Натриевые лампы высокого давления. Натриевые лампы для растений в теплицах

Еще десяток лет назад натриевые лампы использовались для освещения дорог и улиц практически повсеместно. С появлением светодиодных источников света их стали применять несколько реже, но тем не менее сдавать свои позиции лампы ДНаТ не спешат. Что это за лампы и почему они уже не одно десятилетие держат первенство среди уличных осветителей? Сегодня мы постараемся это выяснить.

Даже сегодня старые добрые ДНаТ служат нам верой и правдой

Что такое ДНаТ и виды таких ламп

Лампы ДНаТ — это одна из разновидностей натриевых ламп высокого давления – НЛВД (англ. HPS Lamp — High-Pressure Sodium Lamp). ДНаТ — аббревиатура, расшифровка которой означает «Дуговая Натриевая Трубчатая». Существует еще несколько разновидностей приборов этого типа: ДНаМТ, ДнаЗ и ДНаС. Посмотрим, как они устроены и чем отличаются друг от друга.

Конструкция натриевой лампы

Конструктивно прибор представляет собой колбу, выполненную из специального изготовленного из оксида алюминия Al 2 O 3 стекла. В процессе работы колба разогревается до 1200 градусов Цельсия. Такое стекло не только выдерживает высокие температуры, но и способно противостоять разрушающему действию паров натрия.

В края колбы, которая называется горелкой, впаиваются два электрода. Сама она заполняется смесью буферных (инертных) газов с добавлением натриевой амальгамы: сплава натрия со ртутью. Дополнительно в буферные газы подмешивают ксенон, он обеспечивает более легкий старт лампочки. Горелка, в свою очередь, помещается в еще одну внешнюю колбу, выполненную из обычного термостойкого стекла. Обычно это тугоплавкое боросиликатное стекло. В колбе создается глубокий вакуум, а сама она снабжается цоколем того или иного типа для подключения к питающей сети.

Благодаря вакууму внешняя колба играет роль термоса, обеспечивающего нормальный пуск и работу натриевой горелки при низких температурах окружающей среды. Одновременно она уменьшает теплопотери, увеличивая КПД и ресурс прибора.

Устройство лампы ДНаТ

Самый распространенный цоколь, устанавливаемый на лампочки ДНаТ – резьбовой цоколь Эдисона. Для приборов небольшой мощности применяется Е27, для мощных осветителей – Е40. Тем не менее встречаются лампочки и с другими типами цоколей, а также двухцокольные.

ДНаТ с цоколем Е40 (слева) и двухцокольный софитный вариант

Иногда в одну внешнюю колбу устанавливаются две горелки. Это повышает мощность прибора без существенного увеличения его габаритов, а также несколько увеличивает КПД и срок службы устройства за счет меньших теплопотерь.

Лампочка ДНаТ с двумя горелками

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Задать вопрос эксперту

Справедливости ради стоит упомянуть о существовании натриевых лампочек низкого давления. Горелки таких устройств по конструкции напоминают хорошо знакомые тебе колбы люминесцентных лампочек. Их электроды представляют собой спирали, а пуск прибора осуществляется их разогревом.

Натриевая лампочка низкого давления

Как я отмечал выше, кроме ДНаТ, существуют еще несколько разновидностей натриевых осветительных приборов:

• ДнаЗ – с напыленным на часть внешней колбы зеркальным рефлектором, направляющим свет горелки в определенный сектор;

ДНаЗ имеет собственный рефлектор

• ДНаС – светорассеивающие. В этом приборе роль светорассеивателя исполняет специальный пигмент, нанесенный на внутреннюю поверхность внешней колбы. Спектр ламп ДНаС похож на дневной;

И внешне, и по излучаемому спектру ДНаС напоминает ртутный осветитель ДРЛ

• ДНаМТ – с матированной колбой. По сути, это аналог ДНаС, которая в настоящее время снята с производства. Предназначена для прямой замены ламп ДРЛ без ухудшения качества освещения.

Лампа ДНаМТ

Принцип действия

При подаче на электроды горелки питающего напряжения и одновременно высоковольтного импульса в колбе возникает тлеющий разряд, который начинает разогревать амальгаму натрия. По мере разогрева амальгама переходит в парообразное состояние, сопротивление газового промежутка в колбе уменьшается, и постепенно разряд переходит в дуговой – лампа разгорается.

Обычное время разогрева ДНаТ – 10-15 мин. При этом температура самой горелки достигает 1200, а внешней колбы – 250-300 градусов Цельсия. Чтобы разряд не перешел в неуправляемый дуговой, последовательно с лампой включается балласт. Под воздействием электрической дуги пары натрия начинают излучать видимый свет в желто-оранжевом спектре (резонансный спектр натрия). При этом светоотдача прибора составляет 150–200 лм/Вт в зависимости от мощности и типа прибора.

