Какой основной недостаток имеют натриевые лампы

Натриевые лампы

Натриевые лампы являются электрическим источником света, принцип работы которых основан на газовом разряде в парах натрия. Свет этих ламп характеризуется ярко-желтым цветом и обладает весьма посредственным индексом цветопередачи. Но, в то же время, световое излучение натриевых светильников является самым мощным и не имеет себе равных в своей экономичности.

НЛВД обладают высокими характеристиками светоотдачи – ее уровень составляет приблизительно 150 лм\вт

Натриевые лампы делятся на две группы: лампы низкого давления и лампы высокого давления. Первыми увидели свет натриевые лампы с низким давлением внутри колбы – свое доверие они начали завоевывать еще в 1930 году. В наше время они также являются распространенным элементом освещения. Их используют для создания подсветки автомобильных тоннелей, для утилитарного и декоративного освещения и т.д. Несмотря на свой мощный световой поток в совокупности с экономичностью освещения, НЛНД имеют ряд недостатков и специальных условий для корректной работы. Для того чтобы стекло колбы не разрушилось под агрессивным воздействием паров натрия при высокой температуре, его выполняют из боросиликатных стекол. Также натриевые лампы низкого давления уязвимы к действию температуры окружающей среды: для корректной работы осветительного прибора горелка располагается во внешней стеклянной колбе.

Натриевые лампы высокого давления вышли в массовое производство несколько позже, нежели их аналоги низкого давления – случилось это в 60-ых годах прошлого столетия. Чтобы обеспечить защиту колбы в НЛВД применяются трубки, выполненные из поликристаллического оксида алюминия. Горелка натриевой лампы высокого давления помещена внутрь наружной колбы, из которой откачан весь воздух. В колбе находится инертный газ и амальгама натрия (сплав натрия и ртути). НЛВД обладают высокими характеристиками светоотдачи – ее уровень составляет приблизительно 150 лм\вт. Незначительные затраты на освещение пространства натриевыми лампами высокого давления делают их самым распространенным элементом для подсветки ночных улиц и открытых общественных мест.

В большинстве случаев совместно с натриевыми лампами используется электронная ПРА

Из-за их низкой цветопередачи, НЛВД крайне редко используются в освещении торговых объектов и закрытых общественных помещений. Световое излучение натриевых ламп, находящееся в желтом спектре, не позволяет человеческому глазу качественно различать цвета освещаемых предметов, однако в некоторых случаях это идет на пользу. Например: подсвечивая мясо и овощи теплым желтовато красным цветом, удается усилить сочность и яркость недоспелых помидор и добавить свежести в цвет мяса.

Кроме низкого качества цветопередачи, натриевые лампы высокого давления имеют еще несколько недостатков. В процессе работы осветительный прибор начинает постепенно повышать напряжение на лампе – приблизительно 2 вольта за 1000 часов. В конечном итоге такое нарастание напряжения приводит к тому, что натриевая лампа перестает зажигаться. Также НЛВД обладают негативным эффектом мерцания, во время их работы происходит довольно частая пульсация световых потоков.

Корректная работа натриевых ламп невозможна без специальной пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) или импульсного зажигающего устройства (ИЗУ). В большинстве случаев совместно с натриевыми лампами используется электронная ПРА. Она оптимизирует работу лампы, что позволяет увеличить продолжительность ее службы, позволяет зажигать натриевый осветительный элемент даже при очень низких температурах (до -40°С). Современная электронная пускорегулирующая аппаратура имеет небольшой вес и позволяет устранить стробоскопический эффект светильника.

В световых и конструкционных характеристиках натриевых ламп существуют как весомые плюсы, так и определенные минусы. Тем не менее, если вопрос о высоком качестве передачи цветов в освещении не является преобладающим, использование натриевых ламп в освещении станет наилучшим вариантом.

Сделаем расчет за 15 минут

Заполните заявку. Наши инженеры с профильным образованием сделают расчет по вашему техническому заданию в соответсвии со всеми нормами.

