最新の高圧ナトリウムランプ
高圧ナトリウムランプ (HPL) は最も効率的な光源の 1 つであり、現在すでに 30 ～ 1000 W の電力で最大 160 lm / W の光効率を実現しており、その耐用年数は 25,000 時間を超えることがあります。高圧ナトリウムランプは、灯体の小型化と高輝度により、集光配光の各種照明機器への応用の可能性を大きく広げます。
通常、高圧ナトリウムランプは誘導安定器または電子安定器で動作します。高圧ナトリウムランプは、最大 6 kV のパルスを発する特殊な点火装置を使用して点火されます。ランプの点灯時間は通常3～5分です。
最新の高圧ナトリウムランプの利点には、耐用年数中の光束の低下が比較的小さいことが含まれます。たとえば、出力 400 W のランプの場合、10 時間の点灯で 15,000 時間で光束の低下は 10 ～ 20% です。サイクル。ランプがより頻繁に動作する場合、光束の低下はサイクルが 2 倍になるごとに約 25% 増加します。同じ関係が耐用年数の減少の計算にも当てはまります。
これらのランプは、正確な色の再現よりも経済性が重要な場合に使用されることが一般に認められています。その暖かい黄色の光は、公園、ショッピングセンター、道路の照明に非常に適しており、場合によっては装飾的な建築照明にも適しています（モスクワはこの優れた例です）。過去 10 年間のこれらの光源の開発により、新しい出力タイプや低電力ランプ、演色性が向上したランプの登場により、その使用の可能性が飛躍的に拡大しました。
1. 演色性を高めた高圧ナトリウムランプ
高圧ナトリウムランプは現在最も効率的な光源グループです。しかし、標準的な高圧ナトリウムランプには多くの欠点があり、その中でまず第一に、低い演色評価数 (Ra = 25 ～ 28) と低い色を特徴とする、明らかに演色性が低下していることに注意する必要があります。温度 (Ttsv = 2000 — 2200 K)。
広がったナトリウム共鳴線は、黄金色の発光を引き起こします。高圧ナトリウムランプの演色性は、屋外照明としては十分であると考えられていますが、屋内照明としては不十分です。
高圧ナトリウムランプの色性能の向上は、主にコールドゾーンの温度またはアマルガムのナトリウム含有量の増加に伴うバーナー内のナトリウム蒸気圧の増加によるものです。（アマルガム - 水銀を含む液体、半液体、または炭化金属）、排気管の直径を大きくし、放射添加剤を導入し、外管に蛍光体と干渉コーティングを塗布し、ランプに高周波パルス電流を供給します。光束の減少は、キセノン圧力の増加（つまり、プラズマ伝導率の減少）によって補償されます。
多くの専門家が高圧ナトリウムランプの放射のスペクトル構成を改善するという問題に取り組んでおり、多くの外国企業がすでに色パラメーターが改善された高品質のランプを製造しています。 General Electric、Osram、Philips には、演色性が向上した幅広いナトリウム ランプのグループがあります。
一般演色評価数 Ra = 50 ～ 70 のこのようなランプは、標準バージョンと比較して光効率が 25% 低く、耐用年数が半分になります。高圧ナトリウムランプの主なパラメータは、供給電圧の変化にとって非常に重要であることは注目に値します。したがって、供給電圧が5〜10％低下すると、電力、光束、Raは公称値の5〜30％失われ、電圧が上昇すると耐用年数が急激に低下します。
白熱灯の経済的な類似品を見つける試みが、新世代のナトリウムランプの開発につながりました。最近では、演色性が向上した低電力ナトリウムランプのファミリーが登場しました。フィリップスは、Ra = 80 の一連の 35 ～ 100 W SDW ランプを導入し、発光彩度は白熱灯の彩度に近づきました。ランプの発光効率は39〜49 lm / W、ランプシステムのバラストは32〜41 lm / Wです。このようなランプは、公共の場所に装飾的な光のアクセントを作成するためにうまく使用できます。
OSRAM COLORSTAR DSX ランプ製品群は、POWERTRONIC PT DSX 電子制御ユニットと組み合わせることで、同じランプを使用して色温度を変更できるまったく新しい照明システムです。色温度を 2600 K から 3000 K に変更したり、その逆に行ったりするには、特別なスイッチを備えた電子安定器を使用します。時間帯や季節に合わせてショーケース内の展示物を明るいインテリアに演出できます。このシリーズのランプは水銀を含まないため、環境に優しいランプです。このようなキットで作られた照明設備のコストは、白熱ハロゲンランプのコストの5〜6倍です。