Спектр лампочки ДНаТ

Как запустить лампу ДНаТ

Как правильно подключить натриевую лампу ДНаТ к сети? Как видно из вышесказанного, на прибор недостаточно подать питающее напряжение: холодная горелка имеет большое сопротивление и просто не запустится. Для создания пускового высоковольтного импульса служит специальный узел – импульсное зажигающее устройство (ИЗУ).

После пуска лампочки ток через нее необходимо ограничивать. Этим занимается балласт: электромагнитный или электронный. Первый (ЭмПРА — электромагнитный пускорегулирующий аппарат) представляет собой дроссель — катушку с незамкнутым магнитопроводом. Второй (ЭПРА – электронный пускорегулирующий аппарат) является электронной схемой – ограничителем тока.

ЭмПРА (слева) и ЭПРА для осветительных приборов ДНаТ

Дроссель включается последовательно с лампочкой, ИЗУ – параллельно. Существует 2 типа ИЗУ – двухвыводной и трехвыводной. Первый более прост в подключении и меньше стоит, второй делает работу схемы более корректной. При использовании трехвыводного ИЗУ в момент пуска высоковольтный разряд подается только на лампу, а не на лампу + балласт, как в случае с двухвыводным устройством. Схема подключения осветителя с использованием обоих типов ИЗУ приведена ниже.

Схемы подключения лампы ДНаТ с использованием двух- и трехвыводного ИЗУ

Обрати внимание, что на схемах обозначены ноль и фаза. Балласт всегда включается в разрыв фазного провода. На ИЗУ тоже есть соответствующие обозначения, не забывай их соблюдать.

На зажигающих устройствах даже есть схема их подключения

Теперь по поводу конденсатора С, который обозначен на схеме штрихпунктиром. Он не является обязательным, но не будет лишним его поставить. Служит этот конденсатор для компенсации реактивной мощности и некоторого увеличения КПД схемы. Конденсатор должен быть неполярным бумажным и рассчитанным на напряжение не ниже 400 В. Его электрическая емкость зависит от мощности осветительного прибора. Для ДНаТ 250 Вт хватит 35 мкФ, для ДНаТ 400 Вт емкость нужно увеличить до 45 мкФ.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Для качественной и долговременной работы светильника мощность балласта должна соответствовать мощности лампы. Правило «чем больше, тем надежнее» тут не работает! ИЗУ выбирается таким, чтобы мощность осветителя укладывалась в диапазон, указанный на его (ИЗУ) корпусе.

И еще один совет. Устанавливай лампочку ДНаТ только в хлопчатобумажных перчатках или при помощи чистой тканевой салфетки. Дело в том, что колба прибора нагревается до 300 градусов. Оставленные тобой на колбе отпечатки пальцев сгорят, и образуется плохо проводящий тепло слой нагара. В результате произойдет локальный перегрев, и стекло лопнет. Если же ты или кто-то другой уже «захватали» лампочку, то протри ее салфеткой, смоченной спиртом.

Прибор можно выбросить из-за трещины, появившейся в результате локального перегрева грязного стекла

Условия утилизации

Горелка лампы ДНаТ содержит ксенон и сплав натрия со ртутью, поэтому выбрасывать прибор, как бытовые отходы, нельзя! Сгоревшие лампочки необходимо сдавать на специализированные пункты приемки. Кроме того, материалы горелки и колбы хоть и выглядят, как обычное стекло, имеют абсолютно другой химический состав. Попав в переработку с обычным стеклом, кварц и оксид алюминия просто испортят всю плавку.

Существует множество мест утилизации ртутьсодержащих приборов, но мы обычно не обращаем на них внимание

Согласно действующему законодательству (Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 № 354) обязанность по сбору перегоревших энергосберегающих ламп возложена также на управляющие компании, ТСЖ, ЖСК и т.  п. То есть на организации, которые занимаются обслуживанием жилого фонда. Причем при неисполнении обязанностей коммунальщикам грозит штраф от ста тысяч рублей и выше.

Технические характеристики и сравнение с аналогами

Я уже говорил, что лампочки типа ДНаТ упорно держат свои позиции и все еще широко используются, несмотря на появление новых типов источников освещения. Чем же они завоевали такую популярность? Сравним их основные характеристики со светодиодными и дуговыми ртутными лампами ДРЛ, которые ты наверняка видел в уличных фонарях.

Основные характеристики осветительных приборов ДНаТ, ДРЛ и светодиодных аналогов

	Паспортная мощность, Вт	Создаваемый световой поток, лм	Средний срок службы, ч
100	9 400	6 000
150	14 000	10 000
250	24 000	15 000
400	47 500	15 000
ДРЛ-125	125	6 000	12 000
ДРЛ-250	250	13 000	12 000
ДРЛ-400	400	24 000	15 000
Светодиодный аналог ДРЛ-125	40	2 500	10 000
Светодиодный аналог ДРЛ-250	80	5 000	10 000

Из таблички хорошо видно, что, потребляя 150 Вт, натриевая лампочка обеспечивает , что и ДРЛ мощностью 250 Вт. Единственным серьезным конкурентом натриевой лампы по экономичности является светодиодный светильник.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

5 000 лм светодиодного светильника могут конкурировать с 13 000 лм ДРЛ за счет создания светодиодами направленного светового потока, дающего необходимую освещенность перед прибором. Именно это и требуется от уличного светильника. В то же время ртутная лампа светит во все стороны.

Но, во-первых, мощные светодиоды стоят в десятки раз дороже упомянутой лампы. А, во-вторых, технология сверхъярких диодов не так отработана, как технология изготовления ДНаТ, насчитывающая почти сотню лет.

Если добавить сюда огромное количество производителей светодиодной продукции, то окажется, что поиск гарантированно качественного полупроводникового оборудования становится весьма проблематичным. Что касается хваленой долговечности светодиодов, то при такой большой мощности кристаллы быстро деградируют (теряют яркость). При этом ресурс диодного фонаря нередко становится даже меньше, чем ресурс фонаря с лампой ДНаТ.

Сфера применения

Своеобразный световой спектр лампочек ДНаТ, как оказалось, идеально подходит для освещения улиц и автодорог. Именно из-за своего спектра уличные осветители с ДНаТ еще десяток лет назад использовались во всем мире повсеместно.

Обладая противотуманным эффектом, желто-оранжевый свет обеспечивает хорошую видимость на дороге и не слепит водителя. Если учесть, что натриевые лампы самые экономичные среди газоразрядных приборов и тем более лампочек накаливания, нет ничего странного в том, что почти 100% автодорог освещалось именно ДНаТами.

Использование ламп ДНаТ для освещения улиц и автодорог

В последние годы светильники ДНаТ частично вытесняются светодиодными, но в уличном освещении происходит это куда медленнее и неохотнее, чем в быту.

Понравился спектр излучения ламп ДНаТ и растениям. Это определило еще одну область применения натриевых приборов: для подсветки растений в теплицах и местах, где солнечного освещения недостаточно. Ты наверняка видел теплицы, освещенные мягким желто-оранжевым светом, — это лампы ДНаТ.

Использование ламп ДНаТ в теплицах для освещения растений

Преимущества и недостатки

Как и любые другие осветительные приборы, светильники с лампами ДНаТ имеют свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести:

1. Высокая светоотдача . По этому параметру лампы ДНаТ занимают лидирующую позицию среди газоразрядных осветительных приборов, хотя и уступают светодиодным лампам.
2. Длительный срок службы . Наработка на отказ у ламп ДНаТ достигает 15 000 часов. Мощный светодиодный светильник с заявленной яркостью проработает столько же или ненамного больше.
3. Относительно низкая стоимость . Технология производства ламп не особо сложна и давно отлажена (лампе ДНаТ почти 100 лет!), а сам прибор не содержит дорогостоящих материалов. В этом плане светодиодные осветительные устройства катастрофически отстают от натриевых – они дороже в десятки раз.
4. Противотуманный эффект . Желто-оранжевый спектр, излучаемый лампами ДНаТ, плохо поглощается водой. Даже при дожде и сильном тумане качество освещения сохраняется на довольно высоком уровне.

Ты наверняка видел на автомобилях фары с желтым стеклом — это противотуманки. Они используют тот же принцип, но желто-оранжевый спектр создается не лампой, а светофильтром.

Что касается недостатков, то они весьма существенные:

1. Низкий . Лампа ДНаТ излучает свет в узком желто-оранжевом спектре. Цвет практически всех предметов в таком свете сильно искажается. Именно из-за низкого качества света натриевые лампы абсолютно не подходят для использования в жилых и производственных помещениях.
2. Высокий коэффициент пульсаций . При использовании электромагнитного балласта (дросселя) свет лампы ДНаТ пульсирует с удвоенной частотой сети. При этом коэффициент пульсаций может достигать 15-20%. При длительном нахождении под таким светом глаза у человека быстро устают. Проблема полностью решается использованием электронных балластов, но стоимость их нередко выше, чем стоимость самой лампы.
3. Высокая рабочая температура . В процессе работы температура лампы ДНаТ достигает 300 градусов, а пускорегулирующие элементы (в частности, дроссель) нагреваются до 100 градусов. Это не только грозит серьезными ожогами при случайном прикосновении, но и требует принятия специальных мер по пожаробезопасности.
4. Затрудненный пуск при низких температурах . Из-за конструктивных особенностей лампы ДНаТ тяжело запускаются при низких температурах окружающей среды. Эта проблема частично решается использованием наружной колбы с вакуумом, но тем не менее при сильном морозе лампа может не запуститься. По этой причине использование ламп ДНаТ в районах крайнего севера не рекомендуется.
5. Большое время розжига . После включения лампа едва светит и лишь постепенно по мере разогрева горелки разгорается. Для выхода на рабочий режим лампам ДНаТ нужно 10-15 мин. Не сразу запустится и только что выключенная горячая лампа: сначала колбе нужно остыть, а потом снова запуститься и разгореться.

Одним из осветительных приборов, используемых в системе освещения и нашедших широкое применение, являются натриевые лампы. Пары натрия размещаются внутри стеклянной колбы под низким давлением. Под действием электрического разряда, создается свечение ярко-желтого цвета, длина волны которого составляет 590 нм. Благодаря этому, натриевые лампочки обладают очень высокой световой отдачей. Максимальный эффект удалось получить после изобретения натриевых ламп с высоким давлением. Их принцип действия напоминает , а натрий используется, как светоизлучающая добавка.

Действие натриевых ламп

Горелки для натриевых ламп изготавливаются не из кварца, а из поликристаллической окиси алюминия, представляющей собой тонкостенную трубку, диаметром 5-9 мм. Такая конструкция связана с высокой химической активностью натрия и высокой температурой в разряде.

Вводы для тока представляют собой колпачки или диски, которые герметично впаиваются внутрь тонкостенных трубок. Сами электроды изготавливаются из вольфрама, активированного торием. Вся конструкция горелки во внутреннем пространстве колбы, где создан сильный вакуум. В колбу закачивается инертный газ в виде аргона или ксенона, а также, в небольшом количестве вводится сплав натрия и ртути.

В процессе работы лампы, стенки ее горелки нагреваются из-за воздействия тока разряда. При этом, происходит испарение натрия и ртути, давление их паров начинает расти, в результате чего, возникает свечение яркого желтого света. Трубочка-горелка практически без потерь пропускает свет через стекло, из-за чего и получается высокая светоотдача.

Где применяются натриевые лампы

При очень высокой световой отдаче, качество цветовой передачи натриевых лампочек находится на низком уровне. Это обстоятельство и определило их применение для и прочих площадей открытого типа. Натриевые лампочки все шире используются для освещения отдельных видов производственных помещений, где отсутствуют жесткие требования к цветовой передаче.

Данные виды ламп дают хороший эффект в освещении дорожного полотна, поскольку желтый свет хорошо различается водителями. Они имеют высокую термическую и химическую стойкость, позволяющую увеличить срок эксплуатации до 28,5 тысяч часов.

Кроме низкой цветовой передачи, натриевые лампы имеют недостаток в световом потоке с большой глубиной пульсаций. В течение всего срока эксплуатации, напряжение в лампочке начинает возрастать через каждые 1000 часов, приблизительно на два вольта. В результате, лампы в конце своей работы, просто перестают зажигаться.

Натриевые лампы высокого давления – одни из самых долговечных и эффективных источников света. Средняя продолжительности их рабочего времени превышает 25 тыс. часов.

Натриевые газоразрядные лампы зажигаются с помощью за 3-4 минуты. Их приятный желтый свет нашел свое применение в областях, где важна экономическая целесообразность – они освещают парки, дороги, памятники архитектуры. С развитием отрасли появились новые виды ламп с улучшенной цветопередачей и сфера их применения значительно расширилась.

Натриевые лампы очень популярны у садоводов, которые разводят растения в теплицах и оранжереях – в пасмурный день их теплый свет вполне может заменить солнечный, это повышает плодоносность растений.

Также важной особенностью использования является произвольное рабочее положение. Благодаря этому свойству трубчатые натриевые лампы с цоколем Е27 и Е40 широко используют на железных дорогах, трассах и в уличном освещении. С соответствующим ПРА в некоторых лампах производства компании возможно диммирование, регулировка яркости света. Прочная конструкция обеспечивает высокую устойчивость к вибрации и внешним воздействиям. Однако применение ламп несколько ограничивается в холодную погоду – их эффективность сильно зависит от температуры окружающей среды.

Лампы с цоколем Fc2 и RX7s применяются в светильниках закрытого типа и чаще всего используются для внутреннего освещения в выставочных и торговых помещениях. В течение всего срока службы световое излучение сохраняет большую интенсивность.

Для подсвечивания продуктов в мясных лавках, цветочных магазинах и пекарнях используют лампы с цоколем PG12-1 и GX12-1 , имеющие теплую цветовую температуру и хорошую светопередачу.

Форма одноцоколевых натриевых ламп может быть и эллипсовидной, с колбами из матового стекла, которое убирает слепящий эффект. Компания выпускает экземпляры со встроенным устройством зажигания, а также вариант NAV-E Plug-in для ртутного дросселя.

Еще один тип ламп – натриевые с двумя горелками и цоколем Е40 . Основное отличие от стандартных ламп подобного типа – это более длительный срок службы, так как при зажигании обычно загораются обе горелки, которые затем работают по очереди.

В нашем интернет-магазине www.сайт представлен широкий ассортимент дуговых натриевых ламп, вы легко найдёте лампу идеально подходящую под ваши требования её использования.

Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) являются одним из наиболее эффективных источников света и уже сегодня обладают световой отдачей до 160 лм/Вт при мощностях 30 - 1000 Вт, их срок службы может превышать 25 000 ч. Небольшие размеры светящегося тела и высокая яркость натриевых ламп высокого давления значительно расширяют возможности их применения в различных световых приборах с концентрированным светораспределением.

Как правило, натриевые лампы высокого давления эксплуатируются в комплекте с индуктивным или электронным балластом. Зажигание натриевых лампы высокого давления происходит с помощью специальных зажигающих устройств, выдающих импульсы до 6 кВ. Время разгорания ламп обычно составляет 3 - 5 минут.

К достоинствам современных натриевых ламп высокого давления можно отнести относительно небольшой спад светового потока в течение срока службы, который, например, для ламп мощностью 400 Вт составляет 10 - 20 % за 15 тыс. ч при 10-часовом цикле горения. У ламп, работающих с более частыми включениями, спад светового потока растет приблизительно на 25% при каждом двукратном сокращении цикла. Такое же соотношение справедливо и для расчета снижения срока службы.

Принято считать, что эти лампы находят применение там, гд е экономические показатели более важны, чем точное воспроизведение цвета. Их теплый желтый свет вполне подходит для освещения парков, торговых центров, дорог, а также, в некоторых случаях, для декоративного архитектурного освещения (Москва - яркий тому пример). Однако развитие этих источников света в последнее десятилетие привело к резкому расширению возможностей их применения благодаря появлению но вых видов, а также ламп малой мощности и ламп с улучшенной цветопередачей.

1. Натриевые лампы высокого давления с улучшенной цветопередачей

В настоящее время натриевые лампы высокого давления представляют практически самую эффективную группу разрядных источников света. Однако у стандартных натриевых ламп высокого давления имеется ряд недостатков, из которых, прежде всего, необходимо отметить явно ухудшенные цветопередающие свойства, характеризующиеся низким индексом цветопередачи (Ra = 25 - 28) и невысокой цветовой температурой (Тцв = 2000 - 2200 К).

Уширенные резонансные линии натрия обуславливают золотисто-желтый цвет излучения. Цветопередача натриевых ламп высокого давления считается удовлетворительной для наружного освещения, но недостаточной для внутреннего.

Улучшение цветовых характеристик натриевых ламп высокого давления идет, главным образом, благодаря повышению давления паров натрия в горелке при увеличении температуры холодной зоны или содержания натрия в амальгаме (амальгама - жидкий, полужидкий или твёрдый сплав металла с ртутью) , увеличению диаметра разрядной трубки, введению излучающих добавок, нанесению на внешнюю колбу люминофоров и интерференционных покрытий и питанию ламп импульсным током высокой частоты. Снижение световой отдачи компенсируется увеличением давления ксенона (т.е. уменьшением токопроводности плазмы).

Над проблемой улучшения спектрального состава излучения натриевых ламп высокого давления работают многие специалисты, и рядом зарубежных фирм уже выпускаются качественные лампы с улучшенными цветовыми параметрами. Так, в номенклатуре таких ведущих компаний как General Electric, Osram, Philips присутствует широкая группа натриевых ламп с улучшенными цветопередающими свойствами.

У подобных ламп с общим индексом цветопередачи Ra = 50 - 70 световая отдача ниже на 25 % и в два раза меньший срок службы по сравнению со стандартными вариантами. Стоит также отметить, что принципиальные параметры натриевых ламп высокого давления достаточно критичны к изменению напряжения питания. Так, при снижении питающего напряжения на 5 - 10% мощность, световой поток, Ra теряют от 5 до 30 % от своих номинальных значений, а при повышении напряжения резко падает срок службы.

Попытки найти экономичный аналог лампе накаливания привели к созданию нового поколения натриевых ламп. Сравнительно недавно появилось семейство натриевых ламп малой мощности с улучшенной цветопередачей. Фирма Philips представила серию ламп типа SDW мощностью 35 - 100 Вт с R a = 80 и цветностью излучения, близкой к цветности излучения ламп накаливания. Световая отдача лампы составляет 39 - 49 лм/Вт, а систему лампа - ПРА 32 - 41 лм/Вт. Такая лампа с успехом может применяться для создания декоративных световых акцентов в местах общественного пользования.

C ерия ламп фирмы OSRAM COLORSTAR DSX вместе с электронным ПРА POWERTRONIC PT DSX является абсолютно новой осветительной системой, позволяющей, используя одну и ту же лампу, изменять цветовую температуру. Изменение цветовой температуры с 2600 на 3000 К и обратно производится с помощью электронного ПРА со специальным переключателем. Это позволяет создавать для выставленных в витринах экспонатов световой интерьер, соответствующий времени суток или времени года. Лампы этой серии экологически безопасны, так как не содержат ртуть. Стоимость осветительной установки из таких комплектов в 5 - 6 раз выше аналогичной, состоящей и светильников с галогенными лампами накаливания.

