Натриевая газоразрядная лампа

Типы натриевых ламп

ДНаТ – дуговая натриевая лампа трубчатая. ДНаС – дуговые натриевые в светорассеивающей колбе. В настоящее время уже не выпускаются. Предназначались для замены ДРЛ. Имели почти похожее строение с лампами ДРЛ, но применялись другие материал. ДНаМТ – дуговые натриевые матированные. Если честно, не знаю, и не задумывался, кому может потребоваться матовое покрытие лампы (именно поэтому еще ни разу не встречал ее в продаже), но существуют и такие. ДНаЗ – зеркальные. О них уже была речь выше. Встречаются редко и в основном больше подходят для аграрной отрасли.

В заключение хочется отметить включение этих ламп. К сожалению, замена лампы ДРЛ на ДНаТ просто поменяв лампу, невозможна. У них разные технологии поджига. Лампу ДНаТ требуется зажигать высоким напряжением (около 6000 вольт), в отличие от ДРЛ, которой хватает обычного сетевого напряжения.

Поэтому для ДНаТ используются специальные импульсные зажигающие устройства (ИЗУ).

Более того, для них желательно иметь балласт с пометкой, что он может использоваться для натриевых ламп. Существуют балласты как для ртутных, ртутных и натриевых и только натриевых ламп. Последние два вида для натриевых ламп подходят, первый нет

Опять же, для ламп ДРЛ не сильно важно, если вы используете более мощный балласт, к примеру на 400 ватт для лампы ДРЛ-250, то для натриевых ламп подобное вызовет сокращение срока службы. Если вы решите собирать схему сами, то учтите, что существует возможность поражения высоким напряжением от ИЗУ

Все провода (в отличие от ДРЛ, где провода от балласта до лампы может достигать 10 метров, а в некоторых случаях и более), кроме питающего схему, не должны превышать одного метра. Натриевые лампы так же, как и ДРЛ, довольно долго выходят на рабочий режим (до 10 минут), хотя процесс запуска «горячей» лампы происходит более быстро, нежели ДРЛ, но натриевую лампу, так же, не рекомендуется часто включать и выключать. Натриевая лампа более чувствительна к напряжению сети. При пониженном напряжении она может выключаться (гаснуть), при повышенном – сокращается срок службы. Ну вот, пожалуй, и хватит для знакомства с очередным изобретением человечества. Удачных вам творений!

Ключевые особенности разрядных натриевых ламп

Считается, что натриевые лампочки обладают самой большой светоотдачей, что предполагает наличие внушительного КПД. Изделия характеризуются, помимо прочего, долгим сроком службы. В период эксплуатации светоотдача снижается незначительно. Рабочие параметры (ламп высокого давления) мало зависят от температуры окружающей среды (перегрев исключается правильно реализованной конструкцией). Натриевые лампочки востребованы для освещения улиц. Присутствуют серьёзные недостатки:

1. Не слишком достоверная цветопередача (значения коэффициента – 25). Это долго считалось основным ограничением для применения разрядных ламп в быту. Крайне плохо выглядит при подобном освещении человеческая кожа.
2. Разряду в парах натрия присуща глубокая пульсация, что приводит к быстрому утомлению зрения. Эффект мерцания вреден для нервной системы и ряда аспектов человеческого здоровья. Упомянутое явление объясняется полной безынерционностью дуги в парах натрия – свечение повторяет закон приложенного напряжения (в сети обычно синусоида частоты 50 Гц).
3. По мере расходования ресурса жизни потребляемая мощность натриевой лампы постепенно растёт и повышается на 40% относительно первоначальной.
4. Пускорегулирующий аппарат натриевых ламп громоздкий (занимает много места) и характеризуется большими потерями (до 60% от полной расходуемой энергии).
5. Наличие пускового дросселя предопределяет низкий коэффициент передачи мощности (до 0,35). Что требует наличия солидного блока компенсирующих конденсаторов для устранения реактивной части.

Осветительное устройство

Перечисленное объясняет применение натриевых лампочек преимущественно для ночного освещения, в особенности, нежилых объектов: цехов, складов, железнодорожных станций. Дополнительно – для хранилищ, дорожных магистралей, архитектурных сооружений. Жёлтый свет натриевой лампы низкого давления позволяет человеку различать детали при сравнительно низкой интенсивности излучения, превосходно проходит сквозь туман в плохих погодных условиях. Указанная специфика делает возможным создание на основе описанных приборов множества сигнальных установок.

Часть приведённых выше недостатков удаётся устранить применением электронных балластов инверторного типа. Этим снижается энергопотребление, по причине отсутствия пускового дросселя коэффициент мощности достигает 0,95. Разумеется, масса электронного балласта невелика. Это известно человеку, знающему о преимуществах светодиодных и разрядных ламп с эдисоновской резьбой Е27. Вся электроника здесь умещается в цоколе.

