В наше время появилось довольно много различных дуговых ламп высокого давления. Но наиболее высоким коэффициентом полезного действия среди них отличается ДНаТ, т. е. дуговая натриевая трубчатая лампа. Ее устройство практически схоже с ДРЛ – дуговой ртутной, только свечение намного ярче, она более экономична и долговечна. Мощность ДНаТ может составлять от 30 Вт до 1 кВт в зависимости от того, в какой сфере она будет использована.

Что же касается срока ее службы, то он составляет около 25 тыс. часов – мало какой из световых приборов может таким похвастаться. Но о преимуществах позже. Сейчас имеет смысл рассмотреть схему питания подобной газоразрядной лампы. Ведь хотя подобный источник света в чем-то схож по устройству с ДРЛ, все же в подключении его есть свои особенности.

Принцип и схема подключения

Помимо индуктивного дросселя, ограничивающего силу тока дуги, в схему ПРА или ЭПРА (электронного пускорегулирующего аппарата) включено ИЗУ – импульсное зажигающее устройство. Именно оно отвечает за создание импульсов, имеющих напряжение в несколько тыс. вольт.

Если обратить внимание на схемы подключения натриевой лампы, то можно заметить, что есть два варианта того, как подключить лампу ДНаТ. Во втором случае приборы освещения подключаются через 3-контактное импульсное зажигающее устройство, хотя большой роли это не играет. А вот в первой схеме показано включение ДНаТ с конденсатором. Делается это для того, чтобы сгладить напряжение, поступающее на ДНаТ, и тем самым увеличить ее срок службы. Подключение ДНаТ-светильников к дросселю необходимо осуществлять последовательно, а ИЗУ с осветительным прибором должны быть параллельно соединенными. При этом именно фаза, а не ноль идет на лампочку через индуктивный дроссель.

К тому же номинальная мощность ПРА (или ЭПРА), подключенного к осветительному прибору, должна совпадать с тем же параметром натриевой лампы.

Очень важен при монтаже схемы следующий момент. Не стоит игнорировать помеченные контакты. Если на него должен подключаться ноль – не нужно бросать туда фазу, и наоборот. Конечно, лампа зажжется, но срок службы как лампы, так и пускорегулирующего аппарата от этого значительно снизится.

Плюсы и минусы ламп ДНаТ

Подобные натриевые лампы имеют несколько основных преимуществ:

• Очень высок коэффициент полезного действия.
• Световой поток от подобного осветительного прибора достаточно стабилен.
• Сила этого потока высока и составляет около 150 люмен/ватт.
• Долговечность в полтора раза больше, чем у других подобных ей ламп.
• оптимальна, свечение приятного золотистого оттенка.
• Прекрасно работает даже в туман или снегопад.

• Практически идеальна в качестве фитолампы, т. к. излучение от ДНаТ активно помогает росту растений.
• Эти световые приборы хорошо показывают себя в работе при разнице температур от -60 до +40 градусов Цельсия.

Но, естественно, ни один прибор не обходится без недостатков – идеальных изделий не бывает. Основных минусов 5:

• Эти лампы крайне взрывоопасны.
• Внутри присутствуют тяжелые металлы.
• Требуется продолжительное время на розжиг (порой до 10 мин).
• При использовании в качестве фитолампы она не подойдет для выращивания редиса, лука и салата, т. к. они являются нецветущими.
• При необходимости подключить ДНаТ большей мощности (к примеру, ДНаТ 250 или ДНаТ 400) необходимо дополнительное охлаждение осветительного прибора.

Принцип работы

Строение, как уже упоминалось, очень похоже на ДРЛ наличием стеклянной колбы, внутри которой расположена трубка или горелка. Только вот стекло для изготовления трубки в ДНаТ использовать не получится (как в ДРЛ) по причине очень высокой температуры горения натрия. Для этого используется специальный материал – поликристаллическая окись алюминия. Только такой материал позволит пропускать 90% свечения и при этом будет устойчив к парам натрия.

Для изготовления электродов используют молибден. Световая отдача таких ламп увеличивается при помощи ксенона или ртути, ну а для облегчения запуска в натриевом осветительном приборе присутствует аргон.

Внутри колбы создан вакуум для поддержания ее целостности, т. к. при работе дуговая натриевая трубчатая лампа разогревается до 1 400 градусов Цельсия. Естественно, при работе лампы сложно предотвратить попадание воздуха через отверстия, но на этот случай предусмотрены специальные прокладки.

