لامپ بخار سدیم فشار بالا: تعریف، عملکرد و کاربردها
لامپ بخار سدیم فشار بالا نوعی لامپ گازی است که از سدیم در حالت برانگیخته برای تولید نور استفاده می‌کند. این یکی از موثرترین انواع منابع نوری است و عمر طولانی دارد. به طور گسترده‌ای برای روشنایی صنعتی و مناطق امنیتی خارجی، مانند پارکینگ‌ها و جاده‌ها استفاده می‌شود.
لامپ بخار سدیم فشار بالا چیست؟
لامپ بخار سدیم فشار بالا به عنوان یک لامپ که در فشار بالا (بیش از ۱ اتمسفر) و دما (بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد) درون یک لوله قوس شفاف سرامیکی ساخته شده از آلومینا چندبلوری (PCA) عمل می‌کند، تعریف می‌شود. لوله قوس شامل مخلوطی از گاز زنون، آمالگام سدیم-آرسنیک و الکترودهایی در هر دو سر است. لوله قوس در یک لامپ خارجی مقاوم در برابر گرما قرار دارد که خلاء یا با گاز غیرفعال پر شده است.
لامپ با اعمال یک پالس ولتاژ بالا از یک بالاست و یک راه‌انداز به الکترودها کار می‌کند، که گاز زنون را یونیزه و قوس اولیه را ایجاد می‌کند. قوس لوله قوس را گرم می‌کند و آرسنیک و سدیم را تبخیر می‌کند. بخار آرسنیک نور آبی‌سفیدی تولید می‌کند، در حالی که بخار سدیم نور زرد تولید می‌کند. ترکیب این دو طیف نتیجه‌ی یک نور طلایی-سفید با دمای رنگ حدود ۲۰۰۰ کلوین و شاخص بازتاب رنگ حدود ۲۵ است.
لامپ بخار سدیم فشار بالا برخی مزایایی نسبت به سایر انواع لامپ‌ها دارد، مانند:
کارایی روشنایی بالا: می‌تواند تا ۱۵۰ لومن بر واط تولید کند، که حدود دو برابر لامپ‌های بخار آرسنیک و پنج برابر لامپ‌های کهربایی است.
عمر طولانی: می‌تواند تا ۲۴,۰۰۰ ساعت عمر کند، که حدود چهار برابر لامپ‌های بخار آرسنیک و ۲۴ برابر لامپ‌های کهربایی است.
نگهداری کم: نیازی به تعویض یا تمیز کردن مکرر ندارد، که هزینه‌های کار و دفع زباله را کاهش می‌دهد.
قابلیت اطمینان بالا: می‌تواند نوسانات ولتاژ، ارتعاشات و دماهای شدید را تحمل کند، که آن را برای محیط‌های سخت مناسب می‌کند.
با این حال، لامپ بخار سدیم فشار بالا نیز برخی عیوب دارد، مانند:
رندر رنگ ضعیف: شاخص بازتاب رنگ پایینی دارد، که به معنای تحریف رنگ اشیاء است که آن را روشن می‌کند. این آن را برای کاربردهایی که دقیق بودن رنگ مهم است، مانند فروشگاه‌ها یا موزه‌ها، مناسب نمی‌کند.
درخشندگی: نور روشن و شدیدی تولید می‌کند که می‌تواند باعث ناراحتی یا اختلال در دید رانندگان یا مشاهده‌کنندگان شود. این با استفاده از محافظ‌های مناسب یا دستگاه‌های پخش کننده کاهش می‌یابد.
چرخه‌ای بودن: ممکن است در انتهای عمر خود یا در دماهای پایین چرخه‌ای یا میلکی شود. این با استفاده از بالاست مناسب یا عایق حرارتی جلوگیری می‌شود.
نمودار لامپ بخار سدیم فشار بالا
نمودار زیر مؤلفه‌های اصلی یک لامپ بخار سدیم فشار بالا را نشان می‌دهد:
لامپ خارجی: از آسیب فیزیکی و شوک حرارتی لوله قوس محافظت می‌کند. همچنین اشعه فرابنفش مضر از قوس را فیلتر می‌کند.
لوله قوس: از آلومینا چندبلوری (PCA) ساخته شده که مقاوم در برابر خوردگی توسط بخار سدیم است. شامل الکترودها، گاز زنون و آمالگام سدیم-آرسنیک است.
الکترودها: از سیم تنگستن با پوشش تابشی ساخته شده‌اند. از طریق کلاهک‌های فلزی به بالاست و راه‌انداز متصل می‌شوند.
گاز زنون: به عنوان گاز شروع استفاده می‌شود زیرا پتانسیل یونیزاسیون پایینی دارد. همچنین با تابیدن نور آبی به خروجی نوری کمک می‌کند.
آمالگام سدیم-آرسنیک: به عنوان منبع اصلی نور استفاده می‌شود زیرا با کارایی روشنایی بالا نور زرد تولید می‌کند. در یک مخزن پشت یکی از الکترودها ذخیره می‌شود.
بالاست: دستگاه الکتریکی است که جریان و ولتاژ به لامپ را تنظیم می‌کند. همچنین پالس ولتاژ بالا برای شروع لامپ ارائه می‌دهد.
راه‌انداز: دستگاه الکترونیکی است که پالس ولتاژ بالا برای شروع لامپ تولید می‌کند با اضافه کردن آن به ولتاژ تغذیه.