Для наружного освещения разработана модифицированн версия системы COLORSTAR DSX - COLORSTAR DSX2. Вместе со специальным ПРА световой поток системы может быть уменьшен до 50% от номинального значения. Эта серия ламп также не содержит ртуть.

Натриевые лампы высокого давления малой мощности

Среди выпускаемых в настоящее время натриевых ламп высокого давления наибольшая доля приходится на лампы мощностью 250 и 400 Вт. При этих мощностях эффективность ламп считается максимальной. Однако в последнее время значительно возрос интерес к натриевым лампам высокого давления малой мощности из-за стремления к экономии электроэнергии при замене ламп накаливания на разрядные лампы малых мощностей во внутреннем освещении.

Минимальная мощность натриевых ламп высокого давления, достигнутая зарубежными фирмами, составляет 30 - 35 Вт. На Полтавском заводе газоразрядных ламп освоен выпуск маломощных натриевых ламп высокого давления мощностью 70, 100 и 150 Вт.

Трудности в создании маломощных натриевых ламп высокого давления связаны с переходом на малые токи и диаметры разрядных трубок, а также с увеличением относительной длины заэлектродных областей по сравнению с межэлектродным расстоянием, что приводит к очень высокой отзывчивости лампы на режим питания, на отклонения в конструктивных размерах разрядной трубки и качество материалов. Поэтому при производстве натриевых ламп высокого давления малой мощности возрастают требования к соблюдению допусков на геометрические размеры узлов разрядных трубок, к чистоте материалов и точности дозировки наполняющих элементов. Уже существуют принципиальные технологии, позволяющие освоить массовый выпуск этих экономичных, долговечных источников света.

Фирма OSRAM предлагает также серию маломощных ламп, не требующих зажигающего устройства (горелки содержат смесь Пеннинга). Однако их световая отдача на 14 - 15 % ниже, чем у стандартных ламп.

Одно из достоинств ламп, не требующих импульсного зажигающего устройства, - возможность их установки в светильники для ртутных ламп (при прочих необходимых условиях). Например, лампа NAV E 110 со световым потоком 8000 лм вполне взаимозаменяема со ртутной лампой типа ДРЛ-125> имеющей номинальный световой поток 6000 - 6500 лм. Подобные отечественные разработки давно применяются в нашей стране. В настоящее время ОАО ЛИСМА, например, выпускает лампы ДНаТ 210 и ДНаТ 360, предназначенные для прямой замены ДРЛ 250 и ДРЛ 400 соответственно.

Безртутные НЛВД

В последние годы во многих странах предпринимаются заметные усилия в области охраны окружающей среды. Одно направлений этих усилий - уменьшение или избежание одержания токсичных соединений тяжелых металлов (например, ртути) в готовых изделиях промышленного производства. Так, медицинские термометры, содержащие ртуть, постепенно заменяются безртутными.

Эта же тенденция широко распространяется в области технологий производства источников света. Содержание ртути в 40-ваттной люминесцентной лампе снизилось с 30 до 3 мг. Что касается натриевых ламп высокого давления, этот процесс идет не так быстро, в том числе и потому, что ртуть существенно увеличивает эффективность этих источников света, признаваемых сегодня наиболее экономичными.

Существующие и находящиеся в стадии разработки безртутные лампы, по-видимому, имеют большое будущее. Уже упомянутая серия ламп Osram COLORSTAR DSX не содержит ртуть, что является серьезным достижением фирмы. Однако эти лампы, вместе со специальными электронными ПРА, представляют собой системы специального назначения, в которых их эффективность и простота занимают не первое место.

Давно известна серия безртутных ламп Mercury Free фирмы Sylvania. Производитель обращает особое внимание на улучшенные цветопередающие свойства, сравнивая их со стандартными аналогами собственного производства.

Не так давно вышла в свет разработка инженеров фирмы Matsushita Electric (Япония), представляющая собой безртутную НЛВД с высокой цветопередачей, не требующую специального импульсного ПРА.

В конце срока службы у традиционной лампы цветность излучения приобретает розоватый оттенок, вследствие изменения соотношения содержания натрия и ртути в амальгаме. Этот оттенок производит не очень приятное впечатление, в отличие от желтоватого цвета опытной лампы при тех же условиях. С увеличением цветовой температуры Ra сначала растет до максимального уровня (при Г = 2500 К), затем падает.

Для уменьшения отклонения разработчики меняли давление ксенона и внутренний диаметр горелки. Были сделаны выводы, что отклонение от линии черного тела уменьшается при увеличении давления ксенона, однако при этом растет напряжение зажигания. При давлении 40 кПа напряжение зажигания около 2000 В, даже учитывая присутствие контура для его облегчения. При изменении внутреннего диаметра с 6 до 6,8 мм отклонение от линии черного тела уменьшается, однако падает световая отдача, что для поставленной задачи недопустимо.