COLORSTAR DSX システムの修正バージョンである COLORSTAR DSX2 は、屋外照明用に開発されました。特別なバラストを併用すると、システムの光束を公称値の 50% に下げることができます。このシリーズのランプには水銀も含まれていません。
低電力高圧ナトリウムランプ
現在生産されている高圧ナトリウムランプの中で、最大のシェアは250ワットと400ワットのランプです。これらの電力では、ランプの効率は最大であると考えられます。しかし、最近では、屋内照明において白熱灯を低ワット放電ランプに置き換えて電力を節約したいという要望により、低ワットナトリウムランプへの関心が大幅に高まっている。
外国企業が達成する高圧ナトリウムランプの最小電力は 30 ～ 35 W です。ポルタヴァのガス放電ランプ工場は、出力 70、100、150 W の低出力ナトリウム ランプの生産を習得しました。
低出力ナトリウムランプの製造の難しさは、小さな電流と放電管の直径への移行、および電極間の距離と比較した電極領域の相対的な長さの増加に関連しており、これにより非常に高い出力が得られます。供給モード、排気管およびパイプの設計寸法の偏差、および材料の品質に対するランプの感度。したがって、低出力ナトリウムランプの製造においては、排気管アセンブリの幾何学的寸法、材料の純度、および充填要素の注入精度の公差を遵守するための要件が増加しています。これらの経済的で長寿命の光源を大量生産するための基本技術はすでに存在しています。
OSRAM は、点火装置を必要としない一連の低出力ランプも提供しています (バーナーにはペニング混合物が含まれています)。ただし、光効率は標準ランプより 14 ～ 15% 低くなります。
パルス点火装置を必要としないランプの利点の 1 つは、(他の必要な条件下で) 水銀ランプに取り付けることができることです。たとえば、光束 8000 lm の NAV E 110 ランプは、公称光束 6000 ～ 6500 lm の DRL -125> タイプの水銀ランプとまったく互換性があります。我が国でも同様の内部開発が長い間行われてきました。たとえば、現在、LISMA OJSC は、それぞれ DRL 250 および DRL 400 の直接代替品として意図された DNaT 210 および DNaT 360 ランプを製造しています。
水銀フリーのNLVD
近年、多くの国で環境保護の分野で注目すべき取り組みが行われています。これらの取り組みの 1 つの分野は、工業用最終製品における重金属の有毒化合物 (水銀など) の発生を削減または回避することです。したがって、水銀を含む医療用体温計は、水銀を含まない体温計に徐々に置き換えられています。
光源製造技術の分野でも同様の傾向が広がっています。 40 ワットの蛍光灯の水銀含有量は 30 mg から 3 mg に減少しました。高圧ナトリウムランプの場合、今日最も経済的であると認識されているこれらの光源は水銀によって効率が大幅に向上するため、このプロセスはそれほど早くは進みません。
既存および開発中の水銀フリーランプには明るい未来があるように見えます。すでに述べた一連の Osram COLORSTAR DSX ランプには水銀が含まれていません。これは同社の大きな成果です。これらのランプは、特別な電子安定器とともに、効率とシンプルさが最優先事項ではない特殊用途のシステムです。
シルバニアの水銀を含まないランプのシリーズは長い間有名でした。メーカーは、自社製品の標準類似品と比較して、演色性の向上に特別な注意を払っています。
少し前に、松下電器産業（日本）のエンジニアによる開発結果が発表されました。これは、特別なパルス安定器を必要とせず、高い演色性を備えた水銀フリーの NLVD です。
従来のランプの耐用年数が終わると、アマルガム中のナトリウムと水銀の比率が変化するため、放射線の色はピンクがかった色合いになります。この色合いは、同じ条件下でのテストランプの黄色がかった色とは対照的に、特に心地よい印象を与えません。色温度が上昇すると、Ra は最初に最大レベル (T = 2500 K) まで増加し、その後低下します。
偏差を減らすために、開発者はキセノン圧力とバーナーの内径を変更しました。キセノン圧力が増加すると黒体線からの偏差は減少しますが、点火電圧は増加すると結論付けられました。 40 kPa の圧力では、点火を促進する回路の存在を考慮しても、点火電圧は約 2000 V になります。内径が 6 mm から 6.8 mm に変化すると、本体の黒線からのずれは減少しますが、発光効率が低下するため、当面の作業では許容できません。
水銀を含まない高Raナトリウムランプは、水銀を含むランプとほぼ同じ特性を持っています。水銀を使用しないランプは1.3倍の寿命を誇ります。