© 2004-2024 ООО «ОПОРЫ И МАЧТЫ ОСВЕЩЕНИЯ» • Поставщик светотехники и стальных опор с 2004 года
17545. г. Москва, Варшавское шоссе, 129

Сравнение светодиодных и газоразрядных ламп

90). Комбинация люминофора и LED-кристаллов различных цветов (например, желто-зеленого и сине-голубого) позволяет добиться идеально-белого свечения, что технически невозможно в случае с ДРЛ и ДНаТ.

Постоянство эксплуатационных характеристик

Оптические характеристики ДРЛ и ДНаТ напрямую зависят от агрегатного состояния газовой смеси. Как следствие, газоразрядные лампы чувствительны к изменениям температуры воздуха. Хотя производители ДРЛ и ДНаТ декларируют возможность эксплуатации в температурном диапазоне от -40 до +60°C, на практике максимальное значение светового потока достигается на отметке около 18–22°C. Больше всего газоразрядные лампы боятся сочетания холода и повышенной влажности воздуха. Конденсат, выпадающий на стенки стеклянной колбы, мешает их разогреву.

Другая проблема — снижение яркости ГРЛ со временем, что обусловлено как медленным разрушением электродов, так и неизбежным падением давления внутри колбы. Всего через 3 месяца активной эксплуатации ДНаТ начинает светить на 10% хуже, а ДРЛ — на 30%. Спустя год световой поток натриевой лампы падает уже на 20%, а ДРЛ — на целых 50%.

Светодиодные лампы лишены перечисленных недостатков. За весь срок службы, который составляет не менее 50 000 часов, интенсивность светового потока снижается на 4% максимум. При этом данный показатель никак не зависит от климатических условий, так как физические свойства LED-кристаллов не изменяются под действием отрицательных температур.

Согласно СП 52.13330.2011, максимальное значение коэффициента пульсации не должно превышать 20%, однако ни ДРЛ, ни ДНаТ не укладываются в озвученные рамки. Для этих ламп нормой являются 25–40%. Хотя человеческий глаз практически не различает высокочастотное мерцание света, оно все равно оказывает негативное влияние на здоровье, вызывая головную боль, чувство усталости, способствуя снижению концентрации внимания. Кроме того, пульсация способна вызвать стробоскопический эффект, который является одной из наиболее частых причин производственных травм.

Качественные светодиодные лампы комплектуются стабилизирующим драйвером, благодаря чему коэффициент пульсации оказывается меньше 1%. Они полностью отвечают требованиям СП 52.13330.2011 и могут с равным успехом использоваться для освещения помещений, в которых проводятся высокоточные работы, на промышленных объектах и даже в учебных и дошкольных учреждениях.

Технически светодиодные лампы превосходят ДРЛ и ДНаТ по всем параметрам. Любые затраты на переоснащение объектов светодиодными светильниками уже спустя 2,5–3 года эксплуатации при том, что срок наработки на отказ каждого устройства составляет не менее 10 лет.

Вопрос 11. Натриевые лампы высокого давления — достоинства, недостатки, основные характеристики

Натриевые лампы одна из наиболее эффективных групп ИС. Они обладают самой высокой световой отдачей среди известных РЛ и незначительным снижением светового потока при длительной продолжительности горения. Поэтому натриевые лампы, в первую очередь высокого давления, все шире применяются в разных системах освещения, особенно в наружном освещении. Недостатком ламп является низкое качество цветопередачи.

В зависимости от рабочего давления паров натрия различают натриевые лампы низкого давления (НЛНД) с давлением паров 0,2 Па и натриевые лампы высокого давления (НЛВД), у которых давление паров составляет 10 кПа.

НЛВД содержат смесь паров натрия и ртути при высоком давлении и зажигающий газ – ксенон. Натрий является основным рабочим веществом. Ртуть вводится в качестве буферного газа для повышения температуры разряда, градиента потенциала в столбе разряда и для снижения тепловых потерь; вклада в излучение ртуть практически не дает. Рабочее давление паров натрия 4…14 кПа,. Ксенон обеспечивает напряжение зажигания от 2 до 4 кВ и повышает световую отдачу за счет снижения теплопроводности плазмы.

