Натриевые лампы для теплицы: характеристики, принцип действия, виды и особенности, достоинства и недостатки

Расшифровка аббревиатуры

Тема данной статьи будет посвящена рассмотрению особенностей этих ламп. Но прежде расшифруем саму аббревиатуру «ДНаТ». Что следует понимать под этим сочетанием букв? Собственно ДНаТ – это дуговой натриевый трубчатый источник освещения (естественно искусственный). И если сравнивать с другими аналогами, то данная разновидность отличается более высоким КПД. А он максимально приближен к 30%.

Выше уже был поднят вопрос касательно бюджетного варианта – так вот в целях экономии стоит приобретать лампы высокого давления. Излучаемый ими свет позволяет различать цвета практически на всем диапазоне, за исключением коротковолнового спектра. Но, собственно, как работают эти лампы? Об этом как раз далее.

Ключевые особенности разрядных натриевых ламп

В зависимости от типа давления НЛ светильники имеют свои особенности:

• НЛНД (лампа низкого давления) — защитная колба из обычного стекла не выдержит агрессии натриевых паров, поэтому она выполнена из боросиликатного материала. Это стекло обладает повышенной стойкостью к повреждениям и высокой температуре. Внутренняя стеклянная колба для обеспечения нужной для эффективной работы температуры окружающей среды помещается во внешнюю, теплосберегающую стеклянную оболочку;
• НЛВД (лампа высокого давления) — улучшенный вариант. За счёт высокого давления спектр света значительно расширен, кроме того, он непрерывный и яркий, что позволяет также расширить область применения.

Одна из разновидностей НЛВД — дуговидная трубчатая лампа (ДНаТ) чаще всего используется в оранжереях теплицах и парниках, обладая хорошим КПД, световым спектром и мощностью.

Стоит заметить, что сразу после включения натриевых ламп, они горят тускло и слабо, поскольку основные ресурсы тратятся на разогрев горелки. Лишь спустя 5-10 минут световой поток обретает необходимые параметры яркости, силы и насыщенности. В этот момент температура внутри горелки достигает необходимого значения.

Помимо ламп ДНаТ с отдельным подключением ИЗУ, в продаже есть разновидности, где это устройство уже является частью конструкции. И в этом случае они маркируются уже немного иначе – ДНаС. Как правило, таким производством занимаются такие компании, как Osram и Philips.

В то же время существуют и другие особенности, о которых желательно знать каждому.

Несмотря на то, что натриевые лампы отличаются широкой сферой применения, они преимущественно используются в организации уличного освещения. Обусловлено это недостаточной передачей спектра цвета. При этом нет особой разницы, в каком именно положении будут находиться светильники. В то же время, как показывает многолетняя практика, наиболее эффективное их положение – горизонтальное. В этом случае основной световой поток излучается в разные стороны.

Для правильного подключения ламп, как мы теперь знаем, не обойтись без помощи стороннего «оборудования». Речь идет о балласте или по-другому – дросселе для ДНаТ, а также импульсном запускающем устройстве (ИЗУ). Без этого натриевая лампа просто откажется запускаться. О них было уже упомянуто, теперь же пора познакомиться с ними поближе.

Как мы теперь знаем, схема подключения натриевых ламп главным образом зависит от количества выводов ИЗУ (2 или 3). Дроссель, как можно судить из схемы (в теле статьи ее можно встретить), включается в питающую сеть последовательно, в то время как ИЗУ – параллельно.

Иными словами, фаза сначала поступает на электромагнитный балласт, потом направляется к ИЗУ и только потом на лампу. Само зажигающее устройство может иметь и ноль в случае с тремя выводами.

Стоит еще раз напомнить о том, что мощность балласта должна в полной мере соответствовать этому же показателю лампы. Особенно это касается использования ЭПРА для ламп. Также в схеме может быть и конденсатор в целях снижения реактивной мощности (об этом выше уже было описано).

Подключение натриевых ламп требует определенных знаний и умений. Особенно, когда речь заходит о промышленном их применении. Если работа выполняется самостоятельно, необходимо учитывать важный момент – длина проводов, которые соединяют балласт с лампой, не должна превышать 1-1,5 м.

Лампа ДНаТ – это источник света, наполненный парами натрия и ртути. На вид это лампочка в виде трубки с резьбовым цоколем. Корпус осветительного прибора изготовлен из термически стойкого стекла.

При запуске устройства образуется дуговой разряд внутри трубки. После этого они излучают яркий световой поток оранжевого оттенка.

Важно! Для подключения ДНаТ необходимо приобрести специальное зажигающее устройство и дроссель. Дополнить комплект можно конденсатором. Без первых двух приборов запустить лампу не удастся.

Натриевые лампы ДНаТ бывают разных мощностей – от 70 до 400 Вт. Этот параметр нужно учитывать при выборе светильника и комплекта для подключения осветительного элемента.

Расшифровка ДНАТ – лампа дуговая натриевая трубчатая.

