Натриевые лампы: конструкция, принцип работы, виды, применение

Натриевые лампы – особые газоразрядные лампы, в которых основным светильником является пары натрия и металлического хлорида. Они являются одними из наиболее популярных типов газоразрядных ламп и широко используются для освещения уличных пространств, складских помещений, промышленных предприятий.

Конструкция натриевых ламп представляет собой стеклянный корпус, внутри которого находятся два электрода и раствор металлического хлорида. При подаче электрического тока создается дуговой разряд между электродами, который ионизирует пары натрия и металлического хлорида, заставляя их излучать свет.

Основным светом натриевой лампы является

желто-оранжевый свет

, получаемый благодаря выделению натрия. Использование натриевых ламп обусловлено их высокой эффективностью и длительным сроком службы. Благодаря высокому световому потоку, покрывающему широкую зону, они позволяют создать яркое и долговечное освещение в больших территориальных пространствах.

Натриевые лампы делятся на:

• высоко-давно
• пониженного давления

Применение натриевых ламп широко распространено в области наружного света: уличное освещение, фасады зданий, парки, торговые центры и другие общественные места. Их также используют в промышленности и аграрном секторе, для освещения складов, автомобильных парковок, фермерских хозяйств, специализированных выставок.

Конструкция натриевых ламп:

Натриевые лампы представляют собой разновидность газоразрядных высокого давления ламп. Они состоят из главной ампулы, внутри которой находится смесь инертного газа (обычно криптона или ксенона), натрия и металлического испарителя. Верхняя часть ампулы обычно имеет форму эллипсоида или трубки, а нижняя часть – цилиндрическая.

Ампула выполнена из специального термостойкого материала, который обеспечивает защиту от высокой температуры и опасных излучений. Натриевые лампы имеют две электроды – центральный, который является катодом, и боковой, который является анодом.

Кроме того, в конструкции натриевых ламп присутствует специальный стартер, который осуществляет инициализацию газового разряда. Стартер представляет собой электромагнитное реле, которое при подаче напряжения сети замыкает контакты и создает короткое замыкание через газовый разрядник.

Работа натриевых ламп основана на физическом явлении, называемом испарением металла. При подаче высокого напряжения на электроды лампы, натрий испаряется из металлического испарителя и образует плазменную дугу. При этом происходит замещение электродов и натрий начинает испускать интенсивное желто-оранжевое свечение.

Конструкция натриевых ламп позволяет обеспечить длительное время работы и высокую яркость света. Благодаря особому спектру излучения, которое содержит в основном узкий диапазон желтого-оранжевого цвета, натриевые лампы находят широкое применение в освещении уличных территорий, стадионов, промышленных объектов и других областях, где требуется яркий и эффективный свет.

Внешняя оболочка:

Натриевые лампы состоят из стеклянного корпуса, внутри которого находятся электроды и смесь натриевого пара и инертного газа. Корпус лампы имеет форму трубки, которая покрыта защитным слоем, обеспечивающим ее устойчивость к хрупкости и вибрациям.

Электроды в натриевой лампе изготавливают из никеля или покрывают его слоем никеля. Один из электродов является катодом, а второй – анодом. Между электродами создается электрическое поле, которое запускает процесс ионизации внутри газовой смеси.

Основную часть лампы заполняет смесь натриевого пара и инертного газа, обычно ксенона или аргона. Когда электрический поток проходит через смесь газов, натриевые атомы и электроны сталкиваются друг с другом, в результате чего происходит ионизация натриевых атомов.

Трубка разряда:

Трубка разряда — это основной элемент натриевой лампы. Она представляет собой длинный стеклянный цилиндр, внутри которого происходит электрический разряд.

Трубка разряда состоит из нескольких основных элементов:

• Анод и катод: это электроды, между которыми происходит разряд. Анод подключен к положительной полупроводниковой плате, а катод — к отрицательной.
• Рабочее вещество: в натриевой лампе работает натриевый пар. Трубка разряда заполняется небольшим количеством жидкого натрия, которое испаряется в процессе работы лампы.
• Присадки: для улучшения характеристик разряда в трубку могут добавляться различные присадки, такие как инертные газы или металлы.

Принцип работы трубки разряда основан на том, что внутри трубки создается электрическое поле между анодом и катодом. Под воздействием этого поля натриевые атомы исключительно энергично сталкиваются между собой, вызывая их возбуждение.

В результате возбужденные атомы натрия испускают световую энергию, которая видна нам в виде яркого желтого свечения. Такой спектральный состав света имеют натриевые лампы.

Заполнитель:

Заполнитель в натриевых лампах представляет собой металлическую сетку, на которой размещены натриевые пары. Эта сетка изготавливается из тугоплавкого металла, такого как тугоплавкий никель или никелевый сплав, который способен выдерживать высокую температуру, необходимую для испарения натриевого металла.

Заполнитель выполняет несколько функций в натриевой лампе. Во-первых, он служит для содержания натриевых паров внутри лампы, обеспечивая необходимую концентрацию натриевых атомов для создания света. Во-вторых, заполнитель помогает поддерживать равномерное распределение и обеспечивает устойчивость натриевых паров во время работы лампы.

В натриевых лампах используется два вида заполнителей: заполнитель с круглой сеткой и заполнитель с дисковой сеткой. Заполнитель с круглой сеткой представляет собой сферическую сетку, позволяющую обеспечить более равномерную распределение натриевых паров внутри лампы. Заполнитель с дисковой сеткой имеет форму диска и обеспечивает более высокий уровень светового потока, так как увеличивает эффективность испарения натриевых атомов.

Заполнители в натриевых лампах играют важную роль в обеспечении эффективности работы лампы и создании яркого и стабильного света.

