Днат дуговая натриевая трубчатая лампа. Лампа ДНаТ: технические характеристики и подключение. Как это работает

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.

Натриевые лампы – осветительные устройства, использующие в качестве рабочего вещества металлические пары. В отличие от двух прочих классов разрядных приборов. К примеру, ртутные лампы используют разряд в газах, выделяют семейство осветительных приспособлений, где рабочим веществом становятся соединения металлов.

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:

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.
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).
По мере расходования ресурса жизни потребляемая мощность натриевой лампы постепенно растёт и повышается на 40% относительно первоначальной.
Пускорегулирующий аппарат натриевых ламп громоздкий (занимает много места) и характеризуется большими потерями (до 60% от полной расходуемой энергии).
Наличие пускового дросселя предопределяет низкий коэффициент передачи мощности (до 0,35). Что требует наличия солидного блока компенсирующих конденсаторов для устранения реактивной части.

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 . 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.

Принцип действия натриевых ламп

В герметичной колбе создаются условия для испарения натрия. Для получения света используют D-линии на волнах 589 и 589,6 нм. Натриевые лампы бывают высокого и низкого давления. Согласно общепринятой классификации это, соответственно, от 30000 до 1 млн. Па и от 0,1 до 10000 Па. Такое положение дело возникло на основе долгих исследований специфики разряда.

Установлено, что максимум светоотдачи отмечается при давлениях 0,2 и 10000 Па. Первые натриевые лампы, созданные в 1931 году Марселло Пирани, функционируют на первом экстремуме функции в пределах указанного интервала при плотности тока 0,1 — 0,5 А на квадратный сантиметр. Наиболее благоприятные условия для излучения света достигаются при температурах жидкой фазы в интервале 270 — 300 градусов Цельсия (температура цоколя, по крайней мере, вдвое ниже). Лампы, работающие при давлении 0,2 Па, эффективнее.

Натриевые лампы низкого давления

Лампы низкого давления чрезвычайно эффективны. Указанные выше длины волн становятся доминирующими, но далеко не единственными в спектре свечения. У ламп низкого давления большинство линий лежит в области чувствительности глаза. Это значит, свет максимально ярок. Иными словами лампы низкого давления обладают привлекательным КПД.

У лабораторных моделей коэффициент полезного действия достигает 50-60%. В результате световая отдача поднимается до 400 лм/Вт (теоретический предел для современного уровня технологии составляет 500 лм/Вт).

Для сравнения. Светодиодная лампочка EKF мощностью 9 Вт (аналог нити накала мощностью 75 Вт) отдаёт поток 830 лм. Цифра считается хорошим показателем энергосбережения. Хотя световая отдача, нетрудно догадаться, составляет «лишь» 92 лм/Вт. Становится понятно, сколь эффективны натриевые лампы низкого давления, изобретённые давно, в 1931 году.

На практике приходится идти на жертвы (на лампочки Philips по-прежнему хороши и достигают световой отдачи в 133-178 лм/Вт). Температура колбы поднимается до необходимых 270-300 градусов Цельсия за счёт специальных мер по теплоизоляции (превышением радиуса колбы над максимально эффективным) и некоторого увеличения рабочего тока до оптимального. Как результат, КПД реальных изделий, выпущенных для массовой продажи, не достигает указанных выше границ. Но остаётся повышенным, чтобы натриевые лампочки назвали энергосберегающими.

Теплоизоляцию иногда дополняют и иными мерами. Отражающая рубашка из полупроводниковых материалов пропускает наружу полезное излучение жёлтого цвета, но отражает внутрь инфракрасное. Температура внутри дополнительно повышается. Но конструкция натриевой лампы сложнее.

Розжиг дуги облегчается добавлением некоторого количества неона и аргона. Этим сильно снижается напряжение, развиваемое драйвером. По причине наличия примесей стекло колбы не поглощает аргон. Радиус лампы берётся чуть больше оптимального и составляет 15-25 мм. Оксидный катод обычно бифилярный или сиптерированный (спечённый из порошка). В качестве материала используется вольфрам, активированный щелочными (щёлочноземельными) металлами.

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.

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:

Высокая светоотдача . По этому параметру лампы ДНаТ занимают лидирующую позицию среди газоразрядных осветительных приборов, хотя и уступают светодиодным лампам.
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.
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.
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:

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.
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.
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.
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.
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.

Широкое применение нашли на данный момент натриевые лампы для освещения в тепличных условиях.

Эти элементы являются самыми экономичными при расходе электроэнергии. Так как освещение теплиц и парников требуется достаточно большое и на протяжении длительного времени, особенно если выращивать культуры в зимний период, то эти лампы с натриевой основой экономят деньги на тепле. Кроме использования для теплиц, их еще применяют для освещения улиц, тоннелей, парков, аэропортов, вокзалов и т.д. Натриевые лампы для растений являются очень необходимым элементом, без которого никак не обойдется огородник в обустройстве теплиц.