Принцип работы

Натриевые лампы ДНаТ имеют простую конструкцию, поэтому их принцип работы тоже несложный. Как уже упоминалось, для функционирования им необходимо ИЗУ (зажигающее устройство) и электронный балласт (дроссель). После включения лампы зажигающий прибор генерирует импульсы с напряжением в лампочку. Тогда в парах натрия образуется электронный заряд в виде дуги.

Для бесперебойной работы ДНаТ нужен электронный балласт. Этот прибор поддерживает стабильное напряжение.

Современные производители выпускают ДНаТ, конструкция которых немного отличается. В новые лампы уже встроен зажигающий прибор.

Устройство

Строение ДНаТ:

1. Наружный корпус из термостойкого прочного стекла.
2. Разрядная трубка, в которой образуется дуга.
3. Электроды.
4. Керамическая заглушка.
5. Штенгель из ниобия, который сообщается с внутренней полостью горелки.
6. Бариевый штенгель, который поглощает газ.
7. Винтовой цоколь.

Внутри колбы размещена горелка, по краям которой находятся электродные элементы. Окись алюминия, из которого выполнена разрядная трубка, делает ее устойчивой к парам натрия. Она пропускает около 90% света.

Внутри корпуса размещены прокладки, которые не пропускают воздух в нее. Температура в горелке может достигать около 1300°, если в нее попадет кислород, то лампочка может треснуть или взорваться. Именно от этого защищают ее прокладки, сохраняя вакуум внутри колбы.

Сфера применения

Сферы применения ламп ДНаТ:

1. Системы освещения для больших территорий, широких улиц, шоссе, автомобильных магистралей.
2. Фоновое освещение в туннелях, спортивных комплексах, аэропортах, железнодорожных вокзалах.
3. Подсветка памятников и других архитектурных сооружений.
4. Освещение цехов, складов, где уровень цветопередачи неважен.
5. Искусственное освещение в питомниках для растений, теплицах, цветниках.

Системы освещения с использованием натриевых источников света показывают качественную работу, устойчивость к погодным условиям и высокую энергоэффективность.

  Как можно расположить светильники на натяжном потолке

При выборе осветительного элемента, нужно четко понимать, какую функцию он будет выполнять. Ведь нужно подобрать устройство с подходящей мощностью.

Для теплиц и оранжерей можно использовать лампы от 70 до 400Вт. В идеале натриевая лампа для растений должна иметь мощность 150 – 250Вт. Искусственное освещение повышает темпы роста и урожайность овощей, ягод, цветов и т. д.

С определенным ограничением для растений можно использовать лампочки на 400Вт. В таком случае осветительную аппаратуру нужно размещать на расстоянии 50 см от объекта. Использовать устройства с более высокой мощность запрещено, так как они просто сожгут растение.

В уличные фонари обычно устанавливают ДНаТ на 70 – 150Вт. При этом для осветительных устройств нужно подбирать элементы с такой же мощностью. Например, для светильников 150Вт подойдет лампочка с таким же значением.

Внимание! При использовании ДНаТ на улице, выбирайте лампу с защитой корпуса от повышенной влажности с маркировкой IP65.

В домашние светильники не рекомендуется устанавливать натриевые лампы даже с малой мощностью. Они плохо влияют на зрительный аппарат человека.

В первую очередь нужно подготовить комплект, в который входит сама лампочка, дроссель, ИЗУ и желательно конденсатор. Схема подключения натриевой лампы обычно изображена на корпусе балласта или зажигающего устройства.

Для подключения лампочки используют двух- или трехконтактный зажигающий прибор. На фото выше показана схема подключения лампы ДНаТ с ИЗУ, которое имеет 3 вывода.

На картинке выше показано, как подключить лампу ДНаТ с применением зажигающего устройства с двумя выводами и с конденсатором.

Конденсаторное устройство в комплекте уменьшает нагрузку на проводку. То есть, кабеля будут греться меньше.

Подключается ДНаТ с трехконтактным ИЗУ по такому плану:

1. Сначала с помощью мультиметра проверяется изоляция балласта и конденсатора. Перед прозвонкой прибор нужно переключить на максимальное сопротивление. Это необходимо, чтобы проверить, не проходит ли ток на корпус.
2. Собирается комплект в компактном двухфазном щитке. Для лампочки на 400Вт подойдет автомат мощностью 5А. Он позволяет включать/выключать светильник и защищает детали от повреждения.
3. Из щитка выведите 2 провода с отрицательным зарядом: один подсоедините к лампе, а второй – клемме «N» на ИЗУ. Балласт устанавливают в разрыв фазной, а не нулевой жилы, которая идет к лампе.
4. Расключите фазный кабель. Одну жилу с автомата вставьте во входящий контакт балласта. А кабель из выходящего контакта подключите к зажиму «В» на зажигающем устройстве.
5. Средний провод «LP» от ИЗУ проведите к патрону лампочки.

После подключения можно проверить лампочки на работоспособность.

Если у вас зажигающее устройство с 2-мя выводами, то подключайте их параллельно ДНаТ. Для этого после дросселя заведите в ИЗУ фазную жилу, а ко второй клемме подключите нейтральную. Ее можно протянуть даже от патрона.

