Lampara ng Sodium Vapor sa Mataas na Presyon: Paglalarawan, Pagsasagawa, at mga Application

Larangan: Pangunahing Elektrikal

China

Ang isang high pressure sodium vapor lamp ay isang uri ng gas-discharge lamp na gumagamit ng sodium sa isang excited state upang lumikha ng liwanag. Ito ang isa sa pinakaepektibong uri ng mga pinagmulan ng ilaw at may mahabang buhay. Malawakang ito ginagamit para sa industriyal na ilaw at outdoor security areas, tulad ng parking lots at roadways.

Ano ang High Pressure Sodium Vapor Lamp?

Ang high pressure sodium vapor lamp ay inilalarawan bilang isang lamp na nag-ooperate sa mataas na presyon (higit sa 1 atm) at temperatura (higit sa 1000 °C) sa loob ng translucent ceramic arc tube na gawa sa polycrystalline alumina (PCA). Ang arc tube ay naglalaman ng halimuyak ng xenon gas, sodium-mercury amalgam, at electrodes sa parehong dulo. Ang arc tube ay nakapalibot sa heat-resistant outer glass bulb na evacuated o puno ng inert gas.

Ang lamp ay gumagana sa pamamagitan ng pag-apply ng mataas na voltage pulse mula sa ballast at igniter sa electrodes, na ionizes ang xenon gas at lumilikha ng initial arc. Ang arc ay nagsisilbing init sa arc tube at vaporizes ang mercury at sodium. Ang mercury vapor ay lumilikha ng bluish-white light, habang ang sodium vapor ay lumilikha ng yellow light. Ang kombinasyon ng dalawang spectra na ito ay nagresulta sa golden-white light na may color temperature ng about 2000 K at color rendering index ng about 25.

Ang high pressure sodium vapor lamp ay may ilang mga advantage sa ibang uri ng lamps, tulad ng:

Mataas na luminous efficacy: Maaari itong lumikha ng hanggang 150 lumens per watt, na kasing-laki o higit pa sa mercury vapor lamps at limang beses kaysa sa incandescent lamps.
Mahabang buhay: Maaari itong tumagal hanggang 24,000 oras, na apat na beses kaysa sa mercury vapor lamps at 24 beses kaysa sa incandescent lamps.
Mababang maintenance: Hindi ito nangangailangan ng regular na replacement o cleaning, na nagbabawas ng labor at disposal costs.
Mataas na reliabilidad: Maaari itong tiisin ang voltage fluctuations, vibrations, at extreme temperatures, na nagbibigay-daan nito para sa harsh environments.

Gayunpaman, ang high pressure sodium vapor lamp ay may ilang drawbacks, tulad ng:

Mababang color rendering: May mababang color rendering index ito, na nangangahulugan na ito'y distorts ang kulay ng mga bagay na nililista. Dahil dito, hindi ito angkop para sa mga aplikasyon kung saan mahalaga ang accuracy ng kulay, tulad ng retail stores o museums.
Glare: Lumilikha ito ng matinding liwanag na maaaring magdulot ng discomfort o impairment sa paningin ng mga driver o pedestrian. Maaaring mabawasan ito sa pamamagitan ng proper shielding o diffusing devices.
Cycling: Maaari itong maranasan ang cycling o flickering kapag ito ay umabot sa dulo ng buhay nito o kapag ito ay nag-operate sa mababang temperatura. Maaaring i-prevent ito sa pamamagitan ng proper ballast o thermal insulation.

