لامپ بخار سدیم کم فشار (یا لامپ LPSV )به عنوان “لامپ اسید متفرقه” نامیده می شود زیرا دارای برخی از ویژگی های لامپ های وضوح با شدت بالا (HID) است و همچنین در مناطقی مانند لامپ های فلورسنت است.
اساساً یک لامپ LPSV یک لامپ گازی است که از سدیم در حالت برانگیختگی برای تولید نور استفاده می نماید. یک لامپ LPSV معمولی در شکل زیر نشان داده شده است.
ویژگی های ساختاری لامپ LPSV در زیر آورده شده است:
پاکت بیرونی از شیشه بوروسیلیکات ساخته شده است. داخل جعبه شیشه ای بیرونی با اکسید ایندیوم پوشیده شده است. این پوشش بازتابنده گرما از اکسید ایندیوم به نور مرئی اجازه عبور می دهد اما تابش مادون قرمز را به داخل لوله بازتاب می دهد که در نتیجه نور خروجی و همچنین نور داخل لامپ افزایش می یابد.
لوله قوس لامپ LPSV از شیشه ساخته شده و به صورت U شکل خم شده است تا طول قوس را افزایش دهد. لوله قوس در هر دو انتها پشتیبانی می شود. لوله قوس دار حاوی مخلوطی از سدیم فلزی و گازهای بی اثر آرگون و نئون است.
عملکرد اصلی لامپ LPSV مشابه سایر لامپ های گازی است به این معنا که یک قوس از طریق لوله ای حاوی بخار فلزی عبور داده می شود. یک گاز نیز مورد نیاز است که معمولاً مخلوطی از گازهای بی اثر آرگون و نئون است. عملیات به صورت گام به گام در جزئیات زیر توضیح داده شده است:
برق و انرژی به لامپ داده می شود.
الکترودها یک قوس تولید می کنند و این قوس از طریق گازرسانا برخورد می کند و لامپ یک نور تصویری مایل به قرمز تولید می کند که مشخصه نئون است.
جریانی که از مخلوط گاز بی اثر آرگون و نئون عبور می کند، گرما تولید می کند.
این گرما سدیم فلزی را بخار می کند.
با گذشت زمان، مقداری در جریان قوس افزایش می یابد و این رنگ نارنجی تک رنگ مشخص را در طول موج ۴۸۹٫۶ نانومتر ایجاد می کند.
برای عملکرد مناسب لامپ LPSV فشار معمولی حدود ۰٫۰۰۵ torr و محدوده دمایی بین ۲۵۰ تا ۲۷۰ درجه لازم است.
کاربردهای لامپ های LPSV:
لامپ های LPSV برای استفاده در روشنایی جاده ها و روشنایی های امنیتی در جایی که رنگ جسم مهم نیست، مقرون به صرفه هستند. آنها برای استفاده در هوای مه آلود بسیار مناسب هستند.
لامپ های سدیم فشار قوی (همچنین به عنوان لامپ های HPS یا چراغ های HPS شناخته می شوند) نوعی لامپ سدیم هستند که به طور گسترده در روشنایی های صنعتی و بسیاری از مناطق عمومی در فضای باز استفاده می شوند. آنها معمولا در پارکینگ های عمومی، جاده ها و سایر مناطق امنیتی استفاده می شوند.
به دست آوردن هر ماده ای که در حضور بخار سدیم در دما و فشار بالا از خوردگی عاری باشد بسیار دشوار است. این مشکل اصلی تولید لامپ سدیم فشار قوی است.
در سال ۱۹۵۹، توسعه آلومینا پلی کریستالی (PCA) مسیر جدیدی را برای معرفی لامپ بخار سدیم با فشار بالا باز کرد، زیرا این ماده به ندرت تحت تأثیر فشار و دمای بالا بخار سدیم قرار می گیرد. برای اولین بار در سال ۱۹۶۵ م اولین نمونه لامپ سدیم فشار قوی با ۴۰۰ وات، ۴۲۰۰۰ لومن اولیه و عمر ۶۰۰۰ ساعت وارد بازار شد. اما پس از آن، برخی از پیشرفت ها باعث گردید که این لامپ با ۵۰۰۰۰ لومن اولیه با ۲۴۰۰۰ ساعت در ۱۰ ساعت در هر استارت تولید شود..
نمودار لامپ سدیم فشار قوی :
لامپ سدیم فشار قوی چگونه تولید می شود ؟
دارای یک لوله قوس PCA داخلی است که با گاز زنون پر شده است. این گاز زنون برای شروع لامپ استفاده می شود زیرا پتانسیل یونیزاسیون گاز زنون در بین سایر گازهای بی اثر دیگر که برای این منظور استفاده می شود کمتر است. علاوه بر گاز زنون، آمالگام سدیم جیوه نیز در این لوله قوس وجود دارد. در هر انتها، الکترودهای تنگستن با زخم پشت و پوشش داده شده نصب می شوند.
لوله قوس در یک لامپ بیرونی مقاوم در برابر حرارت قرار می گیرد. توسط یک گیره انتهایی که شناور است پشتیبانی می شود. این گیره انتهایی به کل سازه اجازه می دهد بدون اعوجاج منبسط و منقبض شود.
فضای بین لوله و لامپ یک فضای خلاء است. این فضای خلاء برای عایق کردن گرما از لوله قوس مورد نیاز است زیرا لازم است لوله قوس در دمای مورد نیاز نگه داشته شود تا قوس در طول کار،عادی حفظ شود. لامپ سدیم فشار قوی دارای قطر بسیار کوچک (۳/۸ اینچ) است. بنابراین فضای کافی برای ارائه هر الکترود شروع در لوله قوس وجود ندارد. بنابراین برای استارت ایجاد قوس به ولتاژ بالاتری نیاز است . برای این منظور از (بالاست) با جرقه زن استفاده می شود. ولتاژ بالا با استفاده از پدیده روی هم قرار دادن یک پالس ولتاژ بالا با انرژی کم از (بالاست) به لامپ تغذیه می گردد.