Двухконтактные зажигающие приборы не рекомендуется применять для мощных ДНаТ, так как во время запуска напряжение поступает не только на лампочку, но и на балласт. Из-за этого изоляция дросселя может повредиться. ИЗУ безопасно при подключении маломощных источников света, для запуска которых нужно не больше 2 киловольт.

Конденсаторное устройство подключается параллельно всей цепи. Для этого одну жилу заводят на фазный выход автомата, а второй на нулевой. Потом протяните провод и расключить его на патроне.

К положительным свойствам натриевых источников света относят их высокую светоотдачу, длительный срок службы, малое потребление энергии. Кроме того, они имеют высокий коэффициент полезного действия и устойчивы к перепадам температуры.

Однако ДНаТ требуют времени для запуска (5 – 10 минут), они имеют слабую цветопередачу, искажают цвета, чего не скажешь про светодиод. К минусам осветительного элемента можно отнести частое мерцание лампы, которое приводит к переутомлению глаз.

Натриевые лампы. Виды и устройство. Работа и применение

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.

Второй экстремум достигается при дальнейшем нагреве паров. При температурах 650 – 750 градусов Цельсия. Натриевые лампы повышенного давления долго не удавалось создать. Сложность заключалась в отсутствии подходящего материала для колбы. Лишь алюминиевая керамика сумела выдержать натиск агрессивной среды при температурах выше 1000 градусов (1300 – 1400 градусов Цельсия). Искусственные материалы дали человечеству немало, о чем косвенно упоминалось в обзоре по теме Электрических цепей.

Натриевые натриевые лампы для теплицы относятся к разряду газоразрядных. Газоразрядные приспособления активно используют не только в теплицах, но также на площадях, дорогах, улицах, на складах и в производственных помещениях. Газоразрядная среда внутри устройств создается с помощью паров натрия, светящихся красно-оранжевым цветом.

Для сравнения: в ртутных преобладает белое свечение. Что касается самого излучения, то оно создается дуговыми разрядами. Именно на них основан принцип работы подобного рода приборов.

Колба светильника — это цилиндрическая трубка, изготовленная из огнеупорного стекла. Она заполнена смесью ртути с натрием. В ней расположена горелка, сделанная из оксида алюминия.

Справка. Специалисты при обозначении такого осветительного устройства пользуются аббревиатурой ДНаТ, что означает «дуговая натриевая трубчатая лампа». Основными производителями этой продукции выступают две компании: Silvania и Philips.

Чтобы запускать подобные устройства и регулировать в них действие тока, существует пускорегулирующее оборудование. Кроме того, потребуется пускорегулирующий электронный аппарат, обладающий следующими достоинствами:

1. Благодаря его работе происходит стабилизация мощности, поэтому светильники служат дольше.
2. Электроопотребление снижается почти на 30%.
3. Частота тока повышается, светоотдача увеличивается.
4. Отсутствует эффект мерцания.

Внутри корпуса лампы размещена горелка из оксида алюминия. Она заполнена смесью газов (амальгама натрия, ксенон). Именно в этой колбе происходит весь цикл работы источника света.

Одним из осветительных приборов, используемых в системе освещения и нашедших широкое применение, являются натриевые лампы. Пары натрия размещаются внутри стеклянной колбы под низким давлением.

Под действием электрического разряда, создается свечение ярко-желтого цвета, длина волны которого составляет 590 нм. Благодаря этому, натриевые лампочки обладают очень высокой световой отдачей. Максимальный эффект удалось получить после изобретения натриевых ламп с высоким давлением.

Их принцип действия напоминает металлогалогеновые лампы, а натрий используется, как светоизлучающая добавка.

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

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

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

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

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

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

Натриевые лампы – это электрические осветительные приборы, излучающие красную зону светового спектра (жёлто-оранжевый свет). Свет, практически имитирующий природный, получается благодаря газовому разряду, находящемуся в парах натрия. Из-за преобладающего резонансного излучения натрия и выходит такой цвет. Различают два типа НЛ – это лампы низкого (НЛНД) и высокого давления (НЛВД).

Натриевые лампы

НЛВД – это лампы высокого давления, являющиеся одним из типов натриевых ламп. Этот электрический источник света относится к газоразрядным лампам.

1 — Резьбовой цоколь 2 — Геттер 3 — Вакуум 4 — Цилиндрическая колба 5 — Изолирующая пробка 6 — Электрод 7 — Керамическая дуговая лампа

8 — Спай дуговой лампы

• Цилиндрическая колба. Внешняя колба выполнена из термостекла. Далее её обрабатывают путём вакуумирования и после чего дегазируют. Благодаря такой тщательной обработке, колба поддерживает стабильную температуру при работе разрядной трубки и защищает токовые вводы от влияния атмосферных газов. Новинки среди НЛ могут иметь колбу другой формы, а также не одну, а две горелки.
• Горелка. Для производства разрядной трубки с токоотводами используют оксид алюминия АI203. Трубка наполняется буферными газами и сплавом с ртутью (амальгамой натрия). Для улучшения цветового диапазона, в горелку нередко добавляют ксенон. Некоторые горелки НЛ ртутью не наполняются. Горелку помещают внутри огнестойкой колбы.