Срок службы натриевых лампочек повышенного давления колеблется в пределах 12 – 28 тысяч часов. Это конкурентоспособные значения, в пересчёте на трудодни составляет 4 – 9,5 лет. Постепенно падение напряжения на лампах увеличивается со скоростью 1 – 5 В ежегодно. Что становится причиной, провоцирующей отказ.

Колба ламп низкого давления обычно цилиндрическая. У изделий высокого давления – иногда грибовидная с внутренним отражателем или эллипсоидная. В последнем случае спектры свечения градируются по мощности: для её средних величин давление в колбе максимальное, объясняя упомянутое деление. На спектральные характеристики влияет сетевое напряжение (если не используется электронный балласт). Критичен срок службы и к амплитуде: увеличение или снижение вольтажа лишь на 5% приводит к резкому старению изделия.

Для рядовых потребителей представляют интерес лампы с улучшенной цветопередачей. Соответствующий коэффициент изделий достигает 83, что признано прекрасным показателем. К примеру, для светодиодных лампочек типичными значениями считаются 70 и более. Последние массово применяются в быту, мало отыщется желающих на такие параметры жаловаться. А учитывая экономичность натриевых лампочек, полагаем, приборы станут достойным конкурентом для прочих семейств осветительных приборов.

Работа лампы

Натриевые лампы высокого давления

В газовую смесь, помимо натриевых, добавляют пары ртути и снижающего напряжение розжига (до 2-4 кВ) ксенона. Давление в колбе находится в пределах от 4 до 14 кПа. Несложно заметить, что, согласно общей классификации разрядных ламп, указанный диапазон относится к низкому давлению.Для натриевых ламп выше 14 кПа указанный параметр не поднимается. Диапазон 4 – 14 кПа выносится в разряд сильного давления.

Максимум эффективности лежит в районе 10 кПа. Парциальное давление натриевых паров составляет десятую или двадцатую долю от общего. Прочее приходится на ртуть и ксенон. Давление последнего (в холодном виде) составляет 2,6 кПа. Если для снижения напряжения розжига применять смесь неона и аргона, световая отдача натриевой лампы снижается на четверть.

В спектре натриевых ламп повышенного давления, помимо D линий, отмечается активность в сине-зелёной части спектра. За счёт чего даваемый оттенок не жёлтый, а золотисто-белый (цветовая температура в теплом промежутке – 2000 К). Индекс цветопередачи (максимален при 2500 К) возможно повысить увеличением парциального давления паров натрия и диаметра колбы. Одновременно почти вдвое снижается световая отдача, уменьшается срок службы. Происходит повышение цветовой температуры. Ввиду описанных выше негативных результатов на такие меры идут редко.

В качестве материала колбы используется алюминиевая керамика. Обычное силикатное стекло непригодно, пары натрия под действием немалой температуры вступают тогда в химическую реакцию. Образуемые соединения устойчивы, и колба ощутимо чернеет уже через несколько минут после начала работы изделия. Изменения необратимы, под действием сильного давления присутствует вероятность полного разрушения стекла.

Поликристаллическая керамика и трубчатый монокристалл при толщинах стенки от 0,5 до 1 мм одинаково устойчивы к действию агрессивной среды до температуры 1600 К, с некоторым запасом относительно оптимальной точки. Керамика обнаруживает достойный коэффициент пропускания излучения в видимом диапазоне, занимающий 30% потребляемой натриевой лампой энергии.

Запредельные температуры требуют специальной конструкции вводов. Изготавливаемые из ниобия с малой (1%) примесью циркония они герметизируются на входе в колбу особым стеклоцементом (способным выдержать указанные агрессивные условия). Столь изощрённый по составу сплав выбран неспроста. Конструкторы изыскали материал, коэффициент теплового расширения которого близок к керамике. В результате удаётся избежать деформаций на стыках и швах. Та же идея используется в металлических оконных рамах. Известно, что коэффициент теплового расширения алюминия близок к значениям стекла.

Натриевым лампам повышенного давления присуща инерционность. При первом зажигании свет жёлтый и монохроматический. Постепенно изделие выходит на режим с одновременным расширением излучаемого спектра. Для повторного розжига дуги газ остывает, отнимая 2-3 мин. Чтобы не превысить рабочих температур, требуется исключить отражение излучения на колбу. В противном случае натриевая лампа выходит из строя от перегрева.

Где можно встретить

Поскольку технические характеристики натриевых лампочек не очень подходят для работы в условиях дома, то максимальное применение они нашли в системе уличного освещения. Для их подключения используется специальная схема, позволяющая использование таких источников света в наружной подсветке. Они применяются для освещения:

• городских улиц и придомовых территорий;
• площадей, парков и скверов;
• автомагистралей, транспортных пересечений, а также пешеходных переходов и зон;

Подсветка ДНАТ автомагистрали

• туннелей, вокзалов, аэропортов, спортивных сооружений;
• архитектурных зданий и строительных площадок;
• складских и производственных помещений.