Diagram ng High Pressure Sodium Vapor Lamp

Ang sumusunod na diagram ay nagpapakita ng pangunahing komponente ng high pressure sodium vapor lamp:

Outer glass bulb: Ito ay nagprotekta sa arc tube mula sa pisikal na pinsala at thermal shock. Ito rin ay nag-filter ng harmful ultraviolet radiation mula sa arc.
Arc tube: Gawa ito ng polycrystalline alumina (PCA), na resistente sa corrosion ng sodium vapor. Ito ay naglalaman ng electrodes, xenon gas, at sodium-mercury amalgam.
Electrodes: Gawa ito ng tungsten wire na may emissive coating. Ito ay konektado sa ballast at igniter sa pamamagitan ng metal caps.
Xenon gas: Ginagamit ito bilang starting gas dahil may mababang ionization potential. Ito rin ay nag-contribute sa light output sa pamamagitan ng pag-emits ng blue light.
Sodium-mercury amalgam: Ginagamit ito bilang main light source dahil ito ay emits yellow light na may mataas na luminous efficacy. Ito ay naka-store sa isang reservoir sa likod ng isa sa mga electrodes.
Ballast: Ito ay isang electrical device na nag-regulate ng current at voltage sa lamp. Ito rin ay nagbibigay ng high voltage pulse para sa starting ng lamp.
Igniter: Ito ay isang electronic device na nag-generate ng high voltage pulse para sa starting ng lamp sa pamamagitan ng superimposing ito sa supply voltage.

Aplikasyon ng High Pressure Sodium Vapor Lamp

Ang high pressure sodium vapor lamp ay pangunahing ginagamit para sa mga aplikasyon kung saan kinakailangan ang mataas na brightness, mahabang buhay, at mababang maintenance, tulad ng:

Street lighting: Malawakang ginagamit ang high-pressure sodium vapor lamps para sa ilaw ng mga public streets, highways, bridges, tunnels, at iba pang outdoor areas. Nagbibigay sila ng mataas na brightness, mahabang buhay, at mababang maintenance. May mababang glare factor at mataas na color stability over time din sila. Ngunit, may mababang color rendering at low visual acuity sila, na maaaring makaapekto sa safety at comfort ng mga driver at pedestrian.
Industrial lighting: Ginagamit din ang high-pressure sodium vapor lamps para sa ilaw ng iba't ibang industrial applications, tulad ng warehouses, factories, workshops, mines, power plants, at stadiums. Nagbibigay sila ng mataas na luminous efficacy, mataas na reliabilidad, at mataas na resistance sa harsh environments. May mataas din silang lumen maintenance at mababang depreciation rate. Ngunit, may mababang color rendering at mataas na warm-up time sila, na maaaring makaapekto sa productivity at quality ng work.
Horticultural lighting: Ginagamit din ang high-pressure sodium vapor lamps para sa ilaw ng indoor plants at greenhouses. Nagbibigay sila ng mataas na photosynthetic active radiation (PAR), na nag-stimulate ng growth at flowering ng mga plants. May mahabang buhay din sila at mababang energy consumption. Ngunit, may mataas silang heat output at mababang spectral quality, na maaaring makaapekto sa health at diversity ng mga plants.
Advertising lighting: Ginagamit din ang high-pressure sodium vapor lamps para sa ilaw ng billboards, signs, monuments, at iba pang outdoor displays. Nagbibigay sila ng mataas na brightness, mahabang buhay, at mababang maintenance. May mataas din silang contrast ratio at mataas na visibility sa gabi. Ngunit, may mababang color rendering at mababang color temperature sila, na maaaring makaapekto sa attractiveness at readability ng mga displays.

Paghihikayat ng High-Pressure Sodium Vapor Lamp sa Low-Pressure Sodium Vapor Lamp

Ang low-pressure sodium vapor lamp ay isa pang uri ng gas-discharge lamp na gumagamit ng sodium sa isang excited state upang lumikha ng liwanag. Ito ay nag-ooperate sa mababang presyon (hindi bababa sa 0.1 atm) at temperatura (hindi bababa sa 300 °C) sa loob ng glass arc tube na naglalaman ng sodium vapor at neon gas. Ang arc tube ay nakapalibot sa isang outer glass bulb na puno ng inert gas o vacuum.