Много специалистов разных производств работают над улучшением показателей цветопередачи в натриевых лампах.

• Повышение компрессии паров натрия.
• Увеличение диаметра горелки.
• Введение излучающих добавок.
• Питание НЛ импульсным током с высокой частотностью.
• Нанесение на колбу интерференционного покрытия и люминофоров.

Ныне ведущие фирмы выпускают качественные НЛ с усовершенствованными цветопередающими свойствами.

Принцип работы НЛ

Принцип действия НЛ основан на дуговых разрядах, которые создают излучение. Пары натрия формируют газоразрядную среду в лампе и светятся цветами красного спектра (жёлтый, оранжевый, красный).

Запуск лампы и регулировка в нём тока, требует пускорегулирующую аппаратуру (ПРА), подключаемую к сети переменного тока с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

При обычном аппарате не обойтись без импульсного зажигающего устройства (ИЗУ). Сейчас существуют лампы, которые используют пускорегулирующий аппарат электронный (ЭПРА), который не нуждается в ИЗУ.

 ЭПРА помимо того, что он не требует ИЗУ, обладает и другими достоинствами.

• Снижает на 30% эелектропотребление.
• Стабилизирует мощность.
• Исключает наличие эффекта мерцания.
• Увеличивает светоотдачу.
• Повышает частоту тока.
• Увеличивает срок эксплуатации НЛВД.

С расшифровкой аббревиатуры лампы ДНаТ мы уже ознакомились, теперь пора разобраться в принципе ее работы. Все основывается на дуговых разрядах, которые образуются в так называемой «горелке». Это разрядная трубка цилиндрической формы, которая изготовлена из чистой окиси алюминия. Она помещена в стеклянный и прозрачный баллон. На его конце располагается резьбовой цоколь типа Е-27 или Е-40.

Внутренняя полость горелки заполнена смесью паров ртути и натрия с небольшим включением зажигающего газа ксенона. Как и любая другая газоразрядная лампа, тип ДНаТ требует для подключения импульсное запускающее устройство (ИЗУ) и балласт (дроссель).

Если вкратце, то работу натриевой лампы можно представить следующим образом: после ее включения ИЗУ подает электрические импульсы высокого напряжения (порядка нескольких киловольт). В результате действия этих импульсов возникает дуга. Необходимость дросселя в схеме подключения ДНаТ заключается в стабилизации напряжения и поддержании его в нужном режиме для полноценной работы лампы.

Если в ДРЛ электрический разряд образовывается между двумя электродами (зажигающим и основным), то в натриевых лампах ДНаТ их нет,  а для пробоя нужен импульс высокого напряжения. По этой причине в схему ПРА (пускорегулирующая аппаратура) входит ИЗУ (импульсное зажигающее устройство).

Внешний баллон ДНаТа содержит трубку-горелку из алюминиевой керамики. Горелка заполнена смесью паров натрия и ртути. При подаче тока между электродами возникает электрическая дуга, которая разогревает горелку до необходимой температуры. По мере нагревания яркость излучения, которое генерируют ионы натрия, увеличивается. Внутри внешней колбы абсолютный вакуум, что предохраняет прибор от взрыва из-за большой температуры.

Достоинства и недостатки натриевых ламп высокого давления

Если вы не можете определиться: ДНаТ или led лампы приобрести, то нужно рассмотреть плюсы и минусы натриевых устройств. Тогда вы сможете взвесить все за и против, чтобы сделать правильный выбор.

Специалисты выделяют следующие положительные характеристики ламп ДНаТ:

1. Натриевые источники света излучают мощный световой поток (до 160Лм/Вт для ламп с высоким давлением, примерно 200 Лм/Вт для модулей с низким давлением). Эти показатели выше, чем у других видов натриевых устройств и лед-ламп.
2. Длительный ресурс эксплуатации – от 10000 до 30000 часов. При этом качество освещения не снижается.
3. ДНаТ потребляют минимальное количество электроэнергии, чему не могут не радоваться потребители. По этому показателю ДНаТ опережают ДРЛ.
4. Источники света корректно работают при температуре от -60 до 40. Светильник запускается даже при низкой температуре.
5. КПД лампы ДНаТ достигает 30%.

В зависимости от уровня внутреннего давления насыщенных паров натрия выделяют ДНаТ с высоким и низким давлением. Первые демонстрируют более высокие показатели, а вторые – низкие.

Натриевая лампа низкого давления (НЛНД) обладает всеми вышеописанными преимуществами. Ее применяют только для фонового освещения улиц, так как она выделяет едкий оранжевый цвет.

Натриевая лампа высокого давления (НЛВД) имеют более качественную цветопередачу, что позволяет устанавливать ее в спортивных залах, производственных помещениях. Кроме того, осветительный элемент обладает высокой светоотдачей при минимальном напряжении и длительным сроком эксплуатации. Запускаются натриевые лампы высокого давления быстрее, чем НЛНД.