С помощью натриевых лампочек можно создать следующие типы освещений:

• общее;
• рабочее;
• художественное;
• акцентирующее;
• дополнительное.

Несмотря на некоторые недостатки в своей работе, натриевые источники света заняли достаточно внушительную нишу уличного освещения и не намерены уступать ее другим лампочкам.

Особенности строения

Натриевые газоразрядные лампы, используемые часто для наружного типа подсветки, приставляют собой современный источник света, который появился в результате попытки модернизации ламп накаливания. В качестве светящегося тела здесь используются пары натрия. Такие лампы еще имеют аббревиатуру ДНАТ, что расшифровывается как «Дуговая Натриевая Трубчатая Лампа».

Строение ДНАТ

Из-за того, что натриевые газоразрядные лампы для создания газового разряда используют пары натрия, то светильники, в которые они вкручиваются, светят ярко-оранжевым оттенком. Этот свет отлично смотрится в качестве уличного типа освещения. Поэтому в светильники наружного освещения улиц и дворов все чаще вставляют именно такие лампы, заменяя ими устаревшие ртутные газоразрядные источники света.
ДНАТ представляет собой эффективную разновидность источников света, поскольку в их характеристики входит высокая световая отдача. Натриевые лампы среди всех газоразрядных моделей характеризуются максимальными показателями светоотдачи, при этом качество светового потока со временем падает незначительно.
Натриевые лампы работают так:

внутри лампы имеют трубку — «горелку». Она изготовлена из алюминиевой керамики. Эта трубка заполняется разреженным газом (пары натрия, смешанные с ртутью);

• данная схема содержит пары ртути для того, чтобы ограничивать ток и используются как индуктивный балласт (электронный балласт);
• при прохождении электрического тока по лампочке, ее электрическая схема активируется и наблюдается создание электродуги между двух электродов. Между этими электродами в парообразном состоянии находится натрий.

Для зажигания холодной лампы ДНАТ напряжения сети будет недостаточно. В связи с этим натриевые лампочки принцип имеют определенный способ подключения. Для их подключения сегодня используют специальное импульсное зажигающее устройство (ИЗУ). Схема подключения будет рассмотрена ниже. ИЗУ, после подключения начинает генерировать импульсы напряжением. Эти импульсы могут достигать несколько тысяч вольт. При таком напряжении гарантированно возникнет электрическая дуга.

Свечение ДНАТ

Поскольку основной поток светового излучения генерируют ионы натрия, то натриевые лампы будут создавать световой поток характерного желтого цвета. Такой свет считается наиболее приемлемым для людей, так как он приближен к показателям естественного освещения.
Сразу же после возникновения и стабилизации дуги, такие лампы будут светить слабо, так как энергия станет расходоваться на нагревание горелки. По этой причине включенные светильники уличного типа вначале будут давать слабый свет, яркость которого будет нарастать по мере прогрева горелки. Примерно через 10 минут с начала работа осветительного прибора, яркость у натриевой лампы достигнет своего нормального уровня.

Технические параметры

Сегодня натриевые лампы часто используются для организации уличного типа освещения. Причем они могут вкручиваться как в обычные светильники, так и в консольные установки или фонари. Наиболее широкое применение они нашли именно в системе наружной подсветки.
К положительным моментам использования ДНАТ можно отнести:

• стабильное и яркое свечение, которое наблюдается на протяжении всего срока эксплуатации лампочки;
• возможность установки в различные светильники (например, консольные, фонари и т.д.);

Светильники уличного назначения с ДНАТ

• цвет излучения может быть как желтым, так и нейтрально-белого. Для изменения цвета свечения используют различные газовые смеси;
• снижение эксплуатационных затрат;
• такие изделия имеют достаточно продолжительный период службы, особенно если сравнивать их с лампами накаливания и галогеновыми источниками света;
• защита от УФ излучения;
• компактные размеры лампы, которые сочетаются с возможностью создания пучков высокой интенсивности.

Помимо этого следует знать, что натриевые лампы должны вкручиваться в те светильники, которые оснащены защитным стеклом, т.е. закрытого типа.
Для подсветки дома и помещений общественного назначения, такие лампочки практически не применяются по следующим негативным моментам, которые имеются в их работе:

• шум, который издают пускорегулирующая аппаратура;
• возможность появления эффекта мерцания;
• отсутствие возможности быстрого повторного включения. Для того, чтобы натриевая лампочка зажглась необходимо дождаться ее полного остывания;
• необходимость использования при подключении зажигающего устройства и балластов. Также здесь понадобятся токовые предохранители типа IEC1167.

Как видим, такие характеристики не приемлемы для системы домашнего освещения, но вполне сгоняться для уличной подсветки.