현대식 고압 나트륨 램프

고압 나트륨 램프(HPL)는 가장 효율적인 광원 중 하나이며 오늘날 이미 30 - 1000W의 전력에서 최대 160lm/W의 광 효율을 가지고 있으며 수명은 25,000시간을 초과할 수 있습니다. 가벼운 몸체의 작은 크기와 고압 나트륨 램프의 고휘도는 집중 배광을 가진 다양한 조명 장치에 적용 가능성을 크게 확장합니다.

일반적으로 고압 나트륨 램프는 유도성 또는 전자식 안정기와 함께 작동합니다. 고압 나트륨 램프는 최대 6kV의 펄스를 방출하는 특수 점화기를 사용하여 점화됩니다. 램프의 점등 시간은 보통 3~5분입니다.

현대식 고압 나트륨 램프의 장점은 예를 들어 400W의 전력을 가진 램프의 경우 10시간 연소로 15,000시간 동안 10-20%인 서비스 수명 동안 상대적으로 적은 광속 강하를 포함합니다. 주기. 더 자주 작동하는 램프의 경우 광속 감소는 사이클이 두 배가 될 때마다 약 25%씩 증가합니다.서비스 수명 감소를 계산할 때도 동일한 관계가 적용됩니다.

이러한 램프는 정확한 색상 재현보다 경제성이 더 중요한 경우에 사용되는 것으로 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 따뜻한 노란색 조명은 공원, 쇼핑 센터, 도로 조명에 매우 적합하며 경우에 따라 장식용 건축 조명에도 적합합니다(모스크바가 이에 대한 훌륭한 예입니다). 지난 10년 동안 이러한 광원의 개발로 인해 새로운 출력 유형과 저전력 램프 및 연색성이 개선된 램프의 출현으로 인해 사용 가능성이 크게 확장되었습니다.

1. 연색성이 향상된 고압 나트륨 램프

고압 나트륨 램프는 현재 가장 효율적인 광원 그룹입니다. 그러나 표준 고압 나트륨 램프에는 여러 가지 단점이 있으며, 그 중 먼저 낮은 연색 지수(Ra = 25 - 28) 및 낮은 색상 온도(Ttsv = 2000 — 2200K).

확장된 나트륨 공명선은 황금색 방출을 유발합니다. 고압 나트륨 램프의 연색성은 실외 조명에는 만족스러운 것으로 간주되지만 실내 조명에는 충분하지 않습니다.

고압 나트륨 램프의 색상 성능 향상은 주로 콜드 존의 온도 또는 아말감의 나트륨 함량이 증가함에 따라 버너의 나트륨 증기압이 증가하기 때문입니다.(아말감 — 수은이 포함된 액체, 반액체 또는 카바이드 금속), 배기관의 직경 증가, 방사 첨가제 도입, 외부 전구에 형광체 및 간섭 코팅 적용, 램프에 고주파 펄스 전류 공급. 광속 감소는 크세논 압력 증가(즉, 플라즈마 전도도 감소)로 보상됩니다.

많은 전문가들이 고압 나트륨 램프의 방사 스펙트럼 구성을 개선하는 문제에 대해 연구하고 있으며 많은 외국 회사에서 이미 색상 매개 변수가 개선된 고품질 램프를 생산하고 있습니다. General Electric, Osram, Philips에는 연색성이 향상된 다양한 나트륨 램프 그룹이 있습니다.

일반 연색 지수 Ra = 50 — 70인 이러한 램프는 표준 버전에 비해 광 효율이 25% 낮고 수명이 절반입니다. 고압 나트륨 램프의 주요 매개 변수는 공급 전압의 변화에 ​​매우 중요하다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 따라서 공급 전압이 5-10% 감소하면 전력, 광속, Ra는 공칭 값의 5%에서 30%로 손실되고 전압이 상승하면 서비스 수명이 급격히 떨어집니다.