Минусы

Кроме положительных характеристик лампы ДНаТ обладают негативными свойствами:

1. Низкая цветопередача, особенно у модулей низкого давления. Они искажают цвета, что не позволяет их использовать в жилых помещениях.
2. Температурное ограничение. Несмотря на заявленные производителем характеристики, рабочая температура ДНаТ находится в пределах от -20 до 30°. При нарушении этого условия прибор быстрее выйдет из строя и уменьшится светоотдача.
3. Чувствительность к перепадам электричества. Такие лампочки рекомендуется применять в сетях со стабильным напряжением. Хотя исправить этот недостаток может качественный дроссель.
4. Длительное время включения. После запуска лампочка горит слабо, максимальная светоотдача наблюдается через 5 – 10 минут.
5. Сильные пульсации тока (до 50Гц). По этой причине устройство не рекомендуется использовать для освещения домов и производственных помещений. Частое мерцание утомляет глаза.

Лампы ДНаТ содержат токсичную ртуть, поэтому утилизировать их нужно особым способом. Вышедший из строя прибор нужно отнести в специальные организации, которые занимаются опасными отходами.

Натриевая лампа (НЛ) – это источник света, в котором рабочим веществом, генерирующим свет, являются пары натрия (Na), щелочного металла, вещества с атомным номером 11 в таблице Д. И. Менделеева. Излучение возникает в результате газового разряда, который получают, применяя высокое напряжение к электродам.

При достижении напряжения пробоя возникает поток электронов, передающих энергию атомам натрия. Полученная энергия генерирует переходы между спектральными уровнями атома, которые излучают кванты в видимой части спектра (оранжево-желтого цвета, D-линии с длинами волн 589 нм и 589,6 нм).

Получаемое излучение можно считать почти монохроматическим.

Основное отличие этого класса газоразрядных ламп от люминесцентных, также использующих пары металла (ртути), состоит в том, что источником света являются непосредственно атомы металла, а не опосредованный механизм возбуждения переходов в атомах люминофора за счет люминесценции. Натриевые светильники имеют ряд неоспоримых достоинств, позволяющих им конкурировать на рынке светотехники.

Типы натриевых ламп

В зависимости от рабочего значения давления паров натрия, выпускаются лампы двух видов источников света: натриевые лампы низкого давления (НЛНД) и натриевые лампы высокого давления (НЛВД). Первоначально был освоен выпуск НЛНД. В 30-х годах прошлого столетия эти лампы стали широко применяться в Европе.

Излучение этой лампы считается самым комфортным по воздействию на зрение человека, поскольку свечение наиболее близко к натуральному освещению.

Рабочее давление в НЛНД составляет 0,2 Па и достигается при температуре жидкой фазы натрия 270–300 °С. При этих значениях генерируется излучение с длиной волны 589 нм (первый максимум D-линии).

Внутренняя колба лампы изготавливается из боросиликатного стекла, устойчивого к агрессивному воздействию паров натрия.

Натриевая лампа низкого давления

Максимальная светоотдача получается при давлении паров натрия порядка 10 кПа и температурах 650–750 °С. Такие значения обеспечивают работу лампы высокого давления (НЛВД).

При этом основной вклад в световой поток дает D-линия с длиной волны 589,6 нм. Помимо натрия добавляются пары ртути (амальгама натрия) и инертный газ ксенон (Xe), что позволяет снизить напряжение розжига до 2–4 кВ.

Производятся также НЛВД без добавления ртути, обеспечивающие требования экологической безопасности.

Несмотря на то, что принцип работы лампы был понятен, производство НЛВД началось гораздо позже, в 60-х годах 20-го века.

Только после разработки технологии получения специального светопропускающего материала для газоразрядной трубки, способного сохранять работоспособность при воздействии паров натрия и 1 300–1 400 °С, удалось наладить широкомасштабный выпуск НЛВД. В качестве материала, имеющего вышеуказанные свойства, послужила поликристаллическая окись алюминия Al2O3.

Конструкция натриевой лампы высокого давления, где:

• 1 – внешняя колба;
• 2 – цоколь;
• 3 – металлические контактные пластины;
• 4 – горелка;
• 5 – электроды;
• 6 – инертный газ (Ar, Xe);
• 7 – амальгама натрия;
• 8 – ниобиевый ввод;
• 9 – соединительные провода;
• 10 – пластины из молибдена;
• 11 – геттеры (газопоглотители).

Трубка из окиси алюминия с размещенными внутри нее токовводами располагается внутри дополнительной, защитной колбы из стекла с повышенной термостойкостью. Внутренность защитной колбы откачивается (вакуумируется) и подвергается отжигу (дегазируется) для удаления ненужных примесей.

Эта процедура обеспечивает рабочий температурный режим лампы и защищает токовые вводы из ниобия от воздействия посторонних примесей. В горелке НЛВД находятся инертный газ или смесь (Ne, Ar) и амальгама натрия (сплав натрия и ртути). Лампы дают оранжевый или желтый свет.

Цветопередача этих ламп лучше, чем у НЛНД при меньшей светоотдаче (до 150 лм/Вт).

