مصابيح الصوديوم الحديثة عالية الضغط

تعد مصابيح الصوديوم عالية الضغط (HPL) واحدة من أكثر مصادر الإضاءة كفاءة ولديها بالفعل كفاءة إضاءة تصل إلى 160 لومن / وات بقوة 30-1000 واط ، ويمكن أن تتجاوز مدة خدمتها 25000 ساعة. الحجم الصغير لجسم الضوء والسطوع العالي لمصابيح الصوديوم عالية الضغط يوسعان بشكل كبير من إمكانيات تطبيقها في أجهزة الإضاءة المختلفة مع توزيع الضوء المركز.

عادةً ما تعمل مصابيح الصوديوم عالية الضغط باستخدام كوابح استقرائي أو إلكتروني. يتم إشعال مصابيح الصوديوم عالية الضغط باستخدام أجهزة إشعال خاصة تنبعث منها نبضات تصل إلى 6 كيلو فولت. عادة ما يكون وقت إضاءة المصابيح من 3 إلى 5 دقائق.

تشمل مزايا مصابيح الصوديوم الحديثة عالية الضغط انخفاضًا طفيفًا نسبيًا في التدفق الضوئي خلال فترة الخدمة ، والتي ، على سبيل المثال ، للمصابيح بقوة 400 واط هي 10-20٪ في 15 ألف ساعة مع احتراق لمدة 10 ساعات دورة. بالنسبة للمصابيح التي تعمل بشكل متكرر ، يزداد الانخفاض في التدفق الضوئي بنسبة 25٪ تقريبًا لكل مضاعفة للدورة.تنطبق نفس العلاقة على حساب التخفيض في عمر الخدمة.

من المقبول عمومًا استخدام هذه المصابيح حيث يكون الاقتصاد أكثر أهمية من إعادة إنتاج الألوان بدقة. ضوءها الأصفر الدافئ مناسب تمامًا لإضاءة الحدائق ومراكز التسوق والطرق وأيضًا في بعض الحالات للإضاءة المعمارية الزخرفية (موسكو مثال ممتاز على ذلك). أدى تطوير مصادر الضوء هذه في العقد الماضي إلى توسع كبير في إمكانيات استخدامها نظرًا لظهور أنواع جديدة من المخرجات ، فضلاً عن المصابيح والمصابيح منخفضة الطاقة مع تحسين تجسيد الألوان.

1. مصابيح الصوديوم عالية الضغط مع تحسين تجسيد اللون

تعتبر مصابيح الصوديوم عالية الضغط حاليًا أكثر مجموعة من مصادر الضوء كفاءة. ومع ذلك ، فإن مصابيح الصوديوم القياسية ذات الضغط العالي لها عدد من العيوب ، منها ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري ملاحظة خصائص تجسيد اللون المتدهورة بوضوح ، والتي تتميز بمؤشر تجسيد اللون المنخفض (Ra = 25-28) ولون منخفض درجة الحرارة (Ttsv = 2000 - 2200 كلفن).

تسبب خطوط صدى الصوديوم الموسعة انبعاث أصفر ذهبي. يعتبر تجسيد اللون لمصابيح الصوديوم عالية الضغط مرضيًا للإضاءة الخارجية ، ولكنه غير كافٍ للإضاءة الداخلية.

يرجع التحسن في أداء الألوان لمصابيح الصوديوم عالية الضغط أساسًا إلى زيادة ضغط بخار الصوديوم في الموقد مع زيادة درجة حرارة المنطقة الباردة أو محتوى الصوديوم في الملغم.(ملغم - معدن سائل أو شبه سائل أو كربيد مع الزئبق) ، وزيادة قطر أنبوب العادم ، وإدخال مواد مضافة مشعة ، وتطبيق الفوسفور والطلاءات المتداخلة على اللمبة الخارجية وتغذية المصابيح بتيار نبضي عالي التردد. يتم تعويض النقص في التدفق الضوئي عن طريق زيادة ضغط الزينون (أي انخفاض في توصيل البلازما).