Безртутная натриевая лампа с высоким Ra имеет практически такие же характеристики, как и ртутьсодержащий аналог. Безртутная лампа имеет в 1,3 раза больший срок службы.

Натриевые лампы высокого давления с двумя горелками

Появление в последнее время серийных образцов натриевых ламп высокого давления параллельно подключенными горелками у ряда ведущих производителей дает основания полагать, что это направление является перспективным, поскольку подобное решение не только способствует существенному увеличению срока службы ламп но и устраняет сложности мгновенного перезажигания, расширяет потенциальные возможности комбинирования горелок с различными мощностями, спектральными составами и т. п.

Несмотря на указанные солидные сроки службы, к вопросу о долговечности этих ламп нужно подходить осторожно. Срок службы такой такой лампы действительно удваивается лишь при том условии, что на протяжении жизни лампы горелки зажигаются попеременно. В противном случае, при окончании ресурса чаще работающая горелка начинает частично шунтировать вторую (это явление иногда называют электрической "течью"; при этом разреженный газ во внешней колбе пробивается напряжением поджигающих импульсов) и, следовательно, могут возникать сложности с ее зажиганием.

Японские инженеры (Toshiba Lighting & Technology предлагают оптимальное с их точки зрения решение, позволяющее исключить упомянутые явления в двухгорелочной лампе. Конструкция лампы содержит два зажигающих зонда, обеспечивающих зажигание той или иной горелки при подаче положительных или отрицательных импульсов. Балласты для таких ламп содержат две катушки, намотанные на сердечник. Схема достаточно проста и недорога. За счет указанной конструкции лампы горелки зажигаются попеременно. Попеременное зажигание горелок обеспечивает меньшее "старение" горелок и существенно увеличивает суммарное время их работы. Инженеры той же фирмы предлагают лампу со встроенным зажигающим устройством, не требующую сложной схемы управления.

Некоторые тенденции совершенствования натриевых ламп высокого давления

В каких же направлениях конструкторы и исследователи ищут эффективные решения для натриевых ламп высокого давления? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно прежде всего обратиться к явным недостаткам этих ламп, касающихся зрительного комфорта, простоты и необходимой электробезопасности конструкции. Среди них можно выделить несколько принципиальных: плохие цветопередающие свойства, повышенная пульсация светового потока, высокое напряжение зажигания и еще большее - перезажигания.

Судя по характеристикам ламп с высокими цветопередающими свойствами, разработчикам удалось приблизиться к оптимуму для этой группы источников света. Борьба с пульсацией излучения, достигающей у натриевых ламп высокого давления 70 - 80%, обычно осуществляется с помощью распространенных методов, таких как включение ламп в разные фазы сети (в многоламповых установках) и питание током повышенной частоты. Использование специальных электронных ПРА практически исключает эту проблему.

Импульсные зажигающие устройства (ИЗУ), эксплуатирующиеся в настоящее время с большинством комплектов НЛВД - ПРА, усложняют эксплуатацию ламп и удорожают комплект лампа-ПРА. Поджигающие импульсы ИЗУ негативно воздействуют на балласт и лампу, имеют место преждевременные отказы этих устройств. Поэтому разработчики ищут способы снижения напряжения зажигания, позволяющие отказаться от ИЗУ.

Проблема обеспечения мгновенного перезажигания обычно решается двумя способами. Можно использовать зажигающие Устройства, выдающие импульсы с повышенной амплитудой, или применять упомянутую лампу с двумя горелками, не требующую подобных устройств.

Срок службы у натриевых ламп считается наибольшим среди Разрядных источников света высокой интенсивности. Однако и в этой области конструкторы хотят достичь лучшего. Известно, Что срок службы и спад светового потока во время эксплуатации зависят от скорости ухода натрия из горелки. Уход натрия из разряда приводит к обогащению состава амальгамы ртутью и росту напряжения на лампе до тех пор (150 - 160 В) пока она не погаснет. Этой проблеме были посвящены многие исследования, разработки, патенты. Из наиболее удачных решений стоит отметить применяемый в серийных лампах амальгамный дозатор фирмы GE. Конструкция дозатора обеспечивает строго ограниченное поступление амальгамы натрия в разрядную трубку в течение всего срока службы лампы. В результате срок службы увеличивается, затемнение концов трубки уменьшается, и световой поток сохраняется почти постоянным (до 90% от начального).

Безусловно, исследование и совершенствование натриевых ламп высокого давления еще не окончены, и поэтому стоит ожидать новых, возможно неординарных решений в большом семействе этих перспективных источников света.

Использованы материалы книги "Энергосбережение в освещении". Под ред. проф. Ю. Б. Айзенберга.

Натриевые лампы считаются наиболее популярным источником света для освещения большого пространства. Это связано с тем, что лампы имеет высокую эффективность, длительный срок службы и неприхотливость к окружающей среде. Их можно наблюдать на большинстве уличных светильниках, характерное отличие – это желтый свет. Также натриевые лампы высокого давления имеют высокое соотношение цена-качество.