백열 램프의 경제적 유사품을 찾으려는 시도로 인해 차세대 나트륨 램프가 탄생했습니다. 최근에는 연색성이 향상된 저전력 나트륨 램프 제품군이 등장했습니다. Philips는 Ra = 80인 일련의 35-100W SDW 램프를 출시했으며 발광 채도는 백열 램프에 가깝습니다. 램프의 발광 효율은 39 - 49 lm / W이고 램프 시스템 - 안정기는 32 - 41 lm / W입니다.이러한 램프는 공공 장소에서 장식용 조명 악센트를 만드는 데 성공적으로 사용될 수 있습니다.

° OSRAM COLORSTAR DSX 램프 제품군은 POWERTRONIC PT DSX 전자 제어 장치와 함께 동일한 램프를 사용하여 색온도를 변경할 수 있는 완전히 새로운 조명 시스템입니다. 색온도를 2600K에서 3000K로 변경하는 작업은 특수 스위치가 있는 전자식 안정기를 사용하여 수행됩니다. 이를 통해 시간 또는 계절에 따라 쇼케이스에 전시된 전시물을 밝은 인테리어로 연출할 수 있습니다. 이 시리즈의 램프는 수은을 포함하지 않기 때문에 환경 친화적입니다. 이러한 키트로 만든 조명 설치 비용은 백열등 할로겐 램프보다 5-6배 높습니다.

COLORSTAR DSX 시스템의 수정 버전인 COLORSTAR DSX2는 실외 조명용으로 개발되었습니다. 특수 안정기와 함께 시스템의 광속을 공칭 값의 50%로 줄일 수 있습니다. 이 램프 시리즈에는 수은이 포함되어 있지 않습니다.

저전력 고압 나트륨 램프

현재 생산되는 고압 나트륨 램프 중 가장 큰 비중은 250와트와 400와트의 램프입니다. 이러한 전력에서 램프의 효율은 최대로 간주됩니다. 그러나 최근 실내조명에서 백열등을 저전력 방전램프로 교체하여 전기를 절약하고자 하는 욕구로 인해 저전력 나트륨램프에 대한 관심이 크게 증가하고 있다.

외국 기업이 달성한 고압 나트륨 램프의 최소 전력은 30-35W입니다.Poltava의 가스 방전 램프 공장은 70, 100 및 150W의 저전력 나트륨 램프 생산을 마스터했습니다.

저전력 나트륨 램프를 만드는 데 어려움은 방전 파이프의 작은 전류 및 직경으로의 전환뿐만 아니라 전극 사이의 거리에 비해 전극 영역의 상대적 길이가 증가하여 매우 높은 결과를 초래합니다. 공급 모드에 대한 램프의 감도, 배기관 및 파이프의 설계 치수 편차 및 재료 품질. 따라서 저전력 나트륨 램프의 생산에서 배기관 어셈블리의 기하학적 치수에 대한 공차 준수, 재료의 순도 및 필러 요소 주입의 정확성에 대한 요구 사항이 증가합니다. 이러한 경제적이고 오래가는 광원의 대량 생산을 마스터하기 위한 기본 기술은 이미 존재합니다.

OSRAM은 또한 점화기가 필요하지 않은 일련의 저전력 램프를 제공합니다(버너에는 페닝 혼합물이 포함됨). 그러나 광효율은 표준 램프보다 14~15% 낮습니다.

펄스 점화기가 필요하지 않은 램프의 장점 중 하나는 수은 램프에 설치할 수 있다는 것입니다(다른 필요한 조건에서). 예를 들어, 광속이 8000 lm인 NAV E 110 램프는 공칭 광속이 6000 - 6500 lm인 DRL -125> 유형의 수은 램프와 상호 교환이 가능합니다. 유사한 내부 개발이 우리나라에서 오랫동안 사용되었습니다. 예를 들어 현재 LISMA OJSC는 각각 DRL 250 및 DRL 400을 직접 대체하기 위한 DNaT 210 및 DNaT 360 램프를 생산합니다.