يعمل العديد من المتخصصين على مشكلة تحسين التركيب الطيفي لإشعاع مصابيح الصوديوم عالية الضغط ، ويقوم عدد من الشركات الأجنبية بالفعل بإنتاج مصابيح عالية الجودة مع معايير لونية محسنة. لذلك ، في تسميات مثل هذه الشركات الرائدة جنرال إلكتريك ، أوسرام ، فيليبس ، هناك مجموعة كبيرة من مصابيح الصوديوم ذات خصائص تجسيد اللون المحسنة.

تتمتع هذه المصابيح ذات مؤشر تجسيد اللون العام Ra = 50-70 بكفاءة إضاءة أقل بنسبة 25٪ ونصف عمر الخدمة مقارنة بالإصدارات القياسية. تجدر الإشارة إلى أن المعلمات الرئيسية لمصابيح الصوديوم عالية الضغط مهمة جدًا للتغيرات في جهد الإمداد. لذلك ، مع انخفاض في جهد الإمداد بنسبة 5-10 ٪ ، تفقد الطاقة ، التدفق الضوئي ، Ra من 5 إلى 30 ٪ من قيمها الاسمية ، وعندما يرتفع الجهد ، تنخفض مدة الخدمة بشكل حاد.

أدت محاولات إيجاد نظير اقتصادي للمصباح المتوهج إلى إنشاء جيل جديد من مصابيح الصوديوم. في الآونة الأخيرة ، ظهرت عائلة من مصابيح الصوديوم منخفضة الطاقة مع تحسين تجسيد اللون. قدمت Philips سلسلة من مصابيح SDW بقدرة 35-100 واط مع Ra = 80 وتقترب صفاء الانبعاث من المصابيح المتوهجة. كفاءة الإنارة للمصباح هي 39-49 لومن / وات ، ونظام المصباح - صابورة 32-41 لومن / وات.يمكن استخدام هذا المصباح بنجاح لإنشاء لهجات إضاءة زخرفية في الأماكن العامة.

° تعتبر مجموعة مصابيح أوسرام كولورستار DSX ، جنبًا إلى جنب مع وحدة التحكم الإلكترونية POWERTRONIC PT DSX ، نظام إضاءة جديد تمامًا يسمح ، باستخدام المصباح نفسه ، بتغيير درجة حرارة اللون. يتم تغيير درجة حرارة اللون من 2600 إلى 3000 كلفن والعكس باستخدام الكابح الإلكتروني بمفتاح خاص. يتيح لك ذلك إنشاء تصميم داخلي فاتح للمعارض المعروضة في واجهات عرض تتوافق مع الوقت من اليوم أو الموسم. مصابيح هذه السلسلة صديقة للبيئة ، لأنها لا تحتوي على الزئبق. تكلفة تركيبات الإضاءة من هذه المجموعات أعلى بـ 5-6 مرات من تكلفة مصابيح الهالوجين المتوهجة.

تم تطوير نسخة معدلة من نظام COLORSTAR DSX ، COLORSTAR DSX2 ، للإضاءة الخارجية. جنبًا إلى جنب مع الصابورة الخاصة ، يمكن تقليل التدفق الضوئي للنظام إلى 50٪ من القيمة الاسمية. هذه السلسلة من المصابيح أيضًا لا تحتوي على الزئبق.

مصابيح الصوديوم عالية الضغط منخفضة الطاقة

من بين مصابيح الصوديوم عالية الضغط المنتجة حاليًا ، تقع الحصة الأكبر على المصابيح التي تبلغ قوتها 250 و 400 واط. في هذه القوى ، تعتبر كفاءة المصابيح الحد الأقصى. في الآونة الأخيرة ، كانت هناك زيادة كبيرة في الاهتمام بمصابيح الصوديوم منخفضة القوة الكهربائية بسبب الرغبة في توفير الكهرباء عن طريق استبدال المصابيح المتوهجة بمصابيح منخفضة القوة الكهربائية في الإضاءة الداخلية.

الحد الأدنى من الطاقة لمصابيح الصوديوم عالية الضغط التي حققتها الشركات الأجنبية هو 30 - 35 وات.أتقن مصنع مصابيح تفريغ الغاز في بولتافا إنتاج مصابيح الصوديوم منخفضة الطاقة بقوة 70 و 100 و 150 وات.

ترتبط الصعوبات في إنشاء مصابيح الصوديوم منخفضة الطاقة بالانتقال إلى التيارات الصغيرة وأقطار أنابيب التفريغ ، وكذلك مع زيادة الطول النسبي لمناطق القطب مقارنة بالمسافة بين الأقطاب الكهربائية ، مما يؤدي إلى ارتفاع كبير جدًا. حساسية المصباح لنمط الإمداد ، للانحرافات في أبعاد التصميم لأنبوب العادم والأنابيب وجودة المواد. لذلك ، في إنتاج مصابيح الصوديوم منخفضة الطاقة ، يتم زيادة متطلبات الامتثال للتفاوتات للأبعاد الهندسية لتجمعات أنابيب العادم ، من أجل نقاء المواد ودقة جرعات عناصر الحشو. توجد تقنيات أساسية بالفعل لإتقان الإنتاج الضخم لمصادر الضوء الاقتصادية طويلة الأمد هذه.

تقدم OSRAM أيضًا سلسلة من المصابيح منخفضة الطاقة التي لا تتطلب جهاز إشعال (تحتوي الشعلات على خليط Penning). ومع ذلك ، فإن كفاءتها الضوئية أقل بنسبة 14-15٪ من المصابيح القياسية.

تتمثل إحدى مزايا المصابيح التي لا تتطلب جهاز إشعال نبضي في القدرة على تركيبها في مصابيح الزئبق (في ظل الظروف الضرورية الأخرى). على سبيل المثال ، مصباح NAV E 110 بتدفق ضوئي قدره 8000 لومن قابل للتبديل تمامًا مع مصباح زئبقي من النوع DRL -125> بتدفق ضوئي اسمي من 6000-6500 لومن. لطالما استخدمت تطورات داخلية مماثلة في بلدنا. حاليًا ، تنتج LISMA OJSC ، على سبيل المثال ، مصابيح DNaT 210 و DNaT 360 ، والمقصود منها أن تكون بدائل مباشرة لـ DRL 250 و DRL 400 ، على التوالي.

NLVD الخالي من الزئبق

في السنوات الأخيرة ، بذلت جهود ملحوظة في مجال حماية البيئة في العديد من البلدان. يتمثل أحد مجالات هذه الجهود في تقليل أو تجنب حدوث المركبات السامة للمعادن الثقيلة (مثل الزئبق) في المنتجات الصناعية النهائية. وهكذا ، يتم استبدال موازين الحرارة الطبية المحتوية على الزئبق تدريجياً بأخرى خالية من الزئبق.

نفس الاتجاه واسع الانتشار في مجال تقنيات تصنيع مصادر الضوء. انخفض محتوى الزئبق في مصباح الفلورسنت 40 وات من 30 مجم إلى 3 مجم. في حالة مصابيح الصوديوم عالية الضغط ، لا تتقدم هذه العملية بهذه السرعة ، أيضًا لأن الزئبق يزيد بشكل كبير من كفاءة مصادر الضوء هذه ، والتي تُعرف اليوم بأنها الأكثر اقتصادا.

يبدو أن المصابيح الخالية من الزئبق الموجودة والمتطورة لها مستقبل مشرق. لا تحتوي سلسلة مصابيح Osram COLORSTAR DSX التي سبق ذكرها على الزئبق ، وهو إنجاز كبير للشركة. هذه المصابيح ، جنبًا إلى جنب مع الكوابح الإلكترونية الخاصة ، هي أنظمة ذات أغراض خاصة حيث لا تكون الكفاءة والبساطة على رأس الأولويات.

لطالما اشتهر خط سيلفانيا للمصابيح الخالية من الزئبق. تولي الشركة المصنعة اهتمامًا خاصًا لخصائص تجسيد اللون المحسّنة ، ومقارنتها مع نظائرها القياسية من إنتاجها.