Для запуска натриевых ламп применяются специальные ПРА, позволяющие зажечь разряд (дугу) в лампе и ограничить лавинообразное нарастание тока, которое может привести к выходу работающей лампы из строя.

По аналогии с люминесцентными лампами применяются ПРА двух видов: электромагнитные (ЭмПРА) и электронные (ЭПРА). Кроме этого иногда требуется применение импульсного зажигающего устройства (ИЗУ).

Время запуска составляет 3–5 минут, а выход на полную мощность достигается в течение 10 минут. ПРА состоит из:

• индуктивного дросселя, который служит для ограничения тока электрической дуги;
• ИЗУ, необходимость которого обусловлена созданием в момент включения напряжения в несколько киловольт для поджига. Это устройство аналогично стартеру в люминесцентных лампах;
• фазокомпенсирующего конденсатора, позволяющего снизить нагрузку и уменьшить риски перегорания проводки.

Подключение натриевой лампы

Преимущества:

• высокая светоотдача: для НЛВД – 150 лм/Вт, для НЛНД – 200 лм/Вт. Такие значения позволяют этим лампам оставаться лидером по показателю эффективности среди электрических источников света;
• большой срок службы – до 28 000 часов;
• устойчивость параметров эффективности во время всего срока эксплуатации;
• комфортный для человеческих глаз цвет излучения;
• широкий диапазон рабочих температур – от –60 °С до 40 °С.

Недостатки:

• инерционность при включении может достигать 10 мин;
• наличие ртути;
• взрывоопасность, т. к. при контакте натрия с воздухом возможно возгорание;
• сложность подключения и обслуживания ПРА, который характеризуется большими габаритами и потерями (до 60% от потребляемой мощности);
• плохие цветопередающие свойства (коэффициент порядка 25);
• повышенная пульсация светового потока с частотой сети 50 Гц;
• большое напряжение зажигания и еще большее – при перезапуске;
• постепенный рост потребляемой мощности в течение эксплуатации – до 40% относительно первоначального значения.

Сферы применения

• внешняя подсветка больших открытых пространств, улиц, загородных магистралей;
• освещение туннелей, спортивных сооружений, строительных, контейнерных площадок;
• освещение вокзалов и аэропортов, где пребывание людей кратковременно;
• подсветка архитектурных сооружений;
• освещение складских и производственных помещений, для которых нет необходимости обеспечения высоких показателей по цветопередаче;
• использование в автомобильных фарах для улучшения видимости в тумане и при снегопаде;
• НЛВД применяются в растениеводстве для круглогодичного освещения растений, что значительно повышает темпы роста и урожайность.

Уличное освещение натриевыми лампами

Применение натриевых ламп в растениеводстве. Для освещения растений в теплицах, цветниках и оранжереях чаще всего применяются натриевые лампы. Спектральный состав света, создаваемого газовым разрядом в парах натрия, оптимально подходит для выращивания плодоносящих растений. Лучшим выбором является версия натриевой лампы высокого давления марки ДНаТ (дуговая натриевая лампа).

Спектральный состав лампы ДНаТ 400

Лампы ДНаТ имеют очень высокую светоотдачу: при мощности ламп 400–600 Вт светоотдача достигает значений в 140 лм/Вт.

В продаже имеются лампы мощностью от 75 до 1 000 Вт. Для растениеводства достаточно ламп от 75 до 400 Вт. При большей мощности будет происходить перегрев листьев. Конструкция светильников для ламп ДНаТ должна обеспечивать защиту от загрязнения и попадания воды.

Для предотвращения перегрева лампы необходимо предусмотреть возможность свободной циркуляция воздуха для отвода тепла. Следует отметить, что на эффективность системы освещения влияет правильно подобранный рефлектор (отражатель).

Специфическое излучение

Это самая главная отличительная черта ламп типа ДНаТ – у них довольно специфическое свечение желто-оранжевого оттенка. И поскольку внутри горелки находится натрий, то их излучение принимает монохромный характер с высокой степенью пульсации.

Из-за этого нарушается цветопередача. По этой причине схема подключения светильника с ДНаТ лампами не находит применения в жилых зданиях, включая офисные, производственные и учебные помещения.

Светоотдача

Среди многих других типов с наихудшими показателями по качеству светового потока лампы ДНаТ выгодно отличаются от них в отношении уровня светоотдачи. Данный показатель достигает значения до 100 лм/Вт. В то же время это свойственно только новым источникам освещения. К концу срока службы это показатель значительно понижается – чуть ли не в два раза!

Качество свечения, включая и продолжительность работы ламп, во многом зависит от условий их эксплуатации. По заверениям производителей срок службы может составить до 10000 часов. Однако это достигается при соблюдении определенного температурного режима в период эксплуатации ламп – от -30 до 40 градусов. Причем с использованием ИЗУ высокого качества исполнения.

Характеристики натриевых ламп для теплиц

На сегодняшний день так и не созданы светильники, которые на 100% могли бы создавать имитацию солнечного света. У каждого из них преобладает только один спектр излучения.