高い演色評価数を備えた 150 W 高圧照明ランプ: a - 水銀フリー、b - 通常バージョン。
2つのバーナーを備えた高圧ナトリウムランプ
多くの大手メーカーから並列接続されたバーナーを備えた高圧ナトリウムランプのシリアルサンプルが最近登場したことは、このような解決策はランプ寿命の大幅な延長に貢献するだけでなく、複雑さも取り除くことができるため、この方向性が有望であることを示唆しています。即時再点火が可能なため、異なる出力、スペクトル構成などのバーナーを組み合わせる可能性が広がります。
耐用年数は十分であると記載されていますが、これらのランプの耐久性の問題には注意して取り組む必要があります。このようなランプの耐用年数は、バーナー ランプがランプの寿命全体にわたって継続的に点灯する場合にのみ実際に 2 倍になります。そうしないと、リソースの最後で、作業中のバーナーが 2 番目のバーナーを部分的にバイパスし始めることがよくあります (この現象は電気的「漏れ」と呼ばれることもあります。この場合、外管内の希薄ガスが点火パルスの電圧によって破壊されます) ）そのため、点火時に問題が発生する可能性があります。
高電圧イグナイタ付き高圧ナトリウムランプ
日本の技術者 (東芝ライテックは、彼らの観点から、2 つのバーナーを備えたランプにおける上記の現象を排除するための最適なソリューションを提供します。ランプの設計には、特定のバーナーの点火を確実にする 2 つの点火プローブが含まれています)正または負のパルスが供給されます このようなランプの安定器には 2 つの巻線が含まれています 回路は非常にシンプルで安価です この設計により、バーナーのランプは交互に点灯します バーナーの交互点火により、バーナーの「劣化」が少なくなります同じ会社のエンジニアは、複雑な制御スキームを必要としないイグナイターを内蔵したランプを提供しています。
高圧ナトリウムランプの開発動向
設計者や研究者は、高圧ナトリウムランプの効果的なソリューションをどのような方向に探していますか?この質問に答えるには、まず視覚的な快適さ、簡素さ、構造に必要な電気的安全性に関するこれらのランプの明らかな欠点に対処する必要があります。それらの中で、演色性の低下、光束の脈動の増加、点火電圧の高さ、さらには再点火など、いくつかの主な問題を区別することができます。
演色性の高いランプの特性から判断すると、開発者はこのグループの光源の最適値に近づけることができました。高圧ナトリウムランプでは 70 ～ 80% に達する放射リップルとの戦いは、通常、ネットワークの異なる位相でランプを切り替えたり (ランプが多数ある設備の場合)、高周波電流を供給したりするなどの一般的な方法を使用して実行されます。 。特殊な電子安定器を使用すると、この問題は実質的に解消されます。
現在、ほとんどの NLVD - PRA キットで使用されているパルス点火装置 (IZU) は、ランプの操作を複雑にし、ランプ - PRA キットのコストを高めます。 IZU 点火パルスはバラストとランプに悪影響を及ぼし、これらのデバイスの早期故障が発生します。したがって、開発者は、IZUを放棄できるように点火電圧を下げる方法を探しています。
即時に再点火するという問題は、通常 2 つの方法で解決されます。振幅を大きくしたパルスを発する点火器を使用することも、そのような装置を必要としない前述のツーバーナーランプを使用することも可能である。
ナトリウムランプの寿命は高輝度光源の中で最も長いと考えられています。ただし、この分野では、デザイナーは最高のものを達成したいと考えています。耐用年数と動作中の光束の低下は、ナトリウムがバーナーから出る速度に依存することが知られています。放電によるナトリウムの漏れにより、アマルガムの組成に水銀が濃縮され、ランプの電圧が消灯するまで上昇します（150 ～ 160 V）。この問題には多くの研究、開発、特許が投入されてきました。最も成功したソリューションの中で、シリアルランプに使用されている GE のアマルガム ディスペンサーは注目に値します。ディスペンサーの設計により、ランプの耐用期間中、放電管内のナトリウムアマルガムの流れが厳密に制限されるようになり、その結果、耐用年数が延長され、管端の黒ずみが軽減され、光束が維持されます。ほぼ一定 (元の値の最大 90%)。
もちろん、高圧ナトリウムランプの研究と改良はまだ終わっていないため、これらの有望な光源の大規模なファミリーにおける新しい、おそらく排他的なソリューションを期待する必要があります。
書籍「照明の省エネ」の資料を使用しました。エド。 Y.B.アイゼンバーグ教授。