منذ وقت ليس ببعيد ، تم نشر تطوير المهندسين من شركة ماتسوشيتا إلكتريك (اليابان) ، وهو NLVD خالي من الزئبق مع عرض ألوان عالي لا يتطلب صابورة نبضية خاصة.

في نهاية العمر التشغيلي للمصباح التقليدي ، يتحول لون الإشعاع إلى اللون الوردي ، بسبب التغير في نسبة الصوديوم إلى الزئبق في الملغم.لا يعطي هذا الظل انطباعًا لطيفًا بشكل خاص ، على عكس اللون المصفر لمصباح الاختبار في نفس الظروف. مع زيادة درجة حرارة اللون ، يزيد Ra أولاً إلى الحد الأقصى (عند T = 2500 K) ، ثم ينخفض.

لتقليل الانحراف ، قام المطورون بتغيير ضغط الزينون والقطر الداخلي للحارق. استنتج أن الانحراف عن خط الجسم الأسود يتناقص مع زيادة ضغط الزينون ، لكن جهد الإشعال يزداد. عند ضغط 40 كيلو باسكال ، يكون جهد الإشعال حوالي 2000 فولت ، حتى مع مراعاة وجود دائرة كهربائية لتسهيل ذلك. عندما يتغير القطر الداخلي من 6 إلى 6.8 مم ، يقل الانحراف عن الخط الأسود للجسم ، لكن كفاءة الإضاءة تتناقص ، وهو أمر غير مقبول للمهمة قيد البحث.

يتميز مصباح الصوديوم عالي الرع الخالي من الزئبق بنفس الخصائص تقريبًا مثل نظيره المحتوي على الزئبق. عمر المصباح الخالي من الزئبق 1.3 مرة.

مصابيح إنارة عالية الضغط بقوة 150 وات مع مؤشر تجسيد ألوان مرتفع: أ - خالية من الزئبق ، ب - الإصدار المعتاد.

لمبات صوديوم عالية الضغط بشعلتين

يشير الظهور الأخير لعينات متسلسلة من مصابيح الصوديوم عالية الضغط مع شعلات متصلة متوازية من عدد من الشركات المصنعة الرائدة إلى أن هذا الاتجاه واعد ، لأن مثل هذا الحل لا يساهم فقط في زيادة كبيرة في عمر المصباح ، بل يزيل أيضًا التعقيد إعادة الإشعال الفوري ، يوسع إمكانية الجمع بين الشعلات ذات الطاقة المختلفة ، والتكوين الطيفي ، إلخ.

على الرغم من عمر الخدمة الثابت المعلن ، يجب التعامل مع مسألة متانة هذه المصابيح بحذر.يتضاعف عمر خدمة هذا المصباح حقًا فقط إذا كانت مصابيح الموقد تضيء باستمرار طوال عمر المصباح. خلاف ذلك ، في نهاية المورد ، غالبًا ما يبدأ الموقد العامل في تجاوز الثانية جزئيًا (تسمى هذه الظاهرة أحيانًا "التسرب الكهربائي" ؛ في هذه الحالة ، يتم كسر الغاز المخلخل في المصباح الخارجي بفعل جهد نبضات الإشعال ) ، وبالتالي قد تنشأ صعوبات مع اشتعاله.

مصابيح الصوديوم عالية الضغط مع جهاز إشعال الجهد العالي

المهندسين اليابانيين (تقدم شركة توشيبا للإضاءة والتكنولوجيا حلاً مثالياً من وجهة نظرهم للقضاء على الظواهر المذكورة أعلاه في مصباح ذو شعلتين.يحتوي تصميم المصباح على مسبارين اشتعال يضمنان اشتعال موقد معين عند يتم توفير نبضات موجبة أو سلبية. تحتوي كوابح هذه المصابيح على لفتين. الدائرة بسيطة للغاية وغير مكلفة. ونتيجة لهذا التصميم ، تضيء مصابيح الموقد بالتناوب. الشعلات وزيادة العمل الكلي بشكل كبير يقدم المهندسون من نفس الشركة مصباحًا مزودًا بجهاز إشعال مدمج لا يتطلب نظام تحكم معقدًا.

