Vysokotlaká sodíková parová lampa: Definice, princip fungování a aplikace

Vysokotlaká sodíková párová žárovka je typ plynové výbojky, která využívá sodík ve vzrušeném stavu k vytváření světla. Jedná se o jeden z nejefektivnějších typů světelných zdrojů s dlouhou životností. Je široce používán pro průmyslové osvětlení a venkovní bezpečnostní oblasti, jako jsou parkoviště a cesty.

Co je vysokotlaká sodíková párová žárovka?

Vysokotlaká sodíková párová žárovka je definována jako žárovka, která pracuje při vysokém tlaku (nad 1 atm) a teplotě (nad 1000 °C) uvnitř polopropustné keramické výbojkové trubice vyrobené z polykrystalického oxidu hliníku (PCA). Výbojková trubice obsahuje směs xenonového plynu, rtutě-sodíkové amalgamy a elektrod na obou koncích. Výbojková trubice je uzavřena v tepelně odolné vnější skleněné baňce, která je evakuována nebo naplněna inertním plynem.

Žárovka funguje tím, že se na elektrody aplikuje vysokovoltový impulz z balastu a zapalovače, což ionizuje xenonový plyn a vytváří počátečnou obloukovou dráhu. Oblouková dráha ohřívá výbojkovou trubici a paruje rtуть a sodík. Rtutný plyn emituje modro-bílé světlo, zatímco sodíkový plyn emituje žluté světlo. Kombinace těchto dvou spekter vytváří zlatobílé světlo s barvovou teplotou asi 2000 K a indexem barevné správnosti asi 25.

Vysokotlaká sodíková párová žárovka má několik výhod oproti jiným typům žárovek, jako jsou:

• Vysoká luminální efektivita: Může produkovat až 150 lumenů na watt, což je asi dvojnásobek výkonu rtutných výbojek a pětinásobek výkonu žárovek s vodičem.

• Dlouhá životnost: Může vydržet až 24 000 hodin, což je asi čtyřnásobek životnosti rtutných výbojek a 24násobek životnosti žárovek s vodičem.

• Nízká údržba: Nevyžaduje častou výměnu nebo čištění, což snižuje náklady na práci a likvidaci.

• Vysoká spolehlivost: Může odolat kolísání napětí, vibracím a extrémním teplotám, což ji činí vhodnou pro tvrdé podmínky.

Nicméně, vysokotlaká sodíková párová žárovka má také některé nevýhody, jako jsou:

• Špatná barevná správnost: Má nízký index barevné správnosti, což znamená, že zkresluje barvy objektů, které osvětluje. To ji činí nevhodnou pro aplikace, kde je důležitá přesná barva, jako jsou obchody nebo muzea.

• Osvětlení: Vytváří jasný a intenzivní světelný paprsek, který může způsobit nepohodlí nebo ochrnutí zraku řidičům nebo chodcům. Toto lze snížit použitím vhodného štítu nebo difuzního zařízení.

• Cyklické chování: Může zažít cyklické chování nebo blikání, když dosáhne konce své životnosti nebo když pracuje při nízkých teplotách. Toto lze předvést použitím vhodného balastu nebo tepelné izolace.

Schéma vysokotlaké sodíkové párové žárovky

Následující schéma ukazuje hlavní komponenty vysokotlaké sodíkové párové žárovky:

1. Vnější skleněná baňka: Chrání výbojkovou trubici před fyzickými poškozeními a tepelnými šoky. Také filtruje škodlivé ultrafialové záření z obloukové dráhy.

2. Výbojková trubice: Je vyrobena z polykrystalického oxidu hliníku (PCA), který je odolný proti korozi sodíkovým párem. Obsahuje elektrody, xenonový plyn a rtutě-sodíkovou amalgamu.

3. Elektrody: Jsou vyrobeny z wolframového drátu s emisní vrstvou. Jsou spojeny s balastem a zapalovačem prostřednictvím kovových čepic.

4. Xenonový plyn: Je používán jako startovací plyn, protože má nízkou ionizační energii. Také přispívá k výkonu světla emitováním modrého světla.

5. Rtutě-sodíková amalgama: Je používána jako hlavní zdroj světla, protože emituje žluté světlo s vysokou luminální efektivitou. Je uložena v rezervoáru za jednou z elektrod.

6. Balast: Je elektrické zařízení, které reguluje proud a napětí do žárovky. Také poskytuje vysokovoltový impulz pro zapnutí žárovky.

7. Zapalovač: Je elektronické zařízení, které generuje vysokovoltový impulz pro zapnutí žárovky superpozicí na zásuvné napětí.