НЛВД имеют световую отдачу ниже, чем НЛНД, но всё же превосходят по этой важнейшей характеристике другие источники света. Излучение НЛВД имеет приятный – золотисто-белый оттенок (индекс цветопередачи – в пределах от 23 до 85, цветовая температура – 1900…2800 К). Это обеспечивает лучшую цветопередачу, чем НЛНД, но в целом не позволяет применять НЛВД в случаях, когда требуется различение цвета.

НЛВД представляет собой цилиндрическую разрядную трубку диаметром 5…12 мм, смонтированную при помощи траверса внутри прозрачной колбы, из которой откачен воздух. Разрядная трубка изготавливается из поликристаллической окиси алюминия, представляющей собой пропускающую свет керамику (поликор или люкор). Лампа имеет два электрода, которые через ножку связаны с цоколем.

Зажигание НЛВД осуществляется с помощью импульсного зажигающего устройства (импульс 2…4 кВ). Время разгорания, в течение которого спектр излучения меняется, составляет 5…7 мин. Повторное зажигание возможно после остывания разрядной трубки – через 2…3 мин.

Характеристики НЛВД почти не зависят от температуры окружающей среды, поэтому диапазон рекомендуемых температур от –60 до +40 °С.

Пульсация светового потока НЛВД значительна (около 70%). Параметры ламп (световой поток, мощность, продолжительность горения) довольно сильно зависят от напряжения сети. Световая отдача составляет от 90 до 140 лм/Вт, Средняя продолжительность горения – до 20000 часов.

Область применения НЛВД – наружное и внутреннее освещение. Основной тип российских НЛВД – ДНаТ (дуговая натриевая трубчатая).

Цена НЛВД примерно в 2,8…3,5 раза выше, чем у лампы ДРЛ той же мощности. Однако если подсчитать условную стоимость одного люмена, получится, что у НЛВД и ДРЛ они примерно одинаковы. А за счёт уменьшенного электропотребления при той же создаваемой освещённости, НЛВД получает большое преимущество

Особенности подключения и использования натриевых ламп

Среди всех ламп для искусственного освещения растений больше всего подойдет натриевая лампа, которая пользуется большой популярностью.

Лампа натриевая

Такой источник света обладает высокой эффективностью, и является самым экономным и долговечным. Мощность ламп может составлять от 30 до 1000 Вт, в зависимости от сферы использования. Что касается срока эксплуатации, то ресурс ламп рассчитан на 25000 часов работы. Для большинства теплиц это выгодный вариант в плане экономии, так как освещать растения необходимо довольно длительное время, особенно зимой.

Отечественная продукция

Большим спросом на рынке пользуются российские лампы Рефлакс, которые оснащаются встроенным отражателем. За счет этого свет направлен прямо на растения. Отражатель ламп Рефлакс обладает высоким КПД равным 95%, который сохраняется в течение всего периода эксплуатации. Что характерно, одна лампа Рефлакс, мощностью 70 Ватт, подвешенная на высоту полметра, способна осветить территорию площадью около 1,6 м2. А так как использование других источников света подразумевает большие затраты на электроэнергию, то использование ламп Рефлакс более рационально. Что касается габаритов, то Рефлакс имеет размеры 76×200 мм. Благодаря этому лампы Рефлакс лучше всего подходят владельцам теплиц.

