Alçak Basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar

Güncelleme 23/01/2024

Gaz deşarjlı lambalardan olan alçak basınçlı sodyum buharlı lambalar, ilk defa ticari olarak kullanılmaya başlandıkları 1932 yılından bu yana en verimli lambalar olma unvanını korumaktadırlar. Sokak lambalarından da hatırlanabileceği gibi belirgin bir sarı-turuncu ışık yayarlar ki bu, lambanın yapısındaki sodyumun ışık spektrumundan kaynaklanmaktadır.
Lambayı verimli kılan da bu tek renkli (monokromatik) ışıktır. Fakat bu rengin bir dezavantajı da vardır: alçak basınçlı sodyum buharlı lambaların ışığında renkleri ayırt etmek güçleşir; yani
renksel geriverimleri oldukça kötüdür. Bu tip lambalar; dış aydınlatmada, özellikle sokak ve otoyol aydınlatmasında yaygın olarak kullanılırlar. Geniş alanların aydınlatılmasında ve renksel geriverimden çok, görüş elde etmenin önemli olduğu yerlerde tercih edilirler. Ayrıca tek renkli ışığı, hareketi algılamaya daha elverişli olduğundan dolayı güvenlik uygulamalarında ve ışığının filtre edilerek yok edilmesi kolay olduğundan dolayı da gözlemevlerinin etrafındaki yerleşim yerlerinde kullanılmaktadırlar.

Görme hassasiyeti eğrisi ve alçak basınçlı sodyum buharlı lambanın ışık spektrumu.

Lambanın Verimi: Alçak basınçlı sodyum buharlı lambaların en göze çarpan özelliği, hiç kuşkusuz ki tüm lambalar içindeki en verimli lambalar olmalarıdır. Bir ışık kaynağının verimi, kaynağın giriş gücüne karşılık ne kadar görünür ışık ürettiğiyle ilgili bir kavramdır. Söz konusu olan bir lambanın verimi ise burada hem lambanın harcadığı ama ışığa dönüşmeyen mekanik veya kimyasal enerjiler, hem de üretilen ışığın da ne kadarının aydınlık sağlar (yani görünür) olduğu önem kazanır. Alçak basınçlı sodyum buharlı lambalara “en verimli lambalar” sıfatını kazandıran; içindeki sodyumun ışıdığı zaman yalnızca görünür, hem de insan gözünün en hassas olduğu (en iyi görebildiği) ışığı vermesidir. Bu durum, lambaya ait Şekil 1’deki ışık spektrumundan da rahatlıkla görülebilir. Farklı güç ve çeşitteki alçak basınçlı sodyum buharlı lambaların verimleri 100 ila 200 lümen/watt arasında değişmektedir; verim 200 lümen/watt’a kadar çıkmaktadır.

Lambanın Yapısı ve Çalışma Mekanizması

Genellikle SOX tipleri kullanılan bu lambaların iç yapısı Şekil 2’deki gibidir.la

Şekil 2: SOX tipi bir alçak basınçlı sodyum buharlı lambanın iç yapısı
Bu tip lambalarda optimum verimliliği sağlayabilmek için, sodyum buharı düşük basınçta (0,4 Pa) tutulmalıdır (1 atmosfer basıncı = 101 325 Pa). Bunun için de deşarj tüpü geniş boyutlardadır
ve böylece düşük sıcaklıkta çalışma sağlanmış olur. Doğrusal tipleri bulunsa da, iç hacmi arttırmak için deşarj tüpleri genellikle U şeklinde üretilir. Deşarj tüpünde metalik sodyumla beraber az miktarda neon bazlı bir gaz karışımı da bulunur (genellikle neon-argon karışımı). Bu gaz karışımı, lambanın çalışmaya başlaması ve sodyumun istenen düzeyde buharlaşarak ışıması için gerekli süreci başlatmak için gereklidir. Bu gaz karışımı, lambanın ilk çalışmasında gerekli olan gerilimin düşük olmasını sağlar. Lamba ilk enerjilendirildiğinde görülen kırmızı ışığı da,
sodyumun buharlaşarak ışımaya başlamasından önce etkileşime giren bu gaz karışımı (neon+argon) üretir.

