BÓNG ĐÈN CAO ÁP NATRI | BÓNG CAO ÁP SODIUM | BÓNG ĐÈN HPS

Bóng đèn hơi natri là kiểu bóng đèn phóng khí mà ánh sáng được tạo ra nhờ sử dụng natri trong trạng thái kích thích ion hóa. Có hai loại bóng đèn hơi natri: loại áp suất thấp và loại áp suất cao. Đèn hơi natri áp suất thấp ra đời từ năm 1930, loại này có hiệu suất năng lượng cao nhưng tạo ra ánh sáng đơn sắc, khó ứng dụng trong thực tiễn. Đèn hơi natri áp suất cao là loại có nhiều tính năng tốt được phát triển và ứng dụng phổ biến khá rộng rãi cho tới nay.

BÓNG ĐÈN CAO ÁP NATRI LÀ GÌ

Bóng đèn cao áp natri là bóng đèn phóng điện áp suất cao, ánh sáng của bóng đèn được phát ra trực tiếp từ hồ quang giữa hai điện cực thông qua hỗn hợp thủy ngân và kim loại natri (sodium) hóa hơi áp suất cao ở trong một ống phóng điện hồ quang.

Bóng đèn cao áp natri là loại bóng đèn đã từng được phổ biến nhất hành tinh, nó có khá nhiều tên gọi khác nhau như: bóng cao áp ánh sáng vàng; bóng đèn cao áp sodium; bóng đèn HPS; bóng SON cao áp; high pressure soidum lamp… hoặc được gọi theo tên thương mại của các nhà sản xuất bóng đèn.

Đặc điểm thông số kỹ thuật bóng đèn cao áp natri

Công suất bóng đèn thông dụng	35W; 70W; 100W; 150W; 250W; 400W; 1000W; 2000W
Tuổi thọ trung bình	~ 24.000 giờ
Hiệu suất phát quang	80lm/w ~ 150lm/w tùy thuộc vào từng loại bóng
Chỉ số kết xuất màu CRI	Ra 20 ~ 30 đối với bóng đèn tiêu chuẩn Ra 60 ~ 85 đối với bóng đèn cao cấp
Nhiệt độ màu CCT	Khoảng 2000°K đối với bóng đèn tiêu chuẩn Khoảng 2700°K đối với bóng đèn cao cấp
Thời gian khởi động	1 ~ 2 phút.

ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BÓNG ĐÈN CAO ÁP NATRI

Bộ phận phát sáng là một ống hồ quang (Arc Tube) nhỏ được làm bằng vật liệu gốm ôxít nhôm thiêu kết Lucalox, bên trong ống hồ quang có chứa khí xenon và hỗn hợp natri thủy ngân. Ở hai đầu ống hồ quang có đặt điện hai điện cực bằng vonfram.

Bao phủ bên ngoài ống phóng điện hồ quang là một vỏ bóng đèn thủy tinh nhằm mục bảo vệ các phần nhỏ khác khỏi tác động bên ngoài, giữ nhiệt cho ống hồ quang để có hiệu suất phát sáng tốt hơn và bảo vệ mọi thứ bên ngoài bóng đèn khỏi bức xạ cực tím.

Bóng đèn cao áp nartri cũng tương tự như các loại bóng đèn phóng điện cường độ cao khác, nó cần một bộ chấn lưu đi kèm để kích hoạt khởi động và kiểm soát dòng điện cung cấp cho bóng đèn nhằm đảm bảo hồ quang hoạt động ổn định.

Nguyên lý phát sáng:
+ Thoạt đầu khi điện áp được đặt giữa các điện cực, hồ quang được thiết lập thông qua khí xenon bị kích hoạt ion hóa, ở giai đoạn này bóng đèn phát ra ánh sáng màu xanh da trời.
+ Nhiệt bên trong ống hồ quang tiếp tục tăng lên và thủy ngân bắt đầu bị bốc hơi ion hóa. Ở giai đoạn này bóng đèn phát ra ánh sáng màu hơi xanh do tông màu xanh của hơi thủy ngân.
+ Áp suất và nhiệt độ hơi thủy ngân tiếp tục trăng cho đến khi đủ điều kiện để natri bay hơi. Ở trạng thái ion hóa, các hơi trong ống hồ quang sẽ phát ra ánh sáng màu khác nhau, kết hợp màu xanh của hơi thủy ngân và phát ra màu vàng tinh khiết của natri, ánh sáng bóng đèn được chuyển dần sang màu cam. Tới khi natri bốc hơi hoàn toàn thì bóng đèn đạt được độ sáng tối đa.

LỊCH SỬ BÓNG ĐÈN CAO ÁP NATRI

Năm 1930 bóng đèn hơi natri đã bắt đầu được giới thiệu, đây là loại bóng đèn phóng khí sodium áp suất thấp, mặc dù chúng có hiệu suất phát quang khá cao nhưng lại tạo ra thứ ánh sáng vàng vọt cường độ thấp với độ kết xuất màu cực kém nên không được được chào đón rộng rãi.

Lúc này người ta cũng đã biết được rằng nếu tăng được áp suất hơi sodium trong ống hồ quang thì ánh sáng phát ra sẽ có chất lượng tốt hơn nhiều. Tuy nhiên, vấn đề chính của giai đoạn đó là họ chưa thể tìm được loại vật liệu bền vững nào có thể chịu được áp suất cao, chịu được nhiệt độ cao và chịu được ăn mòn của sodium.

Năm 1955 Robert L.Coble (làm việc tại General Electric Lab gần Schenectady New York) đã phát triển được một loại vật liệu được mới gọi là Lucalox, đây là vật liệu oxít nhôm thiêu kết rất bền vững với sự ăn mòn của natri ở nhiệt độ cao và áp suất cao.

Năm 1964 bóng đèn cao áp natri phiên bản thương mại lần đầu tiên được ra đời nhờ vào kết quả nghiên cứu của ba nhà khoa học Louden, Schmidt và Homonnay (làm việc tại một trung tâm nghiên cứu của General Electric ở Cleveland) vì họ đã chế tạo được ống hồ quang bằng vật liệu Lucalox và lắp các điện cực đặc biệt vào bên trong ống.

Năm 1980 các kỹ sư của General Electric đã có nhiều cải tiến hơn để tăng hiệu suất phát quang cũng như tuổi thọ làm việc của bóng đèn này.

Ngay nay bóng đèn cao áp natri đang mất dần vị thế cạnh tranh bởi sự ra đời của nguồn sáng LED có quá nhiều ưu điểm và trong tương lai rất gần nó sẽ bị thay thế hoàn toàn bởi nguồn sáng LED.