4.4 저압 나트륨 램프 사용의 중요한 관점

저압 나트륨 램프의 광도특성은 명백하게 램프의 사용에 있어서 주 결정요소이다. 그러나 전기적인 그리고 다른 특성들도 역시 중요한 부분으로 작용한다. 이 부분에서는 저압 나트륨 램프 사용의 다음 측면들을 다룬다.

• 광도 특성
• 전기 장비

4.4.1 광도 특성

저압 나트륨 램프의 특성은 다음과 같다.
 

• 발광 효율이 높다.
• 단색 발광이다.
• 휘도가 낮다.
  

높은 발광 효율

인위적 발광 중 가장 높은 발광 효율은 저압 나트륨 램프를 색 연출이 별로 중요하지 않은 곳의 적용에 적합하게 한다. 특히 가로조명과 보안조명에 사용된다.

저압 나트륨 램프는 약 900∼130[W]에서 이용된다. 광속은 900∼26000[㏐]이다. 발광효율은 100∼200[㏐/W]이다

플레이트 8

시감도 곡선()과 저압 나트륨 램프의 스펙트럼 에너지 분포도 589와 589.6[nm]에서 저압 나트륨 방전의 두 개의 황색 파장의 선들이 최대 시감도 555[nm]에 근접하게 놓여 있다. 이 램프 타입의 고효율의 원인이다. 
 플레이트 9

흑백-자동차 불빛으로 신호등 색을 구별하는데는 문제가 없다.

저압 나트륨 램프로 조명한 자동차도로

플레이트 10

저압 나트륨 램프로 조명한 칼라 사진

칼라 차이는 단지 회색 대비인 것처럼 보인다.(칼라사진은 흑백사진처럼 보인다.)

플레이트 11 a

한 고압 수은 방전의 스펙트럼 에너지 분포도

수은 라인들과 연속체만 보여진다.

플레이트 11 b

고압 수은 램프의 스펙트럼 에너지 분포도

405, 436, 546 그리고 577/579 [nm]에 있는 일반적인 고압 수은 라인들에 첨가하여 외구에 공급된 형광 분말로부터 600[nm] 이상의 방사가 있다.

플레이트 11 c

한 혼합된(또는 자체 안정기가 있는) 램프의 스펙트럼 에너지 분포도

텅스텐 필라멘트의 많은 분포가 하나의 연속적인 스펙트럼으로 특히 긴 파장 부분에서 명백하게 보여진다.

저압나트륨등의 효율이 가장 좋게 나타난다.

Figure 4.21 다양한 형태의 방전 램프들에 대한 전력소모함수로 나타낸 발광효율곡선

(a) 저압 나트륨 램프
(b) 저압 수은 램프
(c) 고압 수은 램프
(d) 혼합된(또는 자체 안정기가 있는) 램프
(e) 메탈 헬라이트 램프
(f) 고압 나트륨 램프

Table 4.1 고압 수은 증기(HPMV) 또는 고암 나트륨 램프(HPS)와 저압 나트륨 램프(LPS)로 조명된 도로의 표면 밝기와 같은 효과를 얻기 위해 필요한 평균 표면 휘도의 비율

저압나트륨등보다 많은 값으로 나타난다.

단색성의 발광

색 인식을 불가능하게 하는 저압 나트륨 발광의 단색성은 왜 그것이 가로조명과 보안조명에 적합한가 하는 또 다른 이유이다.

당연히, 단색성의 발광은 색채의 편향을 가질 수 없다. 이 발광원에 의해 방사된 다른 파장들에 기인하는 상호 이동된 가시적인 이미지를 발생하는 것은 불가능하다. 사람 눈에 받아진 이 이미지들은 항상 뚜렷하고 깨끗하다. 이것은 시계가 아주 나빠진 악 기후조건에서 더 중요하다. 게다가, 실험들은 단색성의 나트륨 발광이 그것(단색성의 나트륨 발광)의 조명수준이 좀더 연속적인 스펙트럼을 가진 램프보다 더 높다는 느낌이 나게 한다. 10∼15% 적은 휘도의 나트륨 발광을 사용한 가시도는 그런 점에서 가로조명에 사용된 다른 램프들을 사용한 가시도와 동등하다.