Что касается рассады, то во время вегетации она особенно нуждается в синем и красном спектре. Первый нужен для роста и полноценного развития саженцев, а второй, в свою очередь, стимулирует их цветение и последующее плодоношение.

Для каждого периода, соответственно, подсветка нужна своя.

Показатели мощности

Что касается этого параметра, то он варьируется в диапазоне от 75 Ватт до 1 и более киловатт. Стоит только учитывать, что в процессе работы лампы могут сильно нагреваться. В связи с этим, для области растениеводства следует выбирать номинальную мощность от 75 до 400 Ватт. Более сильные лампы могут просто сжечь нежную листву тепличных растений.

В силу опять-таки сильного нагрева таким источникам света нужны специальные светильники. Они будут служить надежной защитой от загрязнения и прямого попадания влаги, а с другой стороны способствуют подаче нужного количества воздуха для охлаждения.

Виды осветительных приборов

Натриевые светильники делятся на две категории: высокого и низкого давления. В растениеводстве применяются натриевые лампы высокого давления для теплиц.

НЛВД подразделяются на следующие виды:

1. ДНаТ – это обычные дуговые светильники с мощным световым излучением. Одного из них вполне достаточно для того, чтобы осветить небольшое огородное сооружение.

   Спектр излучения таких приборов можно изменить, совмещая их с другими видами.

2. ДНаЗ – источники освещения с зеркальным отражающим слоем. Слой нанесен на внутреннюю поверхность колбы. Он эффективно защищен от неблагоприятных погодных условий и механических воздействий и увеличивает производительность. Внутри колбы расположены спеченные электроды.

   Они обеспечивают высокий КПД и снижают энергопотребление. В сравнении с ДНаТ зеркальные лампы недостаточно мощные.

3. ДРИ и ДРИЗ – наиболее совершенные устройства для теплиц. Металлогалогенные приспособления устойчивы к перепадам тока, они долго служат, у них самый оптимальный спектр излучения, необходимый для роста рассады, и высокий КПД.

   Но они не лишены и некоторых недостатков, из которых самый главный – стоимость, довольно высокая для обычного потребителя. Плюс к этому для их использования требуется особый патрон. Это делает затруднительным процесс замены вышедших из строя ламп.

Сфера применения

Как в самом начале статьи было помечено, натриевые лампы находят широкое применение помимо бытового назначения. В силу высокой эффективности и хорошей выгоды их можно использовать практически в любой сфере человеческой деятельности. Зачастую такие лампы ставятся на светильники уличного освещения в различных общественных местах:

• улицы с пешеходными переходами;
• скверы и парки;
• автодороги;
• строительные площадки;
• аэропорты;
• тоннели.

Свечение ламп ДНаТ не вызывает усталость глаз у водителей, что очень важно, поскольку от этого зависит условия движения всех автомобилей. Усталость и вождение – понятия несовместимые друг с другом.

Ко всему прочему использование этих источников света способствует улучшению видимости при плохой погоде. За счет мощного светового потока устраняется негативные последствия тумана, все освещаемые объекты обладают повышенной контрастностью.

Натриевые лампы высокого давления (они же и есть ДНаТ) актуальны для светильников уличного освещения, а также помещений большой площади – спортивные залы, производственные и торговые комплексы.

Большинство тепличных хозяйств стало использовать такие источники света для дополнительного освещения. И в связи с этим, производители стали выпускать лампы ДНаТ, имеющие специальный спектр излучения, который необходим растениям для правильного их развития.

Натриевые лампы

Так как цветопередача ДНаТ достаточно низкая, то их не применяют для освещения жилых помещений, рабочих мест. Чаще всего натриевые источники света используются на улицах, они излучают яркий контрастный свет, повышая видимость на дорогах даже при тумане и снегопаде.

Они начали применяться в первой половине XX века для городского освещения и автомобильных магистралей. Пары натрия, которые находятся внутри стеклянной колбы, при больших температурах разрушали ее. По этой причине необходимо было использовать термостойкое стекло, себестоимость которого была очень высокая.

Тем самым натриевые лампы ДНаТ не нашли в это время широкого применения. Только после второй мировой войны с началом восстановления экономики и технического прогресса было обнаружено, что при меньших температурах и небольшой силе тока можно добиться свечения паров ртути. Для этого ученые решили проблему защиту колбы, как от паров ртути, так и от большой температуры.

Сравнение мощности светового потока ДНаТ

Как видно из таблицы, световой поток дуговых натриевых ламп почти в два раза превосходит ДРЛ. А эти источники света занимают основное место при освещении улиц, автомобильных магистралей, садово-паркового освещения. По этой причине во многих регионах по программе «энергосбережения» проводится программа замены ДРЛ на натриевые лампы ДНаТ. На сегодняшний день они являются одним из самых экономичных видов освещения.

Зато в уличном и наружном освещении они нашли широкое применение. Так же ДНаТ широко применяются для искусственного освещения питомников для растений, теплиц. В них рекомендуется применять дуговые натриевые лампы мощностью 150 или 250 Вт.