Ang lamp ay gumagana sa pamamagitan ng pag-apply ng voltage sa electrodes sa parehong dulo ng arc tube, na ionizes ang neon gas at lumilikha ng initial arc. Ang arc ay nagsisilbing init sa arc tube at vaporizes ang sodium. Ang sodium vapor ay lumilikha ng monochromatic yellow light na may wavelength ng 589 nm.

Ang low-pressure sodium vapor lamp ay may ilang advantages sa high-pressure sodium vapor lamp, tulad ng:

Mas mataas na luminous efficacy: Maaari itong lumikha ng hanggang 200 lumens per watt, na 30% mas mataas kaysa sa high-pressure sodium vapor lamp.
Mas mahabang buhay: Maaari itong tumagal hanggang 30,000 oras, na 25% mas mahaba kaysa sa high-pressure sodium vapor lamp.
Mas mababang cost: May mas mababang initial cost at operating cost ito kaysa sa high-pressure sodium vapor lamp.

Gayunpaman, ang low-pressure sodium vapor lamp ay may ilang drawbacks kumpara sa high-pressure sodium vapor lamp, tulad ng:

Mas mababang color rendering: May napakamababang color rendering index ito na about 0, na nangangahulugan na ito'y completely distorts ang colors ng mga bagay na nililista.
Mas mababang color temperature: May napakamababang color temperature ito na about 1700 K, na nangangahulugan na ito'y lumilikha ng napakainit at dull na light.
Mas malaking laki: Mas malaki at mas mabigat ito kaysa sa high-pressure sodium vapor lamp.
Cycling: Maaari itong maranasan ang cycling o flickering kapag ito ay umabot sa dulo ng buhay nito o kapag ito ay nag-operate sa mababang temperatura.

Pangkalikasan at mga Epekto sa Kalusugan ng High-Pressure Sodium Vapor Lamp

Ang high-pressure sodium vapor lamp ay may ilang environmental at health impacts na kailangang isipin bago ito gamitin.

Mercury pollution: Ang high-pressure sodium vapor lamp ay naglalaman ng mercury bilang isa sa kanyang components. Ang mercury ay isang toxic metal na maaaring magdulot ng seryosong health problems kung ininom o inhaled. Ang mercury ay maaari ring lumabas mula sa broken o disposed lamps patungo sa soil o water sources, kung saan ito ay maaaring mag-accumulate sa food chain at makaapekto sa wildlife at tao. Kaya, ang proper handling at recycling ng mercury-containing lamps ay essential upang maiwasan ang mercury pollution.
Light pollution: Ang high-pressure sodium vapor lamp ay lumilikha ng bright at intense light na maaaring magdulot ng light pollution sa urban areas. Ang light pollution ay ang excessive o inappropriate use ng artificial light na maaaring makalanta sa natural cycles ng light at dark. Ang light pollution ay maaaring magkaroon ng negative effects sa astronomy, ecology, human health, energy consumption, at aesthetics.
Ultraviolet radiation: Ang high-pressure sodium vapor lamp ay lumilikha ng small amount ng ultraviolet (UV) radiation mula sa arc. Ang UV radiation ay maaaring magdulot ng skin damage, eye irritation, at immune system suppression sa tao at hayop. Ang UV radiation ay maaari ring mag-degrade ng ilang materials, tulad ng plastics at fabrics. Kaya, ang proper shielding o filtering ng UV radiation ay necessary upang protektahan ang health at safety ng mga users at environment.
Electromagnetic interference: Ang high-pressure sodium vapor lamp ay nag-generate ng electromagnetic interference (EMI) mula sa ballast at igniter. Ang EMI ay maaaring makaapekto sa performance at operation ng iba pang electronic devices, tulad ng radios, televisions, computers, at phones. Ang EMI ay maaari ring makalanta sa communication at navigation systems ng aircraft at vehicles. Kaya, ang proper shielding o filtering ng EMI ay required upang sumunod sa standards at regulations ng electromagnetic compatibility (EMC).