나트륨 발광의 또 다른 이점은 움직이는 물체와 움직이지 않는 물체사이에 대비가 좀더 빨리 인지되어진다. 다양한 가로 조명 램프들 사이에서 그 차이는 중요하다. 장애물을 발견하는 능력은 도로교통안전을 좀더 빠르고 강하게 촉진한다.

저압 나트륨이 장애물을 더 빨리 발견할 수 있는 것으로 나타난다.

Figure 4.22 다양한 도로 조명을 위한 도로 휘도 의 함수로 나타낸 장애물 발견에 필요한 시간

(a) 저압 나트륨 램프
(b) 백열등
(c) 고압 수은 램프

조명되지 않은 교통 신호들 대신에, 자동차 자체 불빛은 그것들의 색상이 무엇인지 인지하는 것은 충분하다. 그 문제는 가로등의 경우에서 분명히 존재하지 않는다. 색상 인식은 보통의 가로조명에서 낮은 조명에서도 설득력이 거의 없다.

저 휘도

나트륨 방전의 낮은 증기 압력은 낮은 전압과 비교적 큰 램프용적으로 귀착된다. 따라서, 저압 나트륨 램프는 낮은 휘도 를 가진다. 눈부심에 대한 위험이 매우 작다는 것을 의미한다.

위에서 지적한 것처럼, 자동변압기는 저압 나트륨 램프들에 몇 년 동안 전류제한장치로 사용되어졌다. 다른 회로들은 최근 몇 년 동안 점점 더 사용이 늘어나게 되었다. 그러나, 저압 나트륨 램프들의 효율은 고주파 회로들의 적용에 의해 점점 증가되어지고 있다.

자동 누설 변압기

자동 누설 변압기는 2차 코일이 전류제한 요소로서도 동작하는 특별한 형태의 변압기이다. 변압기에 의해 발생된 높은 전압은 저압 나트륨 램프의 방전을 시작하는데 필요하다.

Figure 4.23 자동 누설변압기를 가진 저압 나트륨 램프의 회로 다이아그램

변압된(상승된) 주 전압은 파형 곡선이 경사가 크게 되어 있기 때문에 역시 램프의 암흑 주기를 짧게 하는 효과를 가지고 있다. 이것은 재 점화 전압을 좀더 빨리 이용할 수 있게 만든다. 자동 누설 변압기의 단점은 높은 개방회로 전압 때문에 보다 높은 와트손실이 있다는 것이다. 높은 와트 수는 무겁고 부피가 큰 안정기를 요구하게 된다. 보상 용량기와 같은 용량이고, 그것은 변압 비율 때문에 매우 커야만 한다. 어떤 다른 해법을 찾을 이유로 충분하다.

혼성회로

혼성회로는 앞부분에서 설명된 이점으로 전류의 빠른 제로 교차를 주기 위하여 설계되어졌다. 혼성회로는 유도성 부분이외에 용량기와 전자 점화장치를 포함한다.

Figure 4.24 전자 스타터를 가진 혼성 회로에서 저압 나트륨 램프의 회로도

자동 누설 변압기에 의한 혼성회로의 이점은 다음과 같다.
 

• 10∼30% 더 높은 시스템 효율
• 크기와 무게에서 50% 절감효과
• 주 전압 변화에 대하여 일정 와트 수 특성
• 수명이 다했을 때 무 '정류 효과'
• 냉각 시간이 없는 가열 재 점화
  

혼성회로는 램프전력을 결정하는 직렬 용량기가 없는 함수는 아닐 것이다. 정전용량 허용오차에 대한 요구는 높다. 용량기는 역시 전력요소를 보상한다.

작은 저압 나트륨 램프(18[W] 와 35[W])에 대하여 회로는 짧은 아크와 당연히 낮은 아크 전압 때문에 훨씬 단순해질 수 있다.

35[W]형은 본체에 병렬로 용량기를 조합한 간단한 쵸크(색류)코일로 동작되어진다. 전자점화장치는 방전을 시작할 때 요구된다. 한 탭의 쵸크에 대한 용랑기는 18[W] 램프를 시작하기에 충분하다, 그것의 전극들의 하나는 더 좋은 시작을 위하여 다른 (작은) 용량기을 통하여 인듐 산화물 층에 연결되었다. 램프 시작을 돕는 것 이외에, 첫 번째 용량기는 역시 회로에서 보상의 역할을 한다.