Gaz karışımının kolaylaştırarak başlattığı ön deşarj olayı sonrası, deşarj tüpünün içinde bulunan katı haldeki metalik sodyum buharlaşmaya başlar. Düşük basıncın ve düşük gerilimin bulunduğu
bu ortamda sodyumun buharlaşarak lambaya asıl rengini vermesi ve elektriksel büyüklüklerin beklenen değerlere ulaşması belli bir süre alır. Şartlara göre değişebilmekle birlikte bu süre, 10
dakika kadardır.
Lamba ilk enerjilendirildiğinde, düşük basınç ve oda sıcaklığındaki deşarj tüpünde bulunan asal gaz karışımı (neon+argon) ön deşarjı başlatır ve ışır (kırmızı renkte); fakat bu ışık lambanın
normal çalışmasında vereceği asıl ışık değildir. Bu ışıma ile ön deşarj başlamış olur ve deşarj tüpünün sıcaklığı giderek artar. Sıcaklık arttıkça sodyum buharlaşır, buhar halindeki sodyum da
ışık vermeye başlar (sarı-turuncu renk). Bu olaylar sonucunda; deşarj tüpünün sıcaklığı, sodyumun buharlaşarak ışık vermesi için en uygun (optimum) sıcaklık olan 260°C dolayına
kadar artar. Bundan sonra lamba, olması gereken sarı-turuncu rengi vermektedir ve bunun kaynağı buhar (gaz) haline gelmiş olan sodyumdur.
Diğer çoğu gaz deşarjlı lambada geçerli olduğu gibi, alçak basınçlı sodyum buharlı lambaların çalışması için de bazı yardımcı devre elemanlarına ihtiyaç duyulur. Bu yardımcı devre elemanı
ya balast+ignitör (ateşleyici), ya da bir kaçak akılı trafodur. Bu sayede ateşleme için gerekli olan daha yüksek miktardaki gerilim değeri elde edilmiş olur.

Çeşitleri : Alçak basınçlı sodyum buharlı lambalar, sıklıkla SOX olarak da anılırlar. Buradaki SO, sodyumu; X ise deşarj tüpünün içindeki metal oksit kaplamayı tanımlar. Bu metal oksit kaplamanın rolü, lambanın ürettiği az miktardaki kızılötesi ışınları (yani ısıyı) geri yansıtarak ısı kayıplarını azaltmak ve lambanın verimi arttırmaktır. Fakat, SOX’ten farklı alçak basınçlı
sodyum buharlı lamba çeşitleri de vardır (SO, SOI, SLI gibi).

SO: Ayrılabilir (Dewar-Jacket) tip,SOI: İntegral tip, SOX: Kızılötesi (infra-red) kaplamalı tip, SLI: Doğrusal (linear) tip alçak basınçlı sodyum buharlı lamba çeşitlerini tanımlar.

Güçleri ve Ömürleri : 10 W’tan 180 W’a kadar çeşitleri bulunabilen bu lambaların kullanım ömürleri 18 000 saate kadar çıkmaktadır. Pratikte her 2 yılda bir değiştirilmeleri gerektiği bilinmektedir.

Lambanın Artıları
* Çok verimli lambalardır,
* Geniş alanlarda kullanıma elverir güçtedirler,
* İlk çalışmalarında ısınmaları için 5-10 dakikalık bir süre gerekse de; kısa süreli bir enerji kesintisi veya gerilim düşmesi yaşanırsa, sonrasında çalışmaya kaldıkları yerden rahatlıkla devam ederler,
* LED veya akkor lambalardakinin aksine; kullanım ömürlerinin sonuna yaklaştıkça verdikleri ışık (lümen) miktarında bir düşme yaşanmaz,
* Cıva içermediklerinden ömürlerinin sonunda daha kolayca bertaraf edilebilirler.
Lambanın Eksileri
* Tüm lambalar içinde renksel geriverimi en kötü olanlardır,
* Lambanın içinde bulunan sodyum, hava ile temas ettiği zaman (örneğin lamba çöpte kırılırsa) yanabilen tehlikeli bir malzemedir.