Natrijeva svetilka
Natrijeva plinska sijalkaje sijalka, ki uporabljanatrijv vzbujenem stanju za izdelavosvetlobe.Ločimo dve različice takšnih sijalk:nizkotlačneinvisokotlačne.Ker natrijeve sijalke povzročajo manjše svetlobno onesnaženje kot žarnice na osnoviživega srebra,jih uporabljajo v mnogihmestih,ki imajo velike astronomske observatorije.[1]
LPS Nizkotlačna natrijeva sijalka
[uredi|uredi kodo]
Nizkotlačno natrijevo (LPS) sijalko sestavlja plinska cev iz borosilikatnega stekla, ki vsebuje trdennatrijin manjšo količinoneona,argonain penning mešanico, za začetekplinskegapraznjenja. Izpustna cev je lahko ravna (SLI sijalka)[2]ali v obliki črke U. Ko je sijalka vključena, oddaja temno rdečo/rožnato svetlobo, ki segreje natrijevokovinoin v nekajminutahse spremeni v običajno svetlo rumeno, ker senatrijevakovinaspremeni vparo.Te sijalke proizvedejo skorajda monokromatsko svetlobo, ki ima v povprečju 589,3 nm valovne dolžine (pravzaprav dve dominantni spektralni črti, ki sta zelo skupaj druga drugi pri 589,0 in 589,6 nm). Posledično barve osvetljenih predmetov ni lahko ločiti, ker so videti skoraj popolnoma rumene, kot njihova refleksija te ozke pasovne širine.
LPS sijalke sestavljajo zunanjasteklenaovojnica vvakuumu,okoli cevi zatoplotnoizolacijo,kar izboljšuje njihovo učinkovitost. Predhodna različica LPS sijalk je imela snemljivo »dewar« ovojnico (SO svetilke)[3].Sijalke s stalnovakumskoovojnico (SOI sijalke) so bile razvite za izboljšanjetoplotneizolacije[4].Nadaljnji napredek je bil dosežen s prevleko steklene ovojnice zinfrardečo plastjoindijkositrnegaoksida,ki se pokaže v SOX sijalkah[5].
LPS sijalke so najbolj učinkoviti svetlobni vir na električni pogon, ki so merjene za fotopične svetlobne pogoje - do 200 lm /W,[6]predvsem zato, ker je svetlobni učinek navalovni dolžiniblizu vrha občutljivosti človeškegaočesa.Kot rezultat se pogosto uporabljajo za zunanjo razsvetljavo, kot socestneluči in varnostna razsvetljava. LPS sijalke so na voljo z nazivnimimočimiod 10 W do 180 W, vendar daljše žarnice povzročajo tehnične težave ter težave oblikovalcem.
LPS sijalke so tesneje povezane sfluorescenčnimisijalkami kot z visoko-intenzivnostnimi sijalkami, saj imajo nizektlak,nizkointenzivni vir izpusta in linearno obliko sijalke. Takofluorescenčnesijalke ne prikazujejo svetlega loka kot druge HID sijalke. Oddajajo mehkejši svetlobni sij, ki zmanjšuje bleščanje. Za razliko od HID sijalk, ki lahko ugasnejo včasupadcanapetosti,nizkotlačne natrijeve sijalke zelo hitro zasijejo v polnisvetlosti.
Druga edinstvena lastnost nizkotlačne natrijeve sijalke je, da jim za razliko od drugih vrst svetilksvetilnostne upada sstarostjo.Kot primer,živosrebrneHID sijalke proti koncu svoje življenjske dobe izgubljajosvetilnostdo te mere, da so neučinkovite, medtem ko LPS sijalke še naprej delujejo v polni nazivnielektrični moči.LPS sijalkam se malo poveča električna poraba, približno 10% do konca njihove življenjske dobe, ki je običajno okoli 18.000 ur za sodobne sijalke.