무수은 NLVD

최근 몇 년 동안 많은 국가에서 환경 보호 분야에서 주목할만한 노력이 이루어졌습니다. 이러한 노력의 한 영역은 산업 완제품에서 독성 중금속 화합물(예: 수은)의 발생을 줄이거나 피하는 것입니다. 따라서 수은이 함유된 의료용 체온계는 점차 무수은 체온계로 대체되고 있습니다.

광원 제조 기술 분야에서도 동일한 추세가 널리 퍼져 있습니다. 40와트 형광등의 수은 함량은 30mg에서 3mg으로 떨어졌습니다. 고압 나트륨 램프의 경우, 이 프로세스가 그렇게 빨리 진행되지 않는데, 이는 오늘날 가장 경제적이라고 인정되는 광원의 효율성을 수은이 크게 증가시키기 때문입니다.

기존 및 개발 중인 무수은 램프의 미래는 밝습니다. 이미 언급한 Osram COLORSTAR DSX 램프 시리즈에는 수은이 포함되어 있지 않아 회사의 큰 성과입니다. 이 램프는 특수 전자식 안정기와 함께 효율성과 단순성이 최우선 순위가 아닌 특수 목적 시스템입니다.

Sylvania의 무수은 램프 라인은 오랫동안 유명해졌습니다. 제조업체는 자체 생산의 표준 아날로그와 비교하여 향상된 연색성에 특별한주의를 기울입니다.

얼마 전 마쓰시타 전기(일본)의 엔지니어 개발이 발표되었는데, 이는 특별한 펄스 안정기가 필요하지 않고 연색성이 높은 무수은 NLVD입니다.

기존 램프의 사용 수명이 끝나면 아말감의 수은에 대한 나트륨 비율의 변화로 인해 방사선의 색상이 분홍빛을 띕니다.이 음영은 동일한 조건에서 테스트 램프의 노란색과 달리 특히 기분 좋은 인상을 주지 않습니다. 색온도가 증가함에 따라 Ra는 먼저 최대 수준(T = 2500K에서)까지 증가한 다음 감소합니다.

편차를 줄이기 위해 개발자는 크세논 압력과 버너의 내경을 변경했습니다. 크세논 압력이 증가함에 따라 흑체선과의 편차는 감소하지만 점화전압은 증가하는 것으로 결론지었다. 40kPa의 압력에서 점화 전압은 이를 촉진하는 회로의 존재를 고려하더라도 약 2000V입니다. 내경이 6mm에서 6.8mm로 변하면 차체의 흑선과의 편차는 줄어들지만 발광 효율이 낮아 당면한 작업에 적합하지 않다.

무수은 고Ra 나트륨 램프는 수은 함유 램프와 거의 동일한 특성을 가지고 있습니다. 무수은 램프는 수명이 1.3배입니다.

연색 지수가 높은 150W 고압 조명 램프: a — 무수은, b — 일반 버전.

두 개의 버너가 있는 고압 나트륨 램프

여러 주요 제조업체의 병렬 연결된 버너가 있는 고압 나트륨 램프의 일련의 샘플이 최근 등장한 것은 이러한 솔루션이 램프 수명의 상당한 증가에 기여할 뿐만 아니라 복잡성을 제거하기 때문에 이 방향이 유망함을 시사합니다. 즉각 재점화, 다른 전력, 스펙트럼 구성 등을 가진 버너를 결합할 수 있는 가능성을 확장합니다.

명시된 견고한 서비스 수명에도 불구하고 이러한 램프의 내구성 문제는 신중하게 접근해야 합니다.이러한 램프의 수명은 버너 램프가 램프 수명 내내 계속 켜져 있는 경우에만 실제로 두 배가 됩니다. 그렇지 않으면 자원이 끝날 때 작업 버너가 종종 두 번째 버너를 부분적으로 우회하기 시작합니다(이 현상을 때때로 전기 «누설»이라고 합니다. 이 경우 외부 전구의 희박 가스는 점화 펄스의 전압에 의해 파손됩니다. ) 따라서 점화에 어려움이 발생할 수 있습니다.