کاربردهای لامپ بخار سدیم فشار بالا
لامپ بخار سدیم فشار بالا عمدتاً برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی بالا، عمر طولانی و نگهداری کم است، مانند:
روشنایی خیابان: لامپ‌های بخار سدیم فشار بالا به طور گسترده‌ای برای روشنایی خیابان‌های عمومی، بزرگراه‌ها، پل‌ها، تونل‌ها و سایر مناطق خارجی استفاده می‌شوند. آن‌ها روشنایی بالا، عمر طولانی و نگهداری کم فراهم می‌کنند. همچنین عامل درخشندگی پایین و ثبات رنگ بالا در طول زمان دارند. با این حال، آن‌ها رندر رنگ ضعیف و دقت بصری پایین دارند که می‌تواند ایمنی و راحتی رانندگان و مشاهده‌کنندگان را تحت تأثیر قرار دهد.
روشنایی صنعتی: لامپ‌های بخار سدیم فشار بالا همچنین برای روشنایی انواع کاربردهای صنعتی، مانند انبارها، کارخانجات، کارگاه‌ها، معادن، نیروگاه‌ها و استادیوم‌ها استفاده می‌شوند. آن‌ها کارایی روشنایی بالا، قابلیت اطمینان بالا و مقاومت بالا در برابر محیط‌های سخت فراهم می‌کنند. همچنین نگهداری لومن بالا و نرخ کاهش کم دارند. با این حال، آن‌ها رندر رنگ ضعیف و زمان گرم شدن بالا دارند که می‌تواند به بهره‌وری و کیفیت کار تأثیر بگذارد.
روشنایی کشاورزی: لامپ‌های بخار سدیم فشار بالا همچنین برای روشنایی گیاهان داخل ساختمان و گلخانه‌ها استفاده می‌شوند. آن‌ها فتوسنتز فعال رادیاسیون (PAR) بالا تولید می‌کنند که رشد و گلدهی گیاهان را تحریک می‌کند. همچنین عمر طولانی و مصرف انرژی کم دارند. با این حال، آن‌ها خروجی گرما بالا و کیفیت طیفی پایین دارند که می‌تواند به سلامت و تنوع گیاهان تأثیر بگذارد.
روشنایی تبلیغاتی: لامپ‌های بخار سدیم فشار بالا همچنین برای روشنایی تبلیغات، نشانی‌ها، بناهای تاریخی و سایر نمایشگاه‌های خارجی استفاده می‌شوند. آن‌ها روشنایی بالا، عمر طولانی و نگهداری کم فراهم می‌کنند. همچنین نسبت تضاد بالا و قابلیت دید در شب بالا دارند. با این حال، آن‌ها رندر رنگ ضعیف و دمای رنگ پایین دارند که می‌تواند به جذابیت و قابلیت خواندن نمایش‌ها تأثیر بگذارد.
مقایسه لامپ بخار سدیم فشار بالا با لامپ بخار سدیم فشار پایین
لامپ بخار سدیم فشار پایین نوع دیگری از لامپ گازی است که از سدیم در حالت برانگیخته برای تولید نور استفاده می‌کند. آن در فشار پایین (زیر ۰.۱ اتمسفر) و دما (زیر ۳۰۰ درجه سانتیگراد) درون یک لوله قوس شیشه‌ای که شامل بخار سدیم و گاز نئون است، عمل می‌کند. لوله قوس در یک لامپ خارجی شیشه‌ای قرار دارد که با گاز غیرفعال یا خلاء پر شده است.
لامپ با اعمال ولتاژ به الکترودها در هر دو سر لوله قوس کار می‌کند، که گاز نئون را یونیزه و قوس اولیه را ایجاد می‌کند. قوس لوله قوس را گرم می‌کند و سدیم را تبخیر می‌کند. بخار سدیم نور زرد تک‌رنگ با طول موج ۵۸۹ نانومتر تولید می‌کند.
لامپ بخار سدیم فشار پایین برخی مزایایی نسبت به لامپ بخار سدیم فشار بالا دارد، مانند:
کارایی روشنایی بالاتر: می‌تواند تا ۲۰۰ لومن بر واط تولید کند، که حدود ۳۰٪ بیشتر از لامپ بخار سدیم فشار بالا است.
عمر طولانی‌تر: می‌تواند تا ۳۰,۰۰۰ ساعت عمر کند، که حدود ۲۵٪ بیشتر از لامپ بخار سدیم فشار بالا است.
هزینه کمتر: هزینه اولیه و هزینه عملیاتی کمتری نسبت به لامپ بخار سدیم فشار بالا دارد.
با این حال، لامپ بخار سدیم فشار پایین نیز برخی عیوب نسبت به لامپ بخار سدیم فشار بالا دارد، مانند:
رندر رنگ ضعیف‌تر: شاخص بازتاب رنگ بسیار پایین حدود ۰ دارد، که به معنای تحریف کامل رنگ اشیاء است که آن را روشن می‌کند.
دمای رنگ پایین‌تر: دمای رنگ بسیار پایین حدود ۱۷۰۰ کلوین دارد، که به معنای تولید نور بسیار گرم و تاریک است.
اندازه بزرگ‌تر: اندازه و وزن بیشتری نسبت به لامپ بخار سدیم فشار بالا دارد.
چرخه‌ای بودن: ممکن است در انتهای عمر خود یا در دماهای پایین چرخه‌ای یا میلکی شود.