Aplikace vysokotlaké sodíkové párové žárovky

Vysokotlaká sodíková párová žárovka se hlavně používá v aplikacích, kde je vyžadována vysoká jasnost, dlouhá životnost a nízká údržba, jako jsou:

• Osvětlení ulic: Vysokotlaké sodíkové párové žárovky jsou široce používány pro osvětlení veřejných ulic, dálnic, mostů, tunelek a dalších venkovních oblastí. Poskytují vysokou jasnost, dlouhou životnost a nízkou údržbu. Mají také nízký faktor oslepování a vysokou stabilitu barvy v průběhu času. Nicméně, mají špatnou barevnou správnost a nízkou vizuální akuitu, což může ovlivnit bezpečnost a pohodlí řidičů a chodců.

• Průmyslové osvětlení: Vysokotlaké sodíkové párové žárovky jsou také používány pro osvětlení různých průmyslových aplikací, jako jsou skladové prostory, továrny, dílny, dole, elektrárny a stadiony. Poskytují vysokou luminální efektivitu, vysokou spolehlivost a vysokou odolnost v tvrdých podmínkách. Mají také vysokou udržení lumenů a nízkou deprecia. Nicméně, mají špatnou barevnou správnost a dlouhou dobou zahřívání, což může ovlivnit produktivitu a kvalitu práce.

• Hortikulturní osvětlení: Vysokotlaké sodíkové párové žárovky jsou také používány pro osvětlení interiérových rostlin a skleníků. Poskytují vysoké fotosynteticky aktivní záření (PAR), což stimuluje růst a kvetení rostlin. Mají také dlouhou životnost a nízké spotřebu energie. Nicméně, mají vysoký výkon tepla a nízkou spektrální kvalitu, což může ovlivnit zdraví a diverzitu rostlin.

• Reklamní osvětlení: Vysokotlaké sodíkové párové žárovky jsou také používány pro osvětlení billboardů, cedulek, památníků a dalších venkovních výloh. Poskytují vysokou jasnost, dlouhou životnost a nízkou údržbu. Mají také vysoký kontrastní poměr a vysokou viditelnost v noci. Nicméně, mají špatnou barevnou správnost a nízkou barvovou teplotu, což může ovlivnit atraktivitu a čitelnost výloh.

Porovnání vysokotlaké sodíkové párové žárovky s nízkotlakou sodíkovou párovou žárovkou

Nízkotlaká sodíková párová žárovka je další typ plynové výbojky, která využívá sodík ve vzrušeném stavu k vytváření světla. Pracuje při nízkém tlaku (pod 0,1 atm) a teplotě (pod 300 °C) uvnitř skleněné výbojkové trubice, která obsahuje sodíkový plyn a neonový plyn. Výbojková trubice je uzavřena v vnější skleněné baňce, která je naplněna inertním plynem nebo vakuem.

Žárovka funguje tím, že se na elektrody na obou koncích výbojkové trubice aplikuje napětí, což ionizuje neonový plyn a vytváří počátečnou obloukovou dráhu. Oblouková dráha ohřívá výbojkovou trubici a paruje sodík. Sodíkový plyn emituje monochromatické žluté světlo s vlnovou délkou 589 nm.

Nízkotlaká sodíková párová žárovka má některé výhody oproti vysokotlaké sodíkové párové žárovce, jako jsou:

• Vyšší luminální efektivita: Může produkovat až 200 lumenů na watt, což je asi 30% více než vysokotlaká sodíková párová žárovka.

• Delší životnost: Může vydržet až 30 000 hodin, což je asi 25% více než vysokotlaká sodíková párová žárovka.

• Nižší cena: Má nižší počáteční náklady a nižší provozní náklady než vysokotlaká sodíková párová žárovka.

Nicméně, nízkotlaká sodíková párová žárovka má také některé nevýhody oproti vysokotlaké sodíkové párové žárovce, jako jsou:

• Horší barevná správnost: Má velmi nízký index barevné správnosti asi 0, což znamená, že úplně zkresluje barvy objektů, které osvětluje.

• Nižší barvová teplota: Má velmi nízkou barvovou teplotu asi 1700 K, což znamená, že vytváří velmi teplé a tmavé světlo.

• Větší rozměry: Má větší rozměry a hmotnost než vysokotlaká sodíková párová žárovka.

• Cyklické chování: Může zažít cyklické chování nebo blikání, když dosáhne konce své životnosti nebo když pracuje při nízkých teplotách.

Environmentální a zdravotní dopady vysokotlaké sodíkové párové žárovky