저압 나트륨 램프의 고 주파수(HF)-작용

더 높은 주파수의 사용으로 저압 나트륨 램프들의 효율을 증가시키는 것이 가능하다고 증명되어졌다. 더 높은 주파수들에서 저압 나트륨 방전에 대한 연구들은 발광효율은 25[㎑]에서 떨어진 후에, 50/60[㎐]에서보다 100[㎑] 위쪽으로부터 명백히 더 높아진다.

이 증가는 다음 두 효과의 결과이다.

? 아크 효율의 증가

? 전극 손실의 감소

후자의 효과는 더 높은 와트 수의 그것보다 더 낮은 와트의 램프들에서 더 뚜렷하다.

바꾸어 말하면, 사용할 수 있는 효과는 램프 전력의 상승에 따라 점차 감소한다.

Fig 4.25 주파수 함수와 같은 저압 나트륨 램프의 광도 효과

50/60[㎐], 25[㎑]와 400[㎑]에서 효율의 차이점은, 특히 25[㎑]에서 효율저하, 이들 주파수들에 대한 광속곡선을 비교할 때 명백하게 보여진다.

방전 램프의 광속은 일반적으로 램프 전류에 따른다. 50/60[㎐] 램프 전류는, 즉 광 출력, 매 주기마다 두 번씩 0이 된다. 약 25[㎑]에서 우리는 50/60[㎐]에서보다 제로로 교차하는 동안 비교적 더 긴 암흑주기를 본다.(알게 된다) 그래서 광속 역시 더 낮다. 그렇지만, 주파수가 점차적으로 증가함에 따라 암흑주기의 영향은 점점 더 감소될 것이다. 광속은 빠른 램프 전류 역전 리듬으로 보조를 맞추기는 분명히 불가능하다. 불꽃 방사는 그래서 불꽃 물결 없이 직류 상황에 접근한다.

이것은 저압 나트륨 램프의 발광효율을 좀더 개선하기 위한 새로운 가능성을 연다.

Fig 4.26 다양한 주파수의 함수로서 한 사이클내의 저압 나트륨 램프의 광속

   (a) 50[㎐]                               (b) 25[㎑]                          (c) 400[㎑]

4.5 저압 나트륨 램프들의 작용

이 장은 실제작업조건에서 저압 나트륨 램프들의 작용을 다룬다. 효율적인 사용은 만약 이 조건들이 고려되었을 때에만 가능하다. 다음 항목들은 우리가 특별히 주목할 가치가 있다.

? 램프들 주변의 영향 : 동작조건과 그것들의 결과

? 좋은 램프 작용을 관찰하는 규칙 : 사용에 대한 추천

? 있을 수 있는 결점, 제안 해법 : 고장수리

4.5.1. 동작조건과 중요성

여전히, 증기 압력은 방전에 대한 가장 중요한 파라미터(매개변수)이다. 증기 압력을 변화시키려는 모든 효과들은 램프가 광원으로서 작용하는 수단에 영향을 미칠 것이다. 전기적인 값의 변화는, 특히 램프 전력, 여기서 중요하다. 부가적으로, 충격과 진동 같은 기계적인 영향은 저압 나트륨 램프들의 차원의 관점에서 무시되어지지 않는다.

주 전압 변동

램프 전압과 램프 전류는 주 전압의 변화와 함께 변화한다는 사실은 감사하게도 램프 전력이 넓은 범위에 걸쳐서 실제로는 상수로 있게 한다. 이것은 광속 역시 상수라는 것을 의미한다.

Figure 4.27 램프전압(V), 램프전류(I), 램프전력(P) 그리고 저압 나트륨 램프의 주 전압의 함수와 같은 광속(Φ)

주 전압 강하

상기 사실은 주 전압 변동이 일반적으로 저압 나트륨 램프의 작동에 그리 심각한 문제를 주지 않는다는 것을 보여준다. 그렇지만, 공급 전압에서 매우 짧은 기간동안, 약 10[ms](반 사이클) 또는 그 미만, 갑작스런 10∼15[%] 급강하는 말썽을 가져올 수도 있다. 그 문제는 충분하지 않는 전압이 재 점화의 바로 그 순간에 이용되었을 때 나타난다. 다행스럽게도, 이 현상은 혼성회로와 안정기회로에서는 결코 나타나지 않는다.