Лампа Рефлакс

Преимущества и недостатки натриевых ламп

Натриевая лампа имеет существенные преимущества:
• Высокий КПД.
• Стабильный поток света.
• Высокая световая отдача примерно 160 лм/Вт.
• Долго срок службы, который в 1,5 раза превышает период эксплуатации прочих подобных ламп.
• Лампы имеют приятное золотисто-белое излучение.
• Эффективная работа в условиях тумана.
За счет того, что дуговая лампа рефлакс 250 излучает красный спектр – это идеальный источник света для цветения растений, в том числе и плодоносящих. А наличие синего спектра свечения способствует их активному росту и развитию. Вдобавок лампы могут работать в широком диапазоне температуры – от -60 до +40 градусов.
Наряду с достоинствами, имеются и некоторые недостатки. Главный из них заключается в сложности подключения. Обычный способ здесь не подходит, и здесь существуют свои особенности. Среди других минусов можно выделить следующие:
• Взрывоопасность.
• Наличие ртути в устройстве лампы.
• Долгое время включения, которое может составлять до 10 минут.
• Не подходит при выращивании нецветущих либо зеленых овощных культур (редис, лук, салат).
Кроме того, если необходимо использовать натриевые лампы высокого давления мощностью 250 Ватт или более, необходимо позаботится об охлаждении, так как лампы сильно нагреваются. Хотя для теплиц большого размера этот недостаток может обернуться преимуществом, обеспечив растения дополнительным нагревом.

Принцип работы

По внешнему виду натриевые источники света немного похожи на лампы ДРЛ. Здесь также имеется стеклянная колба элиптической либо цилиндрической формы, внутри нее располагается разрядная трубка («горелка»), с каждой стороны которой находятся электроды. Эти выводы соединены с резьбовым цоколем. По причине того, что пары натрия оказывают сильное воздействие на стекло, этот материал не применим для изготовления «горелки». Ее изготавливают из поликора (поликристаллической окиси алюминия), что позволяет повысить устойчивость к парам натрия и пропускать до 90% видимого света. Лампа ДНаТ 400 имеет разрядную трубку с диаметром 7,5 мм и длиной 80 мм. Электроды трубки изготавливаются из молибдена.
Помимо паров натрия, состав разрядной трубки содержит аргон, чтобы облегчить запуск ламп, а также содержит ртуть или ксенон, что позволяет увеличить световую отдачу. «Горелка» при работе разогревается до 1300 °C и чтобы сохранить ее в целости, из колбы выкачан воздух. Однако сложно поддерживать вакуум пока работает лампа, так как воздух может проникнуть через отверстия. Поэтому для предотвращения этого используются специальные прокладки. Стоит отметить, что при работе лампы ее колба разогревается до 100 °C. При включении импульсного зажигающего устройства (ИЗУ) создается импульсное напряжение, в результате чего образуется дуга. Но первое время натриевые лампы ДНАТ рефлакс 250 светят еще слабо, так как вся энергия расходуется на разогрев трубки. Спустя 5 или 10 минут яркость освещения нормализуется.

Устройство натриевой лампы

Как подключить натриевую лампу

В силу особенности строения газоразрядных ламп не получится просто подключить их к бытовой электрической сети, так как имеющегося напряжения не хватает для запуска. Вдобавок нужно ограничить ток дуги. И натриевые лампы здесь не исключение. В связи с этим необходимо использовать в цепи пуско-регулирующий аппарат или сокращено ПРА. Они могут быть электромагнитными (ЭмПРА) либо электронными (ЭПРА). В практике западных стран такие устройства именуются балластами Magnetic Ballast (для ЭмПРА) и Digital Ballast (для ЭПРА). В некоторых случаях не обходится без применения импульсного зажигающего устройства или ИЗУ.
Использование ЭПРА для натриевых ламп 250 необходимо для их разогрева и дальнейшей бесперебойной работы. При этом на сам запуск затрачивается 3-5 минут, а полную мощность натриевые источники освещения набирают в течение еще 10 минут. Примечательно, что на момент запуска лампы ее номинальное напряжение увеличивается практически в 2 раза.