고전압 점화 장치가 있는 고압 나트륨 램프

일본 엔지니어(Toshiba Lighting & Technology는 두 개의 버너가 있는 램프에서 위에서 언급한 현상을 제거하기 위한 최적의 솔루션을 제공합니다. 램프 설계에는 특정 버너의 점화를 보장하는 두 개의 점화 프로브가 포함되어 있습니다. 양 또는 음의 펄스가 공급됩니다 이러한 램프의 안정기는 2개의 권선을 포함합니다 회로는 매우 간단하고 저렴합니다 이 설계로 인해 버너의 램프가 번갈아 점등됩니다 버너의 교대 점화는 더 적은 «노화»를 보장합니다 같은 회사의 엔지니어가 복잡한 제어 체계가 필요하지 않은 점화 장치가 내장된 램프를 제공합니다.

고압 나트륨 램프 개발의 몇 가지 동향

디자이너와 연구자들은 고압 나트륨 램프를 위한 효과적인 솔루션을 어떤 방향으로 찾고 있습니까? 이 질문에 답하기 위해 먼저 시각적 편안함, 단순성 및 건축에 필요한 전기 안전과 관련된 이러한 램프의 명백한 단점을 해결해야 합니다.그중 몇 가지 주요 사항을 구분할 수 있습니다. 열악한 연색성, 광속의 맥동 증가, 높은 점화 전압 및 더 많은 재점화.

연색성이 높은 램프의 특성으로 판단하면 개발자는 이 광원 그룹에 대해 최적에 가까워졌습니다. 고압 나트륨 램프에서 70-80%에 이르는 방사선 리플과의 싸움은 일반적으로 네트워크의 다른 단계에서 램프를 전환하고(많은 램프가 있는 설치에서) 고주파 전류를 공급하는 것과 같은 일반적인 방법을 사용하여 수행됩니다. . 특수 전자식 안정기를 사용하면 이러한 문제가 실질적으로 해결됩니다.

현재 대부분의 NLVD - PRA 키트와 함께 사용되는 펄스 점화 장치(IZU)는 램프 작동을 복잡하게 만들고 램프 - PRA 키트의 비용을 증가시킵니다. IZU 점화 펄스는 안정기와 램프에 부정적인 영향을 미치며 이러한 장치의 조기 고장이 있습니다. 따라서 개발자는 IZU를 버릴 수 있는 점화 전압을 줄이는 방법을 찾고 있습니다.

즉각적인 재점화를 제공하는 문제는 일반적으로 두 가지 방법으로 해결됩니다. 증가된 진폭의 펄스를 방출하는 점화기를 사용하거나 이러한 장치가 필요하지 않은 언급된 2구 램프를 사용할 수 있습니다.

나트륨 램프의 수명은 고강도 광원 중에서 가장 긴 것으로 간주됩니다. 그러나 이 영역에서 디자이너는 최고를 달성하기를 원합니다.사용 수명과 작동 중 광속 감소는 나트륨이 버너를 떠나는 속도에 따라 달라진다는 것이 알려져 있습니다. 방전에서 나트륨이 누출되면 아말감 구성이 수은으로 농축되고 램프 전압이 꺼질 때까지 (150 - 160 V) 증가합니다. 많은 연구, 개발 및 특허가 이 문제에 전념했습니다. 가장 성공적인 솔루션 중 직렬 램프에 사용되는 GE의 아말감 디스펜서를 주목할 가치가 있습니다. 디스펜서의 설계는 램프 수명 동안 방전관에서 나트륨 아말감의 흐름을 엄격하게 제한하여 결과적으로 서비스 수명이 증가하고 튜브 끝의 어두워짐이 감소하며 광속이 유지됩니다. 거의 일정함(원래 값의 최대 90%) .

물론 고압 나트륨 램프의 연구와 개선은 아직 끝나지 않았으므로 이러한 유망한 광원의 대규모 제품군에서 새롭고 독점적인 솔루션을 기대해야 합니다.

"조명 에너지 절약"이라는 책의 자료를 사용했습니다. 에드. Y. B. 아이젠버그 교수.