо налягане.

Експлоатационен живот[редактиране | редактиране на кода]

Към края на експлоатационния си живот, натриевите лампи проявяват феномен, познат като цикличност, причинен от загуба на натрий в дъгата. Натрият е високореактивен елемент и се губи в реагиране с алуминиевия оксид в дъговата тръба. Продуктите от реакцията са натриев оксид и алуминий:

6 Na + Al2O3 → 3 Na2O + 2 Al

В резултат на това, тези лампи могат да се запалват при относително ниско напрежение, но докато загряват, вътрешното налягане на газа в дъговата тръба се покачва и все повече напрежение е нужно, за да се поддържа електрическата дъга. Докато лампата остарява, поддържащото напрежение на дъгата накрая се покачва толкова, че надхвърля максималното напрежение на електрическия баласт. Когато лампата се нагрее до това ниво, дъгата се прекъсва и лампата спира да работи. Впоследствие лампата се охлажда, налягането на газа в дъговата тръба намаля и баластът позволява на дъгата да се запали отново. Резултатът е, че лампата свети за известно време, след което се изключва, обикновено започвайки със синкаво бяла светлина и преминавайки към червено-оранжево, преди да изгасне отново. Натриевите лампи с ниско налягане няма цикличност – при тях лампата просто няма да се включи или ще поддържа тъпото червено сияние от началната фаза.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Public Works, Department of Public Works. San Jose: Study and report on low-pressure sodium lighting. San Jose, City of San Jose, 1980. с. 8.
  2. Luginbuhl, Christian B.. Low-Pressure Sodium Issues and FAQ. // U.S. Naval Observatory Flagstaff Station. US Navy. Посетен на 5 декември 2013.
  3. SLI/H Sodium. // Lamptech.co.uk. Посетен на 3 март 2012.
  4. SOX Sodium. // Lamptech.co.uk. Посетен на 3 март 2012.
  5. Philips MASTER SOX-E 131W BY22d 1SL/6 low pressure sodium lamp product leaflet. //
  6. Mesoptic Street Lighting Demonstration and Evaluation Final Report. // Lighting research Center, Rensselaer Polytechnic Institute, 31 януари 2008. Посетен на 29 август 2011.
  7. Archived copy. // Посетен на 14 октомври 2012.
  8. Flagstaff Lighting Code. // Посетен на 14 април 2014.
  9. Luginbuhl, C. B. (12 – 16 юли 1999), "Why Astronomy Needs Low-Pressure Sodium Lighting", in R. J. Cohen; W. T. Sullivan, „Why Astronomy Needs Low-Pressure Sodium Lighting“, Preserving the Astronomical Sky, Proceedings of IAU Symposium 196, Vienna, Austria: International Astronomical Union, 2001, p. 81, http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?2001IAUS..196...81L&data_type=PDF_HIGH&whole_paper=YES&type=PRINTER&filetype=.pdf 
  10. Luginbuhl, C. B. и др. The impact of light source spectral power distribution on sky glow. // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 139. Elsevier, май 2014. DOI:10.1016/j.jqsrt.2013.12.004. с. 21 – 26.
  11. Aubé, M. и др. Evaluating Potential Spectral Impacts of Various Artificial Lights on Melatonin Suppression, Photosynthesis, and Star Visibility. // PLoS ONE 8 (7). 5 юли 2013. DOI:10.1371/journal.pone.0067798. с. e67798.
  12. High Pressure Sodium Lamps. A Pacific Energy Center Factsheet.
  13. Philips SDW-T High Pressure Sodium White SON. // WebExhibits. Посетен на 24 септември 2007.