После подачи высоковольтного импульсного тока посредством ИЗУ в ДНаТ образуется электрическая дуга, разогревающая трубку. Происходит это в течение 6–9 минут, после чего натриевая лампа разгорается в полную силу. Так что принципы работы ДНаТ и ДРЛ практически совершенно одинаковы.

Некоторые неисправности

Как и любые газоразрядные лампы, натриевые со временем могут начать мигать. К примеру, световой прибор, разогревшись, вдруг гаснет, периодически повторяя это действие. Необходимо произвести замену лампы, а если это не поможет – есть смысл замерить напряжение в сети. Вполне возможно, что оно слишком низкое, и его не хватает на поддержание нормального горения натрия.

Бывает, что подобное происходит нечасто – тогда возможен плохой контакт или скачок напряжения. Ну а еще одна из возможных причин – это межвитковое замыкание. Лечится такое только заменой дросселя. При условии, что лампа новая и пускорегулирующий аппарат в порядке, необходимо просто подождать, пока ДНаТ разработается. Обычно на это уходит 2–3 часа.

Если слышен треск импульсного зажигающего устройства, а осветительный прибор не зажигается вовсе – причина, скорее всего, в обрыве провода с лампы на ИЗУ, либо ДНаТ и ЭПРА.

Имеет смысл осмотреть и соединения пускорегулирующего аппарата для натриевых ламп – такое происходит при их подгорании, а потому следует зачистить контакты, проверить проводку и снова попробовать ее зажечь.

Подведем итог

Дуговая натриевая трубчатая лампа уникальна в своем роде. Конечно, у нее есть недостатки, и главный – искажение цвета. И даже это поправимо, достаточно просто поднять светильник выше. Но все же минимальный расход электроэнергии, яркость и теплота свечения вкупе с ее долговечностью выводят ее в лидеры среди подобных осветительных приборов.

Конечно, кто-то может посетовать на сложное подключение и дороговизну, но это все окупается. Да и сложностей особых в монтаже схемы подключения лампы ДНаТ не наблюдается, подключить натриевую лампу сможет даже человек с малейшими навыками в электромонтаже.

Ну а для уличного освещения подобный осветительный прибор явно вне конкуренции, если, конечно, не принимать во внимание светодиодные фонари.

Лампы ДНаТ – это натриевые лампы в виде трубок, внутри которых находится газовый разряд. Источником света в газоразрядных лампах является испарение натрия. Эти лампы излучают яркий оранжевый цвет, что расценивается как минус, потому что качество цветопередачи неприемлемое. Натриевые лампы (НЛ) используются для освещения дорог, мостов или площадей на производстве, но только при условии, что нет жестких требований к нормам освещения и его индексу. Лампы такого типа освещают в основном туннели, пешеходные переходы, т.е. те места, где всегда необходима контрастная видимость.

Как выглядит лампа ДНаТ

Применение

Эти лампы значительно превосходят обычные светильники и типовые газоразрядные лампы. Натриевые лампы ДНаТ в современном мире являются самыми экономичными и эффективными лампами. Есть широкий выбор мощностей (от 70 до 400 Вт), а это дает возможность потребителю выбрать требуемую лампу для конкретных целей.

Ярко-оранжевый свет лампы ДНаТ

Лампы ДНаТ имеют разделение на натриевые лампы низкого давления (НЛНД) и лампы высокого давления (НЛВД). Их разность предполагает применение этих ламп в различных узкоспециальных областях.

НЛНД

Первые НЛНД начали применять около 80 лет назад. В Советском Союзе эти лампы в серию вошли не сразу, т.к. были ртутные газоразрядные, и нужды в НЛНД не было.

К минусам этих ламп можно отнести то, что испарения натрия не могут долго контактировать с простым стеклом, поэтому в колбах ламп используется специальное боросиликатное стекло.

Наружная стеклянная колба создает вакуум, который играет роль термоса. Это необходимо для независимости натриевых ламп от внешней температуры. В современном мире эти лампы значительно уступают по популярности лампам НЛВД в силу того, что они обладают большей функциональностью и разновидностью характеристик.

НЛВД

Электрическая дуга в лампах высокого давления имеет слишком высокую температуру, поэтому для этих ламп используются трубки из алюминия, а точнее – его оксида. Эти трубки гарантируют защиту не только от испарения натрия, но и от повышенной температуры.

Лампы ДНаТ различной мощности

Такая прозрачная и химически устойчивая трубка вставляется во внешнюю колбу, которая изготовлена из специального стекла. В полости внешней колбы искусственно создается вакуум, и появляется эффект термоса.

Разжигатель лампы высокого давления заполняют газовой смесью (буфером) разного состава, в который добавляется амальгам натрия. Так же есть особый вид НЛВД, заточенный под экологические нормы, в них отсутствует ртуть.

Когда срок службы такой лампы высокого давления подходит к концу, в лампе самопроизвольно варьируется спектр видимого излучения от светло-красного до темно-красного.

Если лампа начала светить нестандартным светом (обычно красный свет), значит ее пора менять.

В сравнении с лампами НЛНД цветопередача улучшена. Это происходит из-за того, что светоотдача лампы высокого давления 150 лм/Вт, а низкого давления – 200 лм/Вт.

Лампы НЛВД часто используют в промышленных цехах или теплицах для освещения и прогрессивного роста растений. Такое освещение позволяет растениям увеличивать приплод и расти почти весь год.

Такие лампы получили широкую известность не только благодаря растениеводству и промышленности. За счет широкого набора характеристик вполне реально подобрать необходимый светильник и для личных нужд. Например, из некоторых ламп делают настольные светильники. Их плюсы - это долговечность и хорошее освещение.

Устройство

Внешне лампа выглядит как самая обычная электрическая лампа. Отличие от других ламп заключается в том, что в стеклянном баллоне натриевой лампы присутствует разжигатель, который выглядит как трубка, выполненная в форме цилиндра из окиси алюминия – материал полностью чистый. Внутри трубка заполнена парами натрия, смешанного со ртутью. Тут же и зажигательный газ – ксенон. Дуга (электрический разряд) появляется в испарениях натрия высокого давления.

Эти лампы имеют в себе некоторое количество ртути, поэтому утилизировать такие лампы необходимо не в мусорный контейнер, а в специально обозначенное место.

Принцип работы

Тип работы и требование к источникам тока у НЛВД и типовых ДРЛ даже одинаковой мощности разные. Поэтому запитывание и работа от одних источников тока с одинаковыми ПРА (пускорегулирующими аппаратами) не допускается.

Разжигатель НЛВД не позволяет установку зажигающих электродов от ламп ДРЛ . Поэтому для розжига натриевой лампы обязательно нужен пробой межэлектродного пространства. Именно поэтому в состав пускорегулирующего аппарата включен ИЗУ (импульсно зажигающее устройство), выполненное в виде одного отдельного блока.

Импульсно зажигающее устройство

НЛВД, для работы которого требуется ИЗУ, имеет маркировку в виде латинской буквы «Е» в треугольнике.

Если замена ламп высокого давления на ДРЛ и наоборот необходима, то можно произвести замену, но на более маленькую мощность. Если необходимо заменить лампу ДРЛ мощностью 250 Вт, то вместо нее ставят ДНаС мощностью 210 Вт. Меньшая мощность лампы ДНаС 210 имеет в разы большую световую отдачу.

Для включения такой лампы в стандартной схеме включения ламп ДРЛ горелки наполняют специальной аргоновой (с элементами неона) смесью. Разница будет заметна лишь на фоне стандартных ламп ДНаТ, заполненных ксеноном.

Для улучшения конструкции используется металлическая проволока, которую накручивают на разжигатель (горелку) вплотную к стенкам. Это устройство называется «пусковой антенной» и увеличивает электрическую емкость, то есть снижает напряжение до пробоя.

Такие лампы имеют специальную маркировку на колбе в виде буквы «l».

Лампа содержит в себе ртуть, а это значит, что если она разбилась, необходимо срочно эвакуировать людей из помещения, где это произошло. Далее собрать осколки лампы, вымыть место удара, утилизировать тряпку, которой вытирали место удара, и проветрить помещение.

Цена

Лампы ДНаТ по цене превосходят своих конкурентов в несколько раз. Это обусловлено тем, что натриевые лампы имеет узкую специализацию по выбору мощности, цветовой отдаче и температуре. Например, лампа НЛВД, номинальная мощность которой 400 Вт, не заменима при освещении теплиц, хотя она сразу же вносит ограничения по удаленности от растения (лампа мощностью 400 Вт должна быть не ближе полуметра от живого растения). В отличие от светильников и других газоразрядных ламп выбор мощности является основным критерием при покупке лампы НЛВД.

Цена такой лампы (в сборе в отдельном корпусе) начинается от 2 тысяч рублей. Цена на светильники другого типа ниже минимум в два с половиной раза. Несмотря на высокую цену такой лампы, ее основной плюс – длительный срок службы, до 25 тысяч часов, покрывает остальные минусы.

Лампа в корпусе прожектора

Где купить

Найти в продаже натриевую лампу довольно просто. Почти любой большой магазин, торгующий светотехникой, имеет на складе несколько видов разных ламп НЛВД и НЛНД. Если покупатель не нашел подходящую по характеристикам лампу, всегда можно оформить заказ на покупку. Не стоит покупать лампы в магазинах, не дающих длительную гарантию, потому что такие лампы рассчитаны на длительный срок работы, и в случае заводского брака деньги за товар вернуть не получится.

Одними из лучших производителей, хорошо себя зарекомендовавшими, являются российская фирма «Рефлакс» и компания «SYLWANIA».

Лампа ДНаТ производства компании SYLWANIA

Как подключить

Подключение таких ламп требует специальных знаний (особенно при подключении промышленных ламп), поэтому лучше и надежнее обратиться к специалисту или в специализированную фирму.

Важной особенностью подключения лампы ДНаТ является то, что ее функциональность напрямую зависит от техники подключения и установки. Считается, что лампа должна быть установлена в горизонтальном положении, так как световой поток излучается в разные стороны. Горизонтальная установка дает гарантию правильного освещения, потому что с крытой стороны светильника установлен отражатель.

Для монтажа лампы в систему освещения нужен электромагнитный балласт для прогрева системы и нормального введения в работу. При введении системы в работу фаза идет на электромагнитный балласт, затем на ИЗУ, который кроме фазы имеет ноль. Только после этого подключается сама лампа. Вся эта система вмонтирована в систему освещения для того, чтобы не возникало стробоскопического эффекта, то есть чтобы лампа не моргала. Это не только защищает саму систему освещения, но и сохраняет ресурс работы лампы.

Сравнение ламп ДНаТ со светодиодными

Светодиодные лампы используются довольно давно и хорошо зарекомендовали себя на рынке. Поэтому при выборе лампы покупатель сравнивает ее с конкурентами.

В области светодиодных ламп совершенно недавно был совершен прорыв из-за получения некоторых новых свойств и характеристик светодиодов. Поэтому необходимо разобраться, в чем лучше, а в чем хуже основной конкурент натриевых ламп.

Современные технологии применения новейших материалов позволили повысить яркость простых светодиодов более чем в 22 раза. Поэтому при сравнении ламп ДНаТ и светодиодов в самом начале перевес идет в сторону светодиодов. У них большой коэффициент полезного действия (КПД), поэтому при подсчете затрат электроэнергии плюсы набирает светодиод. Также к плюсам светодиодов можно отнести устойчивость к перепадам температур и напряжения в разные стороны.

Однако при сравнении таких мощных светодиодов и обычных ламп ДНаТ, светодиоды проигрывают, как только увеличивается высота подвеса светильника. Это обусловлено тем, что светодиод в основном не освещает, а светится. Это исправляется в специальных лампах и в автомобильных фарах за счет направления светодиодов, но стоимость такой лампы сразу же уходит далеко за разумные пределы.

Еще один важный минус светодиодов по сравнению с газоразрядными лампами – это холодный свет. Именно поэтому светодиодными лампами нет смысла освещать теплицы. Именно из-за этих минусов, светодиоды не могут составить конкуренцию лампам ДНаТ.

Подключение. Видео

Представленное ниже видео рассказывает о том, как подключить лампу ДНАТ к сети с током.

Подводя итоги, можно сказать, что в современном мире нет конкурентов таким узкоспециализированным лампам. В ее активе такие плюсы, которые невозможно побить многим конкурентам.

Они характеризуются высокой передачей света и незначительным снижением световых потоков при длительной работе.

Часто натриевые лампы применяют для экономного освещения внешних объектов - улиц и строительных площадок, транспортных магистралей и тоннелей, архитектурных сооружений, вокзалов и аэропортов, других объектов, требующих контрастной видимости при любых погодных условиях. Кроме того, такие лампы находят широкое применение для освещения цветников и теплиц с растениями.

Дуговая натриевая трубчатая представляет собой стеклянный баллон, содержащий специальную «горелку» - цилиндрическую трубку с чистой закисью алюминия. Данная трубка заполнена парами натрия и ртути. Кроме того, эти лампы содержат пусковой газ - ксенон.

Различают их два вида - натриевые лампы высокого давления, которые позволяют получать монохромное излучение светло-оранжевого цвета, а также низкого давления, которые обеспечивают примерно 200лм/Вт, но характеризуются теплым цветным диапазоном.

Следует отметить, что натриевые лампы подключаются по-особому - с помощью специального пускорегулирующего аппарата и импульсно-воспалительного устройства, хотя некоторые производители выпускают такие лампы с пусковой антенной, которая имеет вид проволоки, что обвивается вокруг «горелки».

Если говорить о преимуществах натриевых ламп, то следует отметить следующие характеристики:

Высокая светоотдача;

Длительный период эксплуатации (до 32 тысяч часов);

Незначительное изменение при работе;

Экономичность применения;

Диапазон рабочих температур, который составляет -60 - +40 ° С.

Несмотря на перечисленные достоинства, натриевые лампы имеют определенные недостатки:

Могут применяться только тогда, когда не предъявляются высокие требования относительно хорошей цветопередачи. Кроме того, при длительной работе они меняют свой цветовой диапазон;

Эффективность данных ламп зависит от температуры окружающей среды - в холодную погоду они светят хуже;

Не являются экологическими, так как содержат соединения натрия с ртутью;

При эксплуатации проходит утечка атомов натрия, что требует использования монокристаллической разрядной трубки;

Для полного запуска данного вида ламп и установления стабильных световых характеристик должно пройти не менее 7 минут.

Учитывая такие особенности натриевых ламп, их лучше применять в случаях, когда требуется мощный и экономичный источник света, а правильная цветопередача не очень важна.

Стоит отметить, что мощность данных ламп должна подбираться в соответствии с их использованием. Так, для цветников, теплиц или питомников для растений лучше всего применять лампы на 150 или 250 Вт. Натриевые с мощностью более 400 Вт не применяются, так как они способны сжечь листки. При правильном применении данного источника света можно улучшить рост растений и интенсивно их выращивать в течение всего года.

Добавить сайт в закладки

Общая информация о натриевых лампах

Разряд в парах натрия в зависимости от их давления при работе лампы может излучать либо монохроматиче­ский, т. е. одноцветный, желтый свет, либо свет, содер­жащий лучи разных цветов и создающий вполне удов­летворительную цветопередачу. Различают натриевые лампы низкого и высокого давления.

Натриевые лампы низкого давле­ния

Конструкция натрие­вой лампы: к обоим концам U-образной трубки выполненной из специального боросиликатного стекла, устойчивого к воздействию паров натрия,впаяны оксидные электроды.

Трубка наполняется соответст­вующим количеством металлическо­го натрия и инертными газами - не­оном и аргоном. Разрядная трубка помещается в защитную рубашку из прозрачного стекла, обеспечиваю­щую тепловую изоляцию разрядной трубки от наружного воздуха и под­держание оптимальной температу­ры, при которой тепловые потери незначительны. В защитной рубаш­ке должен быть создан высокий ва­куум, так как от величины и под­держания в период работы лампы вакуума зависит КПД лампы. На конце наружной трубки укреплен цоколь, обычно штиф­товой, для присоединения к сети.

Сначала при зажигании натриевой лампы возникает разряд в неоне, и лампа начинает светиться красным светом. Под влиянием разряда в неоне разрядная трубка нагревается и натрий начинает плавиться (темпера­тура плавления натрия 98°С). Часть расплавленного натрия испаряется, и по мере повышения давления па­ров натрия в разрядной трубке лампа начинает светить­ся желтым светом. Процесс разгорания лампы продол­жается 10-15 мин.

Натриевые лампы относятся к наиболее экономич­ным из существующих источников света. На КПД лампы оказывает влияние ряд факторов: температура разрядной трубки, теплоизоляционные свойства защит­ной рубашки, давление газов-наполнителей и др. Для получения наибольшего КПД лампы температура раз­рядной трубки должна поддерживаться в пределах 270-280° С. При этом давление паров натрия составляет 4*10-3 мм рт. ст. Повышение и понижение температуры против оптимальной приводит к снижению КПД лам­пы.