В целях экономии электроэнергии и увеличения мощности светового потока много где заменяют ДРЛ на ДНаС. К примеру, ДРЛ мощностью 250 Вт, заменяют на ДНаС 210. Для прямой замены, ДНаС сделана с похожими техническими характеристиками с ДРЛ. Это необходимо для зажигания электродуги (для этого ее наполняют специальной смесью из неона и аргона). Несмотря на уменьшение мощности, все равно ДНаС превосходит ДРЛ по световому потоку.

Натриевые лампы. Виды и устройство. Работа и применение

По сути, это связка двух основных устройств – балласта (дросселя) и ИЗУ. Вне всякого сомнения, электронные ПРА являются самыми лучшими в своем роде в отличие от индуктивных устройств. Однако и проигрывают им в плане стоимости – они у них довольно высока. По этой причине балластные индуктивные дроссели обладают, куда большим распространением. В некоторых лампах они уже включены в устройство. То есть остается подать напряжение на клеммы.

В настоящее время двухобмотчные дроссели уже устарели и в связи с этим, стоит обращать внимание на однообмоточные типы. При этом балласт должен быть предназначен именно для источников света типа ДНаТ и обладать такой же мощностью, что и сами источники света.

При этом в схеме подключения лампы ДНаТ через дроссель должен присутствовать оригинальный (то есть «родной») балласт. В противном случае никто не может гарантировать полноценную работу, включая их срок службы. Либо светоотдача ламп может существенно снизиться.

Также нельзя исключать и прочие ситуации. К примеру, эффект «мигания» – когда лампа может погаснуть сразу же после нагрева, а после ее остывания весь процесс повторяется снова.

Натриевые лампы

Конструктивно лампа натриевая ДНаТ очень похожа на другие устройства газоразрядного типа. На вид это стеклянная колба в форме цилиндра с цоколем.

Заключение

Если вы привыкли круглый год заниматься выращиванием овощей, цветов и ягод в теплице, натриевые лампы станут для вас немаловажным инструментом при дефиците естественного освещения.

Они признаны одним из наиболее экономичных и при этом эффективных методов искусственной подсветки, позволяющих огороднику получить богатый урожай.

Импульсный зажигающий «аппарат»

Это то самое устройство, с помощью которого производится запуск натриевой лампы. Разными производителями выпускаются ИЗУ как с двумя, так и тремя выводами. В силу этого отличаются и схемы подключения газоразрядных ламп. Как правило, она уже изображена на корпусах ИЗУ. Из отечественных устройств стоит присмотреться к УИЗУ – оно подойдет для ламп разной мощности и может сочетаться со всеми типами балластов.

ПРА для ДНаТ (УИЗУ) можно располагать в непосредственной близости балласта и около самой лампы, подключив к ее контактам. При этом полярность особой роли не играет. Однако красный «горячий» провод рекомендуется соединять с балластом.

Полезное видео

На видео ниже: сравнение светодиодных и натриевых ламп для теплиц

Включение в схему конденсатора

Газоразрядные дуговые натриевые лампы – это потребители реактивной мощности. По этой причине иногда (в отсутствии фазокомпенсации) имеет смысл включить в схему подключения ДНаТ помехоподавляющий конденсатор. Его наличие позволит снизить пусковой ток и избежать неприятных ситуаций.

В зависимости от характеристик используемых дросселей емкость конденсатора должна быть соответствующей:

• ДНаТ-250 (3 А) – 35 мкФ.
• ДНаТ-400 (4.4 А) – 45 мкФ.

При этом следует отдавать предпочтение конденсаторам сухого типа, которые способны работать с номинальным напряжением 250 В.

Что касается соединения конденсатора в схеме подключения ДНаТ 400 с ИЗУ, то его следует выполнять толстым многожильным проводом с большим сечением. Сам кабель также должен выдерживать нагрузку довольно не слабого тока. Следует использовать надежную пайку, или клеммную колодку, а винты при этом следует затягивать с умеренной силой, чтобы не повредить последнюю.

Меры предосторожности

Если подключение ламп типа ДНаТ выполняется самостоятельно, необходимо убедиться в том, что она соблюдена в точности. Рисунок есть на корпусе балласта или ИЗУ, но в его отсутствии стоит проконсультироваться со специалистом или продавцом. Последствия неправильного подключения просто катастрофические:

• выход из строя одного из элементов схемы;
• выбивание пробок;
• взрыв лампы;
• пожар.

Из-за жира или прочих загрязнений источник света может лопнуть в силу неравномерного нагрева сразу после входа в рабочий режим. По этой причине к колбе нельзя прикасаться голыми руками, лучше работать в перчатках. После установки лампы в патрон следует протереть ее спиртом. Это позволит убрать загрязнения.

Если же на работающую лампу попадут капли любой жидкости, это неизбежно спровоцирует взрыв. Вероятность – 100 %! Также стоит так установить светильник, чтобы он не упал во время эксплуатации. А через каждые 30 дней необходимо стирать с него пыль.

Задумываясь над реализацией схемы подключения ДНаТ, стоит учесть, что менять натриевые лампы рекомендуется спустя 4 месяца или полгода. При дальнейшем же их использовании заметно падает светоотдача.