문제는 자동 누설 변압기에서는 다르다. 요구된 재 점화 전압이 1/100[s]의 주기 또는 그 미만동안 공급되지 않는다면 저압 나트륨 램프의 어떤 비율은 소등될 것이다. 이 램프들은 정상적으로 다시 시작할 수 있는 지점에서 그때 냉각되어야만 한다. 작은 것들은 항상 바로 재시작 할 수 있지만 큰 것들은 몇 분 정도 걸릴 것이다. 부가적인 문제도 있다. 램프가 아직 시작되지 않는 한 변압기의 1차 권선을 통하여 또는 용량기를 통하여 아직까지도 보상 전류가 흐르는 것이다. 이 전류는 정상적인 동작 동안 세 번에 두 번이다.

설비는 이 부하에 대처할 수 있어야만 한다.

대기 온도

형광 램프와 다르게 방전관이 외기에 직접 노출되지 않기 때문에 저압 나트륨 램프의 대기 온도의 영향은 작다. 방전시작은 외부 온도 조건에 의해 영향받지 않는다. 방전 시작 문제는 -30[℃] 아래에서는 발생되지 않는다.

저압 나트륨 램프의 광속에 미치는 어떤 영향은 더 낮은 광 출력을 야기하는 극히 낮은 대기 온도가 관찰될 수도 있다.

대기 온도의 상한은 외구 때문에 150[℃]이다. 최대 온도는 또한 보조장치(점화장치, 안정기, 용량기)에 의해 결정되어진다. 점화장치에 허용되는 최대 온도는 사용된 반도체 때문에 70[℃]이다. 안정기 역시 자체에 표시된 온도한계(t_w)가 있다. 안정기는 만약 온도한계(t_w)를 초과하지 않았다면 평균 연속 10년 정도 사용되어 질 수 있다. 95[℃]의 최대 온도는 표시된 온도한계(t_w)를 지탱하지 못하는 안정기를 위해 고려되었다.

용량기는 -15[℃] 아래에서 더 낮은 용량을 가지고 85[℃]이상에서는 파괴될 수 있다. 그러므로 후자의 값(85[℃])은 항상 용량기 외부에 표시된 한계 값이다.

최대값은 대기온도와 작동 중의 온도증가의 합이다.

충격과 진동

저압 나트륨 램프들은, 아주 잘 제조되고 검사되었을지라도, 취약한 부분이 남아 있다. 주의를 기울여 다루어야만 되고 비정상적으로 열악한 조건에 잘 견디지 못한다. 저압 나트륨 램프들은, 물론, 어떤 큰 문제없이 일반적인 충격과 수송의 진동을 이겨낸다. 그래도 램프 수명의 차이는 설치 조건의 결과에 따라 결정될 것이다. 어떤 램프 기둥 구조는 반대로 램프 수명에 영향을 주는 진동을 발생시킬 수도 있다.

4.5.2. 사용시의 장점

적절한 구조가 저압 나트륨 램프 조명 시스템의 설치에 따른다는 것은 분명하다. 이것은 특별히 외부 장비와 연결하기 위한 도표와 생산한 제조업자에 의해 제공된 사용설명서를 포함한다. 그럼에도 불구하고, 조명 설치로부터 최상의 결과를 얻기 위하여 저압 나트륨 램프의 적절한 사용할 다소 많은 장소를 만드는 것은 확실히 유용하다.

조작 위치

허용된 조작위치는 저압 나트륨 램프의 사용에 대한 지시에서 아주 많이 발견되어진다. 아래에 주어진 이유 때문에 지시에 철저하게 따르는 젓은 중요하다.

실내 온도에서 액체상태인 나트륨은 램프를 제조하는 동안 방전관에서 움푹 들어간 곳까지 고르게 분포되어져야 한다는 것은 위에서 설명되었다. 방전관을 따라서 고르게 빛을 내는데 필요한 이 고른 분포는 램프가 한 각도가 된다면 교란되어질 수 있다. 액체 나트륨은 운반에 의해 발생하는 충격과 진동 같은 기계적인 영향에 의해 바뀌어질 수 있다. 액체 나트륨의 고르지 못한 분포 때문에 나트륨 증기 압력은 역시 고르지 않다, 그리고 이것은 스스로 보강하려는 경향의 효과이다. 최대 20°의 편향을 가지는 수평위치가 큰 형태의 것에 명기되어야만 하는 이유이다.