Принцип работы натриевых ламп:

Натриевая лампа основана на использовании электролюминесценции – процессе, в результате которого электрическая энергия превращается в световую энергию.

Основными компонентами натриевой лампы являются:

• Стеклянный баллон с металлизированным покрытием, который служит в качестве электрода источника света.
• Натриевая паровая смесь, находящаяся внутри баллона.
• Электроды с амальгамой натрия, которые генерируют высокочастотное электрическое поле.

Принцип работы натриевой лампы заключается в следующем:

1. Подача электрического тока к электродам создает мощное высокочастотное поле.
2. Высокочастотное поле ионизирует амальгаму натрия, отрывая электроны, что приводит к выделению энергии.
3. Ионизированный натрий переходит в возбужденное состояние, а затем возвращается в нейтральное состояние, излучая световую энергию в виде специфического желтого свечения.
4. Световая энергия проходит через металлизированное покрытие баллона и выходит наружу.

Таким образом, при включении натриевая лампа начинает излучать яркий желтый свет, который широко используется в различных областях, включая уличное освещение, промышленные помещения, спортивные сооружения и транспортные артерии.

Электроды и ионизация:

• Электроды:

  Натриевая лампа состоит из двух электродов — катода и анода.

  Катод обычно выполнен из металла со специальным покрытием, которое облегчает испускание электронов. Анод же чаще всего изготавливается из никеля.

• Ионизация:

  При подаче электрического тока на натриевую лампу между катодом и анодом происходит ионизация атомов натрия.

  Электроны, высвобожденные с катода, движутся к аноду. В процессе движения они сталкиваются с атомами натрия, вырывая из них электроны и делая атомы натрия ионизированными.

Излучение и световая эффективность:

Натриевые лампы относятся к типу диснетарко-высокотемпературных газоразрядных ламп, в которых внутри прозрачного баллона находятся редкие металлы, такие как натрий. Основной источник света в натриевых лампах — испарение натрия при прогреве. Излучение натриевых ламп происходит в узком спектральном диапазоне желтого света с длиной волны около 589 нм.

Световая эффективность натриевых ламп является их важным преимуществом. Они обладают очень высоким КПД, что означает, что они преобразуют значительную часть электрической энергии в световую энергию. В результате натриевые лампы являются одними из самых эффективных световых источников.

Однако, несмотря на высокую световую эффективность, натриевые лампы обладают некоторыми недостатками. Они имеют ограниченный спектр света, что может создавать проблемы при восприятии цвета окружающим миром. Желтый свет натриевых ламп дает сильное искажение цвета, поэтому натриевые лампы часто применяются в местах, где важна высокая световая эффективность, но не существенна точность цветовопроизведения. Также, натриевые лампы обладают довольно долгим временем разогрева и не могут мгновенно включаться и выключаться.

Цветовая температура и спектральная характеристика:

Цветовая температура натриевых ламп влияет на оттенок света, который они излучают. Обычно натриевые лампы имеют высокую цветовую температуру, что означает, что они излучают свет с теплыми оттенками, близкими к желтому или оранжевому. Преобладающим цветом натриевых ламп является желтый цвет, хотя некоторые типы натриевых ламп могут также излучать свет с более оранжевыми или красными оттенками.

Спектральная характеристика натриевых ламп также важна при их использовании. Натриевые лампы излучают свет в узком спектральном диапазоне, что делает их полезными для некоторых специализированных приложений. Их спектральная характеристика включает в себя видимые пики в области желтого и зеленого цвета.

Цветовая температура и спектральная характеристика натриевых ламп обуславливают их применение в различных областях. Они часто используются для освещения уличных или автомобильных дорог, а также для освещения спортивных объектов. Натриевые лампы также могут быть использованы для создания эффектных световых инсталляций и декоративного освещения внутри помещений или на улице.

Виды натриевых ламп:

Натриевые лампы являются одними из самых популярных типов светильников и широко используются в различных областях. В зависимости от применения, варианты натриевых ламп могут значительно различаться и иметь специфические дизайнерские и технические особенности.

1. Дуговые натриевые лампы:

Дуговые натриевые лампы являются самыми распространенными вариантами. Они имеют специальную конструкцию, которая позволяет создавать световую дугу между двумя электродами. Дуговые натриевые лампы обычно имеют цилиндрическую форму и используются для освещения улиц, парков, стадионов, складов и других открытых и больших помещений.

2. Высокоинтенсивные натриевые лампы:

Высокоинтенсивные натриевые лампы, или так называемые ЖКШ, предназначены для использования в специальных условиях с высокими требованиями к освещению. Они обладают высокой яркостью и хорошей цветорендеринговой индексом, что позволяет им использоваться, например, в торговых центрах, спортивных комплексах, аэропортах и других подобных местах.

3. Дневные натриевые лампы:

Дневные натриевые лампы, или также называемые ЦДН, специально разработаны для создания искусственного дневного света. Они имеют особый состав газов, который обеспечивает широкий спектр света, максимально приближенный к солнечному. Дневные натриевые лампы широко используются в сфере растениеводства, в медицинских учреждениях и в других областях, где необходимо создать натуральное окружающее освещение.

4. Лампы высокого давления:

Лампы высокого давления сочетают в себе элементы натриевых и металлогалогенных ламп. Они имеют высокую яркость, хороший цветорендеринговый индекс и широкий спектр света. Лампы высокого давления широко используются в освещении офисных помещений, магазинов, поликлиник и других общественных мест, где требуется комфортное и качественное освещение.

Видео:

Газоразрядные лампы. Что это такое

Лампы ДРЛ. Устройство и принцип работы. Как подключить.