Принцип работы натриевых ламп

Во внешнем баллоне натриевых ламп располагается горелка, имеющая вид трубки, которая сделана из алюминиевой керамики и наполнена разреженным газом. В газе, промеж двух электродов, происходить создание электрической дуги. К горелке подаётся ртуть и натрий, а чтобы ограничивать ток подключается балласт.

Чтобы зажглась не разогретая натриевая лампа – напряжения сети будет мало. Для этого в работе присутствует импульсно зажигающее устройство, иначе говоря «ИЗУ». При включении лампы с помощью ИЗУ начинают генерироваться импульсы напряжения, которые составляют порядка нескольких тысяч вольт и позволяют создать дугу. Главный излучающий поток генерируют натриевые ионы, так как их свечение имеет явную желтую окраску.

Разогревание горелки происходит до 1300 градусов, из внешнего баллона выкачан воздух. Температура лампы всегда будет выше 100 градусов, даже у самых слабых моделей. По включению вся энергия тратится на то, чтобы разогреть горелку, соответственно выдавая слабый свет. В течение 15 минут световой поток выходит на максимальный уровень светоотдачи.

Классификация натриевых ламп

Существует два типа натриевых ламп:

НЛВД имеют следующие разновидности:

1. ДНаТ – дуговые натриевые источники света, выдающие мощное световое излучение.
2. ДНаЗ – имеет зеркальный отражающий слой на внутренней поверхности колбы. Выступает как встроенный отражатель, который способен увеличивать эффективность свечения. Считаются недостаточно мощными, если сравнивать с ДНаТ.
3. ДРИ и ДРИЗ – имеют оптимальный спектр для растений, имеют длительный срок службы и высокий КПД. Главный минус в высокой стоимости и индивидуальных комплектующих.

Преимущества натриевых ламп

Натриевые источники света имеют следующие преимущества:

• Срок службы до 25 000 часов;
• Обладают светоотдачей до 130 лм\Вт, падение происходит на 20% лишь в конце службы;
• Выдают свет комфортный для глаз;
• Подходят для большинства целей;
• Подходят для растениеводства.

Также они имеют свои недостатки:

1. Подключение и установка лампы сложна для новичков;
2. Для подключения в сеть требуется дополнительное оборудование ИЗУ и ПРА;
3. Длительное время разогрева;
4. Сильно нагреваются;
5. Во время работы издают звук;
6. Достаточно взрывоопасны. Нельзя допускать попадания капель воды, жира и следов от пальцев, пыли.

Натриевые лампы в садоводстве

Использование их в садоводстве связано с тем, что их спектр наиболее близок к солнечному свету. За счёт своего выделения тепла, натриевые лампы для растений могут без проблем поддерживать температуру в небольших теплицах без отопления, даже в холодное время года. Наиболее используемыми для этих целей являются натриевые светильники днат, которые завоевали свою устойчивую позицию даже за границей. Уже давно дуговые натриевые лампы считаются наиболее выгодным освещением для теплиц. Из-за того, что в натриевых источниках света отсутствует ультрафиолетовое излучение, они как нельзя лучше подходят для периода цветения. На вегетативном периоде их чередуют с другими источниками света.

Установка

Лучше всего использовать натриевые лампы высокого давления в специальных закрытых светильниках. Это связано с тем, что внутрь светильника можно уместить все комплектующие лампы. Не имеет разницы, в каком положении будет находиться лампочка, однако наиболее эффективная светоотдача достигается при горизонтальном положении. Исключением будут только натриевые лампы ДНаЗ.

Безопасность

Когда светильник собран самостоятельно, то требуется проверять, правильно ли соблюдена схема для его подключения. Как правило, на балласте нарисована схема как подключить. ИЗУ должен быть подключенный к цоколю как можно ближе, а максимально допустимой длиной является 1.5 м. Длина провода, соединяющего балласт с лампой должна быть не более метра. При любой непонятной ситуации следует проконсультироваться с продавцом или электриком, в противном случае может возникнуть вероятность пожара.

Строго запрещено трогать лампу руками, так как вы можете получить ожог.

Периодически следует стирать с лампы пыль, когда она отключена, так как пыль не только ухудшает светоотдачу, но и может спровоцировать взрыв лампочки. Также нельзя вкручивать лампочку в патрон, когда вся конструкция подключена к сети.

При использовании нлвд в теплицах или комнатных оранжереях следует организовать активное охлаждение, так как даже самые слабые натриевые лампы высокого давления разогреваются до температуры свыше 100 градусов. Для охлаждения используется водяное или воздушное охлаждение.

Вывод

Это отличный источник света, который много лет лидировал и не имел альтернатив. С большей доступностью светодиодов начали происходить споры, на тему эффективности того или иного источника освещения. Однако невзирая на мизерное превосходство в эффективности светодиодов, они имеют цену в несколько раз дороже комплекта для натриевого освещения.

Видео про натриевые лампы