Для сохранения температуры разрядной трубки на оптимальном уровне необходимо лучше изо­лировать разрядную трубку от окружающей атмосферы. Применяемые в отечественных лампах съемные защит­ные трубки не обеспечивают достаточной теплоизоляции, поэтому изготавливаемая нашей промышленностью лампа типа ДНА-140, мощностью 140 вт, имеет световую отдачу 80-85 лм/вт. Сейчас разрабатываются натриевые лам­пы, у которых защитная трубка представляет собой одно целое с разрядной трубкой.Такая кон­струкция лампы обеспечивает хорошую теплоизоляцию и вместе с усовершенствованием разрядной трубки пу­тем устройства на ней вмятин дает возможность поднять световую отдачу ламп до 110-130 лм/вт.

Давление неона или аргона должно быть не более 10 мм рт. ст., так как при более высоком их давлении может наблюдаться перемещение паров натрия в одну из сторон трубки. Это приводит к снижению КПД лампы. Для предотвращения перемещения натрия в лампе на трубке предусматриваются вмятины.
Срок службы лампы определяется качеством стекла, давлением наполняющих газов, конструкцией и мате­риалами электродов и др. Под воздействием горячего на­трия, особенно его паров, стекло подвергается сильной эрозии.

Натрий - сильный химический восстановитель, поэтому, соединяясь с составляющей основой стекла, кремниевой кислотой, он ее восстанавливает до кремния, и стекло чернеет. Кроме того, стекло поглощает аргон. В конце концов в разрядной трубке остается один неон, и лампа перестает зажигаться. Средний срок службы лампы составляет от 2 до 5 тыс. ч.

Лампа включается в сеть с помощью автотрансфор­матора с большим рассеянием, который обеспечивает получение необходимого для зажигания лампы высокого напряжения холостого хода и стабилизацию разряда.

Основной недостаток натриевых ламп низкого давления - одноцветность излучения, что не позволяет
использовать их для целей общего овещения в производственных условиях, из-за значительного искажения цвета предметов. Весьма эффективно приме­нение натриевых ламп для освещения, транспортных подъездных путей, автострад и в ряде случаев наружного ар­хитектурного освещения в городах. Отечественная промышленность выпускает натриевые лампы в ограни­ченном количестве.

Натриевые лампы высокого давле­ния

По внешнему виду они напомина­ют лампы типа ДРЛ. Внутри стеклян­ной колбы, имеющей эллиптическую или цилиндриче­скую форму, размещена разрядная трубка с двумя электродами и выводами, присоединенными к резьбо­вому цоколю. В отличие от натриевых ламп низкого давления эти лампы излучают приятный золотисто-бе­лый свет. Стекло не может быть использовано для изго­товления трубки натриевых ламп высокого давления вследствие очень сильного действия на него паров на­трия. В качестве материала для изготовления разряд­ной трубки применяется поликристаллическая окись алюминия (поликор).

Очень чистый порошок окиси алю­миния формуется в виде трубки и спекается при высо­кой температуре. Трубка из поликора пропускает до 90% видимого излучения и является весьма устойчивой к воздействию паров натрия. Для лампы мощностью 400 вт трубка имеет внутренний диаметр 7,5 мм и длину 80 мм. Вводы в разрядную трубку выполняются из мо­либдена. Электроды на концах этих трубок представ­ляют собой молибденовый керн с навитой на него спи­ралью из вольфрама.

Наряду с натрием в разрядную трубку вводятся аргон для облегчения зажигания разряда и ртуть для повышения световой отдачи лампы. В рабочем состоя­нии давление паров ртути составляет от 2 до 20 ат. В не­которых образцах ламп в трубку вводился ксенон при давлении 20 мм рт. ст., что увеличивает ее световую отдачу.

В отличие от натриевых ламп низкого давления в лампах высокого давления максимум световой отдачи имеет место при давлении паров натрия 200 мм рт. ст. Световая отдача составляет от 90 до 110 лм/вт, а срок службы 3-6 тыс. ч.

Для получения высоких световых параметров на­триевых ламп необходимо очень тщательно поддержи­вать тепловой режим. Поэтому воздух из наружной кол­бы удаляется, и там создается высокий вакуум. Лампа включается в сеть с последовательным индуктивным бал­ластом. Напряжение сети питания 240 в. Напряжение зажигания 1 800 в. Пускорегулирующий аппарат обеспе­чивает пик напряжения 2,5 кв при рабочем токе порядка 3 а. Время разгорания лампы не превышает 2-3 мин. Время охлаждения для повторного зажигания - 3 мин.

На световые и электрические параметры лампы практи­чески не оказывают влияния колебания температуры окружающей среды. Лампы могут эксплуатироваться в вертикальном и горизонтальном положениях.

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.