HPS Visokotlačne natrijeve sijalke
[uredi|uredi kodo]
Visokotlačne natrijeve (HPS) sijalke so manjše in vsebujejo dodatne elemente (npr.živo srebro). Takoj po prižigu proizvedejo temno rožnat sijaj, ko se ogrejejo pa rožnato oranžnosvetlobo.Nekaterežarnicelahko na kratko proizvedejo jasno do modrikasto belosvetlobo.To je posledica tega, da živo srebro zažari prej, preden senatrijpopolnoma ogreje. Natrijeva D linija je glavni vir svetlobe visokotlačne natrijeve sijalke (HPS). Je zelo tlačno razširjeno z visokimtlakomnatrija v sijalki. Zaradi te razširitve in emisijživega srebra,jebarvepredmetov pod temi sijalkami mogoče razlikovati. To omogoča, da se uporabljajo na področjih, kjer je dobra barvna reprodukcija pomembna ali zaželena. Posledično so nov model poimenovali SON (sonce), ki pa se uporablja predvsem v Evropi in Veliki Britaniji. Zelo priljubljene pa so tudi pri notranjem gojenjurastlin,zaradi širokega spektra barv,temperaturein relativno nizke porabeenergije.
Visokotlačnenatrijevesijalke so precej učinkovite, približno 100lm/W,ko je merjena na fotopičnih svetlobnih pogojih. Pogosto se uporabljajo zunaj, kot ulične svetilke in za varnostne razsvetljave. Razumevanje spremembe človeškega zaznavanja občutljivosti barv od dobre osvetlitve do mračje oziroma teme, bistvenega pomena za pravilno načrtovanje razsvetljave cest.
Zaradi izjemno visokekemijskeaktivnosti vnatrijevemloku, je ta cevka običajno izdelana iz prosojnegaaluminijevegaoksida.Konstrukcija je bila narejena pod vodstvom General Electric, ki so uporabilitrgovskoime »Lucalox«, za svojo linijo visokotlačnih natrijevih sijalk.
Ksenonse pri nizkemtlakuuporablja kot zagonskjplinv HPS sijalkah, ker ima najnižjotoplotno prevodnostin najnižjiionizacijskipotencialod vsehneradioaktivnihžlahtnih plinov.Kot žlahtni plin, ne posega vkemijske reakcije,ki se dogajajo med delovanjem sijalke. Ko je sijalka v stanju delovanja ta zmanjša nizkotoplotno prevodnost,medtem, ko nizek ionizacijski potencial povzroča zmanjševanje napetosti plina v stanju mirovanja, kar omogoča, da se lahko sijalka lažje prižge.
»Bel« SON
[uredi|uredi kodo]Različica visokotlačne natrijeve svetilke, beli SON, je bil prvič predstavljen leta 1986. Ima višjitlakkot tipične visokotlačne HPS/SON svetilke.[7]Proizvedejo barvno temperaturo okoli 2700K z CRI 85. Pogosto se uporabljajo v zaprtih prostorih kot so: restavracije in bari, ker ustvarijo posebno vzdušje. Te svetilke so nekoliko dražje, imajo krajšo življenjskodoboin nižjisvetlobniučinek.
Teorija delovanja
[uredi|uredi kodo]Amalgam (zmes) kovinskega natrija inživega srebraleži na najbolj hladnih delih sijalke in zagotavlja parenatrijainživega srebra,kar je potrebno, da nastane električni lok. Višja kot je temperatura sijalke, višja bo temperaturaamalgamain višja kot bo temperatura amalgama, višji botlakhlapov natrija in živega srebra v sijalki. Povišanje v kovinskih pritiskih bo povzročil večjo električno upornost sijalke. Med dvigovanjem temperature, tok ostanekonstanten,se pokaže kot povečanje moči, dokler ne doseže normalne (delovne) moči. Za določeno napetost so običajno trije načini delovanja:
- Sijalka je ugasnjena in skoznjo ni nobenegatoka
- Sijalka deluje s tekočimamalgamomv cevi
- Sijalka deluje, ko vsi amalgamihlapijo
Prvo in zadnje stanje sta stabilni, saj je upornost svetilke šibko povezana z napetostjo, medtem ko je drugo stanje nestabilno. Vsako nenavadno povečanje bo povzročilo povečanjemoči,kar povzroči povečanje temperature amalgama. To povzroči zmanjšanje upornosti in posledično dodatno povečanjetoka.Tako lahko tok skozi sijalko in posledično temperatura narasteta do te mere, da pride v kratkem času do uničenja sijalke. V drugem stanju je delovanje sijalke optimalno in zaželeno, ker počasi izgublja amalgam in je večja možnost, da bo delovanje konstantno skozi celotno obdobje, ki traja povprečno 20000 ur.