이것의 또 다른 이유는 '나트륨이 전극 뒤에 있게 된다'는 저압 나트륨 램프 고유의 불리한 효과의 가능성 때문이다. 예를 들면 액화 같은 현상 때문에 만약 나트륨이 전극 뒤로 들어간다면 전극 feed-through가 발생하게되고 점화가 방해받게 될 것이다. 이런 이유 때문에, 수직 위치에서 사용이 허락된 작은 램프들도 캡이 위로 가도록 해야만 한다. 요즈음에는 feed-through 방지기능이 있는 저압 나트륨 램프가 이용되고 있다.

나트륨의 램프동작 중에는 증발되어 증기 상태이고 정지되어 있을 때에는 액체상태이다. 이것은 램프가 냉각되어 온도가 내려갈 때도 마찬가지 경우가 된다. 그러므로 저압 나트륨 램프는 많은 조심해서 취급해야하고 아직 완전히 추워지지 않았다고 하더라도 수평위치에서 이동되어져야한다. 그렇지 않다면 나트륨은 내부에서 기계적으로 움직이게 될 것이다.

열 전달

전류가 흐르는 모든 요소들은 열을 발생할 것이다. 이 결과로 생긴 온도 상승은 제품의 성질에 따르는 어떤 값을 초과해서는 안된다. 좋은 열 전달은 디자인과 어떤 회로 요소의 구성에서 고려해야할 것 중의 하나이다. 일반적으로 이것은 저압 나트륨 램프회로에 사용된 구성요소의 설치에 큰 문제를 나타내지는 않을 것이다. 램프기둥의 끝 부분에 일반적으로 설치하는 것은 유리한 조건을 제공한다. 그렇다 하더라도, 좋은 열 전달에 대한 몇 가지 일반적인 규칙이 있다.
 

• 열 발생 물질인 안정기의 설치는 안정기로부터 열 전달을 증가시킨다.
• 가장 열이 많이 나는 항상 요소는 게일 높은 위치에 두어야 한다. 위에서 아래로의 순서는 다음과 같다.
• 안정기, 용량기, 점화장치, 터미널 블록
• 에어 갭을 두어 자연 환기를 제공하라.
• 뜨거운 요소에서 찬 요소로의 열 유도를 저지하라

공진 제거는 S.4.2, 퓨즈와 케이블에 따른 과부하의 방지는 S.4.3과 S.4.4를 참조하시오.

4.5.3 고장 수리 체크리스트

설치와 그것의 구성요소에 모든 주의를 다 했을지라도 결코 완벽하게 제거되어 질 수는 없다. 다음 체크리스트는 가장 일반적인 문제의 원인과 조치법을 제공한다.

a. 램프 전화 실패
 

b. 짧은 램프 수명
 

c. 램프 깜빡임
 

d. 램프의 적색 변이
 

램프 회로에서 점검하는 요소들은 제조회사에서 제공된 출판물이나 지침서를 참조하는 것이 현명하다.

4.6 저압 나트륨 램프의 안전 문제

램프에 존재하는 나트륨 원자는 나트륨 수산화물이나 수고 가스를 형성하기 위하여 물과 맹렬하게 반응하고, 반응이 매우 빠르게 일어나는 곳이 있다면 점화될 것이다. 저압 나트륨 램프를 사용하려면 이것을 알아내야만 한다. 특히 주의가 사용된 램프의 배치에서 요구된다. 그래야 아무 피해가 없을 것이다.

4.6.1 저압 나트륨 램프의 사용에 대한 안전한 측정

각 램프는 운송이나 저장할 때 물과 접촉하는 것을 막기 위하여 방수종이에 쌓여져야 한다.

조명장치로 동작하고 있는 동안일지라도 램프 파손이 완전히 제외될 수는 없다. 이것은 물과 빗물 사이의 접촉의 위험성을 포함한다. 그러나 나트륨이 미량이고 가연성 물질과 직접적인 접근이 없으면 자유로운 수소가 점화된다고 할지라도 어떤 문제도 두려워할 필요가 없다.