بعض الاتجاهات في تطوير مصابيح الصوديوم عالية الضغط

في أي اتجاهات يبحث المصممون والباحثون عن حلول فعالة لمصابيح الصوديوم عالية الضغط؟ للإجابة على هذا السؤال ، يجب علينا أولاً معالجة العيوب الواضحة لهذه المصابيح المتعلقة بالراحة البصرية والبساطة والسلامة الكهربائية اللازمة للبناء.من بينها ، يمكن تمييز العديد من العناصر الرئيسية: خصائص تجسيد اللون الرديئة ، وزيادة نبض تدفق الضوء ، والجهد العالي للاشتعال وحتى إعادة الاشتعال.

بناءً على خصائص المصابيح ذات الأداء العالي للألوان ، تمكن المطورون من الاقتراب من المستوى الأمثل لهذه المجموعة من مصادر الضوء. عادة ما يتم مكافحة تموج الإشعاع ، الذي يصل إلى 70-80٪ في مصابيح الصوديوم عالية الضغط ، باستخدام طرق شائعة ، مثل تبديل المصابيح في مراحل مختلفة من الشبكة (في التركيبات مع العديد من المصابيح) وتزويد تيار عالي التردد . إن استخدام كوابح إلكترونية خاصة يزيل هذه المشكلة عمليا.

تعمل أجهزة الإشعال النبضي (IZU) المستخدمة حاليًا مع معظم مجموعات NLVD - PRA على تعقيد تشغيل المصابيح وزيادة تكلفة مجموعة المصباح - PRA. تؤثر نبضات الإشعال IZU سلبًا على الصابورة والمصباح ، وهناك عطل سابق لأوانه في هذه الأجهزة. لذلك ، يبحث المطورون عن طرق لتقليل جهد الإشعال ، مما يسمح لك بالتخلي عن IZU.

عادة ما يتم حل مشكلة توفير إعادة الإشعال الفوري بطريقتين. من الممكن استخدام أجهزة الإشعال التي تصدر نبضات ذات سعة متزايدة ، أو استخدام المصباح ثنائي الشعلة المذكور ، والذي لا يتطلب مثل هذه الأجهزة.

تعتبر مدة خدمة مصابيح الصوديوم الأطول بين مصادر الإضاءة عالية الكثافة. ومع ذلك ، يرغب المصممون في هذا المجال في تحقيق الأفضل.من المعروف أن عمر الخدمة وانخفاض التدفق الضوئي أثناء التشغيل يعتمدان على معدل خروج الصوديوم من الموقد. يؤدي تسرب الصوديوم من التفريغ إلى إثراء تركيبة الملغم بالزئبق وزيادة جهد المصباح إلى (150 - 160 فولت) حتى يخرج. تم تكريس الكثير من البحث والتطوير وبراءات الاختراع لهذه المشكلة. من بين الحلول الأكثر نجاحًا ، تجدر الإشارة إلى موزع الملغم من GE ، المستخدم في المصابيح التسلسلية. يضمن تصميم الموزع تدفقًا محدودًا للغاية لملغم الصوديوم في أنبوب التفريغ طوال عمر المصباح. ونتيجة لذلك ، يتم زيادة عمر الخدمة ، وتقليل تعتيم أطراف الأنبوب ، ويبقى التدفق الضوئي شبه ثابت (حتى 90٪ من القيمة الأصلية).

بالطبع ، لم ينته بعد البحث عن مصابيح الصوديوم عالية الضغط وتحسينها ، وبالتالي يجب أن نتوقع حلولًا جديدة ، وربما حصرية في عائلة كبيرة من مصادر الضوء الواعدة هذه.

المواد المستخدمة من كتاب "توفير الطاقة في الإضاءة". إد. البروفيسور Y.B Eisenberg.