Sijalko običajno poganja vir izmenične napetosti (AC) v seriji z induktivnim bremenom (dušilko), da bi zagotovil konstanten tok, kar zagotavlja stabilno delovanje. Balast je po navadi induktiven in ne preprost upor, ki bi nadomeščal padec upornosti sijalke. Ker sijalka dejansko ugasne pri vsakem prehodu izmenične napetosti skozi vrednost 0, induktivni balast generira impulz, ki pomaga pri ponovnem vžigu sijalke.
Svetloba iz sijalke vsebuje atomske linije emisij živega srebra in natrija, vendar prevladujejo emisije natrijeve D-linije. Ta linija je izredno tlačno (resonančno) razširjena, zaradi absorpcije hladnejših zunanjih delov loka, ki daje sijalki boljše barvne reprodukcijske značilnosti. Poleg tega je rdeče krilo D-linije dodatno razširjeno zaradi Van der Waalsove sile živega srebra atomov v loku.
Svetlobno onesnaževanje
[uredi|uredi kodo]Ena od posledic široke javne razsvetljave je, da se ob oblačnih alimeglenih nočeh,predvsem v velikihmestih,svetloba z javne razsvetljave odbija od oblakov. Kar povzroča, da nebo dobi oranžensijaj,zaradi določenega kota hlapov natrija. To pa vpliva tudi naastronome,saj jim onemogoča njihovodelo,ker je oranžen sijaj premočan, zato se morajo izogibati mestom, kjer je javna svetloba zelo močna.
Konec delovanja
[uredi|uredi kodo]Ob koncu življenjske dobe visokotlačne natrijeve sijalke se zgodi pojav znan kotciklanje,ki je posledica izgube natrija v obloku. Natrij je zelo reaktiven element, ki se zlahka izgubi zaradi reakcije z aluminijevim oksidom v obločni cevki. Pri tem nastaneta natrijev oksid in aluminij.
- 6 Na + Al2O3→ 3 Na2O + 2 Al
Rezultat tega je, da lahko te sijalke začnejo delovati pri zelo nizki napetosti, vendar ko se segrejejo setlakplinav obloku povečuje in vedno več napetosti je potrebno za vzdrževanje obloka. Ko se sijalka postara, napetost preseže napajalno napetost in zato sijalka ugasne. Sčasoma, ko oblok ugasne, se sijalka ohladi inpritiskplinovv cevi obloka počasi zmanjša. Oblika pa povzroča, da se sijalka potem še nekajkrat prižge, se ogreje in nato ponovno ugasne. Bolj sofisticirane oblike zaganjalnih naprav zaznajo pojav pogostega prižiganja in ugašanja in po nekaj ciklih izklopijo sijalko.
LPS sijalke niso podvržene ciklanju vklopov in izklopov. Svetilka se ob iztrošenosti enostavno ne prižge več, ali pa obdrži svoj temnordeč sijaj, kot ob zagonu.
Sklici
[uredi|uredi kodo]- ↑http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=194
- ↑[1]
- ↑[2]
- ↑[3]
- ↑[4]
- ↑»Why is lightning colored? (gas excitations)«.WebExhibits.Arhivirano izprvotnega spletiščadne 17. februarja 2012.Pridobljeno 24. septembra 2007.
- ↑»Philips SDW-T High Pressure Sodium White SON«.WebExhibits.Pridobljeno 24. septembra 2007.
Viri
[uredi|uredi kodo]- de Groot, J J; van Vliet, J A J M (1986).The High-Pressure Sodium Lamp.Deventer:Kluwer Technische Boeken BV.ISBN9789020119022.OCLC16637733.
- Waymouth, John F (1971).Electric Discharge Lamps.Cambridge, MA:MIT Press.ISBN9780262230483.OCLC214331.
- Museum of Electric Discharge Lamps
- Setting up discharge lamps video also store in UKArhivirano2010-02-13 naWayback Machine.