Несмотря на то что заменить естественный солнечный свет невозможно, натриевые лампы являются самыми подходящими аналогами.

Принцип действия и конструкция натриевой лампы для растений

Сокращенно натриевые светильники обозначаются так — ДнаТ. Расшифровывается как дуговая натриевая трубчатая лампа. Конструкция ее очень проста:

Стеклянный баллон содержит специальную горелку.
Горелка — это цилиндрическая разрядная труба.
Трубка состоит из чистой окиси алюминия.
В трубке находятся пары ртути и натрия, зажигающий газ — ксенон.
Дуга создается при помощи паров натрия и высокого давления.
Светильник излучает золотисто-белый или оранжевый цвет.

Принцип работы лампы для растений:

Для запуска устройства нужен пусковой аппарат электронный или электромагнитный балласт.
Также нужно импульсно-зажигающее устройство (ИЗУ).
Зажигающее устройство продается вместе с лампой в комплекте.
Современные лампы для теплиц могут быть без ИЗУ, для этого у них имеются антенны из проволоки, которая обвита вокруг горелки.

Вернуться к оглавлению

Характеристика натриевой лампы высокого давления (НЛВД)

Светоотдача равна в среднем 130 лм/Вт.
Срок службы 12 000-25 000 часов.
Это довольно-таки хорошие показатели, но есть и обратная сторона медали — это невозможность применения по некоторым ее характеристикам в случае, если нужен яркий свет. Натриевая лампа не дает такого результата. Цветопередача в натриевых изделиях невысокая, свет тусклый.
Время включения лампы для теплиц составляет не меньше 10 минут, что тоже не очень хорошо для растений, так как за 10 минут при низкой температуре они могут замерзнуть.
В холодную зиму температура воздуха в теплице ниже и лампы светят хуже, так как их работа прямо пропорционально связана с температурой воздуха.
Лампы высокого давления обладают высоким КПД — около 30 %.
Чем выше мощность натриевой лампы, тем выше световой поток, световая отдача и, соответственно, средняя продолжительность горения.
Цветопередачу можно улучшить с помощью газовых смесей и люминесцирующих материалов.

Мощность лампы должна соответствовать сфере ее применения. Например, для освещения теплиц, для растений должны быть лампы с мощностью от 70 до 400 Вт. Если установить лампы мощнее. чем 400 Вт, то они могут сжечь овощи в теплице. Поэтому перед установкой нужно проконсультироваться у специалистов в магазине, где можно приобрести натриевую лампу.

Натриевые лампы высокого давления с малой мощностью как раз подходят для парников и теплиц в любое время года. Они имеют мощность от 250 до 400 Вт.

Такие лампы с малой мощностью в последнее время столкнулись с рядом трудностей. Причина этого такая:

Переход на малые токи.
Переход на малые диаметры разрядной трубки.
Увеличена относительная длина заэлектродных областей.

Последствия:

Высокая отзывчивость натриевых ламп к режиму питания.
Высокая отзывчивость на отклонения в конструктивных размерах трубки.
Высокая отзывчивость натриевой лампы к качеству материалов.

Виды натриевых ламп: низкого давления, высокого давления.

Производство натриевых ламп высокого давления приводит к:

Возрастанию требований по поводу соблюдения допуска на геометрические размеры узлов разрядной трубки.
Возрастают требования к чистоте материала для изготовления.
Возрастают требования к точности дозировок наполняющего элемента.

Вернуться к оглавлению

Натриевые лампы для растений высокого давления без содержания ртути

В последнее время во всем мире идет борьба за чистоту окружающей среды. Это связано с тем, что выбросы вредных веществ в атмосферу увеличиваются с каждым годом. Поэтому даже в производстве ламп существуют правила — изготавливать из элементов, не приносящих вред человечеству. Даже градусники для измерения тела начинают делать из материалов без применения ртути.

В люминесцентных лампах мощностью 40 Вт содержание ртути снижается от 30 до 3 мг. В натриевых изделиях исключить такой химический элемент, как ртуть, пока невозможно, так как этот металл помогает светильнику увеличить свою эффективность в подаче света.

Натриевая лампа для растений имеет такую особенность в ходе работы: при подходе срока службы к концу меняется яркость света, а также оттенок. Она становится не желтого цвета, а розового из-за того, что меняется состав химических соединений. По свету можно определять, когда нужно ее менять.

Современные производители натриевых ламп пришли к выводу, что изделия с двумя горелками будут иметь лучший результат по нескольким причинам:

Увеличивается срок службы
Исчезает трудность в мгновенном перезажигании
Расширение возможности совмещать натриевые лампы различных мощностей
Расширение возможности совмещать детали с разными спектральными составами и др.

Плюсом, несомненно, является длительный срок службы натриевой лампы с двумя горелками. Однако есть один нюанс. Это правильное использование конструкции. Она должна равномерно использоваться и одной горелкой, и второй. Если будет работать только одна, а вторая находится как бы в резерве, то в итоге возникнет сложность в дальнейшей работе и система перестанет нормально зажигаться.