폭팔 위험이 있는 응용 영역에서의 사용은 예외이다. 이 상황에서 저압 나트륨 램프의 동작은 매우 현명하지 못하다. 폭팔 시험 조명장치로의 사용은 충분한 방호조치도 제공되지 않는다.

램프를 교체할 동안 부주의에 의한 램프파손은 항상 가능성이 있다.

4.6.2. 저압 나트륨 램프의 배치

다음 측정들은 램프의 배치를 위하여 행해져야 한다. 그래야 이송할 동안이나 파손의 모든 위험이 배제된다.
 

• 열려진 공간에서 작업하고 방호안경과 나트륨 수산화물과 유리파편 방호복을 착용하라.
• 동시에 20개 이상의 램프를 파괴하지 말아라.
• 넓은 곳에 램프를 놓고 금속 용기를 건조시키고 금속 막대로 깨뜨려라.
• 반정도 찰 때까지 물과 안전 거리를 두고 용기를 채워라.
• 반응이 사라질 때까지 몇 분 정도 기다리고, 그때 조심해서 나트륨 잿물을 처리하라.
• 남아있는 물질, 유리 금속 지지물, 램프캡 등을 보통의 방법으로 폐기하라.
• 저압 나트륨 램프는 만약 올바르게 다루어진다면 안전하다. 수반되는 위험은 성냥불에 닿는 것보다 더 큰 위험은 아니다.

4.6.3. 저압 나트륨 램프와 환경

자연환경에 해로운 것은 없는 것으로 알려져 있다. 위험한 모든 화학적 원소들은 단지 해롭지 않은 화합물을 발생할 뿐이고, 유리에 달려있다.

4.7. 램프 수명

매일 사용하는 모든 물건들과 같이 저압 나트륨 램프는 써서 닳게 된다. 노화가 동작되고 있는 동안 발생하고, 램프의 유효성을 줄이고, 결국 사용하지 못하게 될 것이다. 전자는 광도의 감소이고 후자는 점화 실패이다. 이 현상을 발생한 램프 자동에서 고유의 진행일 뿐만 아니라 램프 동작을 위해서 만들어진 조건하에서 발생한 것과 같은 외부 영향에 의해서이다. 영화를 완료하기 위하여, 경제적인 고려 역시 램프 사용 연한이 얼마나 될 것인가를 결정하는데 중요하다.

이 문제에 대한 일반적인 의견은 2.2 절에서 다루었다. 이 장에서는 저압 나트륨 램프의 동작 수명만을 다룰 것이다. 너무 자세하지 않게, 설계하고 조명 설치에 가능하면 많은 정보를 각 램프의 사용자에게 제공한다. 광도 감소에 대한 정확한 자료와 특별한 램프 형태의 수명에 대하여 사용자는 제조회사의 간행물에서 알아보아야 한다.

4.7.1 루멘 유지

저압 나트륨 램프의 루멘 출력 점차적인 하락은 다른 전기 발광원에서 발생하는 것과 마찬가지로 많은 사용시간의 결과이다. 주된 원인은 램프의 동작동안 관 유리의 전도의 감소이다. 이것에 대한 이유중의 하나는 나트륨 흡수 때문에 발생하는 유리의 변색이다. 또 다른 하나는 벽 내부의 방전관에 증발된 전극 재료의 퇴적물 같이 관 벽을 통한 빛의 방사를 방해하는 검게 변하는 현상이다. 다행스럽게도 이 검게 변하는 현상은 저압 나트륨 램프에서 전극과 인접한 부분 주위로 국한된다. 실제로 대부분의 램프들이 그렇다.

Figure 4.28 저압 나트륨 램프의 루멘 유지 곡선

검게 변하는 현상의 원인의 하나는 반복되는 램프 시작이다. 이 광도의 감소는 더 많은 전력소모 그래서 더 높은 광속을 야기하는 램프 전압의 상승에 의해 확실하게 보상되어진다.

저압 나트륨 램프의 광도 감소는 이 영향에 감사하게도 비교적 작다. 그리고 다른 램프의 경우보다 사용연한의 결정에서 그다지 중요한 부분이 아니다.

시작 전압 상승

저압 나트륨 램프는 차가운 상태에서 시작된다. 즉 전극은 예열되어 있지 않다. 이것은 각 시작에서 그들의 방사체 부분을 잃는다는 것을 의미한다. 물론 이것은 전극의 디자인에 고려되어져야되지만, 그것은 결국 다 써버렸다고 말할지 않을 수 없다. 이용할 수 있는 전압이 더 이상 충분하지 않을 때까지 시작 전압은 방사체의 결함에 따라 증가한다. 램프는 점등되지 않을 것이다. 수명이 다한 것이다. 보조 가스의 구성이 아르곤의 감소에 따라 변화한다면 같은 현상이 나타난다.

정류 효과

전구를 사용하는 동안에 방사체 물질의 증발은 두 전극의 특성을 변화시킨다. 이것은 결국 상당한 직류를 야기할 수 있는 정유 효과를 유도한다. 이 램프로부터 안정기를 너무 뜨겁지 않게 막기 위하여 캡에 있는 모넬메탈 선 퓨즈가 설비되어진다. 너무 높은 전류는 이 퓨즈를 녹여버리고 램프는 동작하지 않게 된다.

4.7.3 초기 실패

자연 노화 과정으로부터 설명할 수 있는 것보다 더 이른 램프와 같은 조기 실패는 역시 저압 나트륨 램프 중에서 발생한다. 예로는 회로와 유리의 변형, 특별히 가까운 밀봉된 납에서 차단을 유도하는 용접결함이다

Figure 4.29 저압 나트륨 램프의 잔존 곡선

어떤 초기 실패는 특별히 가로조명에서는 성가신 것일 것이다. 다행스럽게도 초기 상태에서의 램프 실패의 비율은 매우 적다. 공장에서의 수명 시험 결과는 겨우 수 퍼센트 정도라는 것을 보여준다. 더 큰 실패의 부분은 처음 2000시간 사용 내에서 발견되어진다. 경험은 실패 비율이 수송, 기후, 바람과 같은 모든 부분과 같은 실제 조작조건하에서 더 높게 될 수 있다는 것을 보여준다.

물론 수송 사고와 고의적 파괴에 따른 실패는 여기서 고려되지 않았다.

4.7.4 조작 조건과 램프 수명

높은 램프 전류는 전극 재료의 더 빠른 소모를 야기한다. 전극에 더 높은 전류, 충전된 입자의 더 강한 충격은 그렇게 될 것이고 그리고 그것은 물질을 감소시키는 것이다. 높은 램프 전류는 너무 놓은 주 전압은 물론 부적합한 조정이나 안정기의 결선의 결과일 것이다. 너무 높은 램프 전류의 결과는 짧은 램프 수명뿐만 아니라 더 큰 광도 감소이다.

스위칭 주파수

스위칭 주파수 역시 저압 나트륨 램프의 수명에 어떤 영향을 가져온다.

램프에서 나트륨 증기압은 시작하는 순간에는 작다 그리고 정상 동작 레벨로 점차 증가할 뿐이다. 이 안정화 과정은 전극에 불리하게 작용한다. 가로조명의 스위칭 주파수는 어떤 많은 진동에 노출되지 않기 때문에 그것의 램프 수명의 영향은 제한되어질 것이다.

4.7.5. 경제적 측면

램프의 사용할 수 있는 동작시간을 결정하는 것은 조명설비의 사용 비용을 배가시키는 것이다. 우리가 사용 비용과 사용할 수 있는 수명사이의 관계를 판단하기를 원한다면 우리는 무엇보다도 먼저 조명설비에 포함되는 비용들에 대한 총체적인 지식을 가져야만 한다.

조명 설비의 비용

우리는 비용을 초기 비용과 총비용으로 세분할 수 있다.

초기 비용의 구성요소
 

• 램프, 안정기, 발광체, 기둥, 케이블에 요구되는 원가
• 설치비용(임금과 재료비)
  

총비용
 

• 투자에 따른 감가상각
• 에너지 비용
• 램프 교체 비용
• 램프 교체와 청소, 설치 유지보수의 임금
  

설치에 대한 초기 투자와 그 후에 감가상각에 대한 평가절하 이외에도 되풀이되는 에너지 비용과 가장 중요한 부분인 주기적인 램프교체비용(재료와 임금)이다.

경제성 또는 사용 수명

램프의 사용 수명을 결정하는 두 가지 방법이 있다.