به طور کلی یک پالس معمولی دارای حداکثر ولتاژ ۲۵۰۰ ولت است و تنها برای ۱ میکروثانیه دوام دارد. این پالس ولتاژ بالا باعث می شود گاز زنون به اندازه کافی یونیزه شود. سپس قوس زنون را راه اندازی و حفظ می کند. قوس اولیه رنگ آبی آسمانی دارد. آمالگام مورد استفاده در مخزن تشکیل شده در داخل لوله قوس. در پشت یکی از الکترودها قرار دارد که معمولاً در حین کار لامپ تبخیر می شود.
با شروع قوس زنون دمای لوله قوس افزایش می یابد که در ابتدا جیوه را تبخیر می کند و لامپ با رنگ سفید مایل به آبی شروع به درخشش می کند. این رنگ نشان دهنده اثر مخلوط زنون و جیوه در تحریک است. به تدریج دما دوباره افزایش می یابد و در نهایت سدیم تبخیر شده و برانگیخته می شود، یک طیف سدیم زرد تک رنگ با فشار کم ایجاد می گردد. همچنین وجود جیوه و زنون برانگیخته به تابش لامپ، جلوه ای مایل به آبی می دهد و در نهایت نور درخشان طلایی رنگ دلپذیری خارج می گردد.
این لامپ ها بازده نوری بالایی دارند و طول عمر آن حدود ۲۴۰۰۰ ساعت است. قابلیت نگهداری لومن عالی دارد. اطلاعات چندین لامپ سدیم فشار بالا رایج در زیر آورده شده است:
لامپ متال هالید نوع خاصی از لامپ تخلیه قوس است که بر روی جریان قوس از طریق مقداری نمک یدید همراه با گاز آرگون و فشار بخار جیوه در چند میلی متر با دمای لوله قوس ۱۰۰۰ کلوین کار می کند.
چه کسی لامپ متال هالید را اختراع کرد؟
دکتر ریلینگ لامپ متال هالید را در سال ۱۹۶۰ کشف کرد.
لامپ متال هالید شامل موارد زیر است :
لوله قوسی
الکترودها
الکترود کمکی با مقاومت بالا
ساقه شیشه ای
سیم مولیبدن
گاز آرگون
بخار جیوه
یدیدهای ایندیم، تالیم و سدیم
لامپ متال هالید چگونه کار می کند؟
هنگامی که ولتاژ کامل در الکترودهای اصلی اعمال می شود، هیچ قوسی در زمان کلیدزنی ایجاد نمی گردد.
الکترود کمکی یا الکترود شروع کننده در نزدیکی الکترودهای اصلی متصل به ساقه شیشه، تخلیه اولیه بین آنها ایجاد می کند.
یک سوئیچ دو فلزی برای اتصال الکترود استارت به الکترود اصلی درست در زمان راه اندازی وجود دارد.
الکترود استارتر برای ایجاد قوس اولیه بین الکترود اصلی و کمکی استفاده می شود که نمک های متال هالید را گرم می کند.
الکترود استارتر یا الکترود کمکی مقاومت بالایی برای محدود کردن جریان در قوس اولیه دارد.
تخلیه دوباره ابتدا در آرگون و سپس در جیوه انجام می گردد.
مقدار کمی از بخار جیوه به ایجاد تشکیل قوس اصلی بین الکترودها، یک به یک از طریق بخار متال هالیدها کمک می کند.
برای رسیدن به خروجی نور کامل، از این نوع لامپ به ۵ دقیقه زمان نیاز داریم.
الزامات اساسی متال هالیدها در داخل لوله قوس چیست؟
فشار بخار یدید باید به اندازه کافی بالا باشد.
پیکربندی سطح انرژی فلز باید قوی باشد تا درصد بالایی از تابش مرئی را تشویق کند.
در دیواره لامپ دمای کار یدید فلز باید پایدار باشد.
سطح تحریک اتم های فلز باید کمتر از میانگین سطح تحریک جیوه (حدود ۷٫۸ eV) باشد.
تالیم دارای یک خط طیفی قوی در طول موج ۵۳۵ نانومتر است و برای تولید قوس خود تنها به ۳٫۳ eV نیاز دارد. نمک یدید آن فشار بخار را در حدود ۱۰ میلی متر در ۸۰۰ کلوین بر روی لوله قوس ایجاد می کند.
چرا لامپ متال هالید با ساختار بدون قاب است؟
این لامپ دارای ساختار بدون قاب می باشد و از مولیبدن به عنوان سیم برق بیرونی استفاده می شود و غیر مغناطیسی است. دلیل آن این است که جریان ac از قاب عبور می کند و میدان مغناطیسی ضربانی ایجاد می نماید که این امر باعث خروج الکترون ها از چارچوب و جذب یون های سدیم از طریق دیواره لوله قوس می شود . این امر منجر به تخلیه جدی سدیم از جریان قوس می گردد.
چرا در هر دو انتهای لوله قوس فلزی هالید پوشش بازتابی وجود دارد؟
لامپ متال هالید دارای یک لوله قوسی است که انتهای آن با یک پوشش سفید بازتابنده که برای هدایت مجدد انرژی به لوله استفاده می شود، گرفته می شود. دمای یکنواخت را می توان در کل طول لوله قوس به دلیل طول کوتاه حفظ کرد.
رتبه بندی لامپ متال هالید موجود در بازار: