Lámpara de vapor de sódio de alta presión: Definición Funcionamento e Aplicacións
A lampa de vapor de sódio de alta presión é un tipo de lampa de descarga de gas que usa sódio nun estado excitado para producir luz. É un dos tipos de fontes de iluminación máis eficientes e ten unha longa vida útil. Utilízase amplamente para a iluminación industrial e áreas de seguridade exterior, como aparcamentos e carreiras.
Que é unha lampa de vapor de sódio de alta presión?
Unha lampa de vapor de sódio de alta presión define como unha lampa que funciona a unha alta presión (superior a 1 atm) e temperatura (superior a 1000 °C) dentro dun tubo de arco translúcido feito de alúmina policristalina (PCA). O tubo de arco contén unha mezcla de xenón, amalgama de sódio-mercurio e electrodos nos dous extremos. O tubo de arco está encerrado nun bulbo externo de vidro resistente ao calor que está evacuado ou cheo de gas inerte.
A lampa funciona aplicando un pulso de alta tensión desde un balastro e un iniciador aos electrodos, que ioniza o xenón e crea un arco inicial. O arco aquece o tubo de arco e vaporiza o mercurio e o sódio. O vapor de mercurio emite unha luz azul-blanca, mentres que o vapor de sódio emite unha luz amarela. A combinación destas dúas espectros resulta en unha luz dourada-blanca cunha temperatura de cor de aproximadamente 2000 K e un índice de reprodución de cor de aproximadamente 25.
A lampa de vapor de sódio de alta presión ten varias vantaxes sobre outros tipos de lampas, como:
Alta eficacia luminosa: Pode producir ata 150 lúmens por vatio, que é aproximadamente o dobre que as lampas de vapor de mercurio e cinco veces tanto como as lampas incandescentes.
Longa vida útil: Pode durar ata 24.000 horas, que é aproximadamente catro veces máis que as lampas de vapor de mercurio e 24 veces máis que as lampas incandescentes.
Baixa manutención: Non require substitución frecuente ou limpeza, o que reduci os custos de man de obra e eliminación.
Alta fiabilidade: Pode suportar fluctuacións de voltaxe, vibracións e temperaturas extremas, o que a fai adecuada para entornos adversos.
No obstante, a lampa de vapor de sódio de alta presión tamén ten algunhas desvantaxes, como:
Baixa reprodución de cor: Ten un baixo índice de reprodución de cor, o que significa que distorsiona as cores dos obxectos que ilumina. Isto faino inadecuado para aplicacións onde a precisión da cor é importante, como lojas ou museos.
Deslumbramento: Produce unha luz brillante e intensa que pode causar incomodidade ou deterioro na visión de condutores ou peões. Isto pode reducirse usando un escudo adecuado ou dispositivos difusores.
Ciclado: Pode experimentar ciclado ou parpadeo cando alcanza o fin da súa vida útil ou cando funciona a bajas temperaturas. Isto pode prevenirse usando un balastro adecuado ou aislamento térmico.
Diagrama dunha lampa de vapor de sódio de alta presión
O seguinte diagrama mostra os compoñentes principais dunha lampa de vapor de sódio de alta presión:
Bulbo externo de vidro: Protexe o tubo de arco de danos físicos e choque térmico. Tamén filtra a radiación ultravioleta perniciosa do arco.
Tubo de arco: Está feito de alúmina policristalina (PCA), que é resistente á corrosión polo vapor de sódio. Contén os electrodos, xenón e amalgama de sódio-mercurio.
Electrodos: Están feitos de fío de tungsteno con un revestimento emissivo. Están conectados ao balastro e ao iniciador mediante caps metálicos.
Xenón: Empregase como gas de arranque porque ten un baixo potencial de ionización. Tamén contribúe á saída de luz emitindo luz azul.
Amalgama de sódio-mercurio: Empregase como a principal fonte de luz porque emite luz amarela con alta eficacia luminosa. Almacénase nun reservorio detrás de un dos electrodos.
Balastro: É un dispositivo eléctrico que regula a corrente e a tensión á lampa. Tamén proporciona o pulso de alta tensión para o arranque da lampa.
Iniciador: É un dispositivo electrónico que xera o pulso de alta tensión para o arranque da lampa superpondo-o na tensión de alimentación.
Aplicacións da lampa de vapor de sódio de alta presión
A lampa de vapor de sódio de alta presión emprega-se principalmente para aplicacións onde se require gran brillo, longa vida útil e baixa manutención, como:
Iluminación viaria: As lampas de vapor de sódio de alta presión úsanse amplamente para a iluminación de rúas públicas, autovías, puentes, túneis e outras áreas exteriores. Proporcionan gran brillo, longa vida útil e baixa manutención. Tamén teñen un factor de deslumbramento baixo e alta estabilidade de cor ao longo do tempo. No obstante, teñen baixa reprodución de cor e baixa agudeza visual, o que pode afectar a seguridade e o conforto dos condutores e peões.
Iluminación industrial: As lampas de vapor de sódio de alta presión úsanse tamén para a iluminación de diversas aplicacións industriais, como armazéns, fábricas, oficinas, minas, centrais eléctricas e estadios. Proporcionan alta eficacia luminosa, alta fiabilidade e alta resistencia a entornos adversos. Tamén teñen alta mantemento de lúmens e unha baixa taxa de depreciación. No obstante, teñen baixa reprodución de cor e un longo tempo de calentamento, o que pode afectar a produtividade e a calidade do traballo.
Iluminación hortícola: As lampas de vapor de sódio de alta presión úsanse tamén para a iluminación de plantas interiores e invernáculos. Proporcionan alta radiación fotosintética activa (PAR), que estimula o crecemento e a floración das plantas. Tamén teñen longa vida útil e baixo consumo de enerxía. No obstante, teñen un alto rendemento de calor e unha baixa calidade espectral, o que pode afectar a saúde e a diversidade das plantas.
Iluminación publicitaria: As lampas de vapor de sódio de alta presión úsanse tamén para a iluminación de cartelería, sinais, monumentos e outras exposicións exteriores. Proporcionan gran brillo, longa vida útil e baixa manutención. Tamén teñen unha alta relación de contraste e alta visibilidade de noite. No obstante, teñen baixa reprodución de cor e baixa temperatura de cor, o que pode afectar a atracción e a legibilidade das exposicións.
Comparación da lampa de vapor de sódio de alta presión coa lampa de vapor de sódio de baixa presión
A lampa de vapor de sódio de baixa presión é outro tipo de lampa de descarga de gas que usa sódio nun estado excitado para producir luz. Funciona a baixa presión (inferior a 0,1 atm) e temperatura (inferior a 300 °C) dentro dun tubo de arco de vidro que contén vapor de sódio e gas neon. O tubo de arco está encerrado nun bulbo externo de vidro que está cheo de gas inerte ou vacío.
A lampa funciona aplicando unha tensión aos electrodos nos dous extremos do tubo de arco, que ioniza o gas neon e crea un arco inicial. O arco aquece o tubo de arco e vaporiza o sódio. O vapor de sódio emite unha luz monocrómica amarela cunha lonxitude de onda de 589 nm.
A lampa de vapor de sódio de baixa presión ten algúns vantaxes sobre a lampa de vapor de sódio de alta presión, como:
Máis alta eficacia luminosa: Pode producir ata 200 lúmens por vatio, que é aproximadamente 30% máis que a lampa de vapor de sódio de alta presión.
Máis longa vida útil: Pode durar ata 30.000 horas, que é aproximadamente 25% máis que a lampa de vapor de sódio de alta presión.
Menor custo: Ten un menor custo inicial e un menor custo de operación que a lampa de vapor de sódio de alta presión.
No obstante, a lampa de vapor de sódio de baixa presión tamén ten algunhas desvantaxes comparada coa lampa de vapor de sódio de alta presión, como:
Peor reprodución de cor: Ten un índice de reprodución de cor moi baixo de aproximadamente 0, o que significa que distorsiona completamente as cores dos obxectos que ilumina.
Mais baixa temperatura de cor: Ten unha temperatura de cor moi baixa de aproximadamente 1700 K, o que significa que produce unha luz moi cálida e apagada.
Maior tamaño: Ten un tamaño e peso maiores que a lampa de vapor de sódio de alta presión.
Ciclado: Pode experimentar ciclado ou parpadeo cando alcanza o fin da súa vida útil ou cando funciona a bajas temperaturas.
Impactos ambientais e sanitarios da lampa de vapor de sódio de alta presión
A lampa de vapor de sódio de alta presión ten algunhas consecuencias ambientais e sanitarias que deben terse en conta antes de usala.
Contaminación por mercurio: A lampa de vapor de sódio de alta presión contén mercurio como un dos seus compoñentes. O mercurio é un metal tóxico que pode causar graves problemas de saúde se se ingere ou inhala. O mercurio tamén pode escaparse de lampas rotas ou desechadas ao solo ou ás augas, onde pode acumularse na cadea alimentaria e afectar á fauna e ás persoas. Polo tanto, é esencial un manejo e reciclaxe adecuados das lampas que conteñen mercurio para evitar a contaminación por mercurio.
Contaminación lumínica: A lampa de vapor de sódio de alta presión produce unha luz brillante e intensa que pode causar contaminación lumínica en áreas urbanas. A contaminación lumínica é o uso excesivo ou inapropiado da luz artificial que pode interferir cos ciclos naturais de luz e escuridade. A contaminación lumínica pode ter efectos negativos na astronomía, ecología, saúde humana, consumo de enerxía e estética.
Radiación ultravioleta: A lampa de vapor de sódio de alta presión emite unha pequena cantidade de radiación ultravioleta (UV) do arco. A radiación UV pode causar danos na pel, irritación ocular e supresión do sistema inmunitario en humanos e animais. A radiación UV tamén pode degradar algúns materiais, como plásticos e tecidos. Polo tanto, é necesario un adequadamente blindado ou filtrado da radiación UV para protexer a saúde e a seguridade dos usuarios e do medio ambiente.
Interferencia electromagnética: A lampa de vapor de sódio de alta presión xera interferencia electromagnética (EMI) do balastro e do iniciador. A EMI pode afectar o rendemento e a operación de outros dispositivos electrónicos, como radios, televisións, ordenadores e teléfonos. A EMI tamén pode interferir cos sistemas de comunicación e navegación de aeronaves e vehículos. Polo tanto, é necesario un adequadamente blindado ou filtrado da EMI para cumprir coas normas e regulacións de compatibilidade electromagnética (CEM).