shema-podklyucheniya-dnat-v-sbore

Устройство ПРА

Пускорегулирующий аппарат состоит из трех основных компонентов:
• Индуктивного дросселя.
• ИЗУ.
• Фазокомпенсирующего конденсатора.
Дроссель служит для ограничения тока дуги и его мощность должна быть такой же, как и у используемой лампы. К примеру, если применяется лампа ДНаТ 250, то, соответственно, мощность дросселя тоже должна быть не меньше и не больше 250 Ватт. В последнее время схема подключения ламп зачастую включает однообмоточный дроссель, тогда как двухобмоточные уже морально устарели.
ИЗУ необходимо для повышения напряжения до нескольких киловольт с целью образования дуги. Мощность ИЗУ может лежать в пределах от 35 до 400 Ватт. Помимо этого, устройство может быть двухконтактного или трехконтактного исполнения. Причем использование трехконтактных ИЗУ предпочтительнее.
Что касается конденсатора, то это необязательная составляющая. Но его наличие дает определенные преимущества, так как позволяет снизить нагрузку на бытовую электросеть. В свою очередь, это снижает риск возникновения возгорания проводки к минимуму. Боле подробно будет рассказано ниже.

Схемы подключения ламп ДНаТ

В зависимости от того, какое ИЗУ используется (с двумя выводами или тремя), натриевые лампы высокого давления 250 Ватт могут подключаться по-разному. Более подробно это отражает схема, изображенная ниже.

Без имени-1

Как можно видеть из рисунков подключение дросселя (балласта) осуществляется последовательно, а вот ИЗУ подключается в цепь параллельно.
Для своей работы натриевые лампы используют мощность реактивного характера. В связи с этим желательно чтобы схема подключения включала специальный конденсатор, который позволит подавить помехи и снизить силу пускового тока. Что в итоге продлевает срок службы ламп. Также этот элемент просто незаменим в случае отсутствия компенсатора фазы.
Как видно на первом рисунке наличие фазокомпенсирующего конденсатора показано пунктирной линией. Его подключение осуществляется параллельно источнику питания.
Главное, подобрать конденсатор оптимальной электроемкости. К примеру, при использовании той же лампы ДНаТ-250 его емкость должна составлять 35 мкф. Если в схеме присутствует лампа ДНаТ 400, тогда можно подобрать конденсатор чуть большей емкости – 45 мкф. Использовать в схеме допускается только сухие элементы и рассчитанные на напряжение не менее 250 В.
При самостоятельном подключении ламп стоит взять кое-что на заметку. Длина провода, соединяющего сам источник освещения и дроссель, не должна превышать одного метра.

Меры предосторожности

В силу конструктивных особенностей, которыми обладает натриевая газоразрядная лампа 250, при работе этих источников света необходимо соблюдать крайнюю осторожность. Недопустимо отключать лампу сразу же после ее включения. Она должна остаться включенной как минимум 1 или 2 минуты. В противном случае лампа перестанет вовсе включаться и тогда ее необходимо обесточить и подождать некоторое время.
В помещении, где работают лампы необходимо наличие качественной вентиляции. Ее температура во время работы может подниматься до 100 градусов и более. А согласно некоторым источникам и все 1000. Поэтому хорошая вентиляция – это залог продолжительной и безопасной работы источников освещения. Не стоит трогать руками лампы высокого давления во время работы во избежание ожогов. То же самое касается и ее отражателя.
При установке источников освещения не нужно браться за колбу голыми руками, лучше всего использовать перчатки из материи. Или можно обернуть ее какой-либо бумагой или картоном, чтобы не оставлять на стекле жирных отпечатков пальцев. Поскольку температура нагрева очень высокая, то любой жировой налет или даже капли воды могут привести к взрыву лампы. В интернете можно найти много информации по этому поводу.
Но сильно нагреваться могут не только лампы высокого давления, это касается и используемого балласта. Его температура может подниматься до 80-150 градусов. Поэтому в целях предосторожности следует этот элемент схемы изолировать, спрятав под огнеупорный и прочный корпус. Это позволит предотвратить попадание внутрь сухих листьев, кусочков ткани или бумаги и прочих предметов.
Не стоит забывать и про элементарную технику безопасности при работе с электричеством. То есть исключить любую вероятность попадания воды на балласт, следить за целостностью электропроводки. Стоит всегда помнить, что в момент, когда запускается лампа ДНаТ, ИЗУ вырабатываются импульсы высокого напряжения. Поэтому лучше всего использовать специальные провода, которые рассчитаны для работы в экстремальных условиях. Они как раз рассчитаны на сильный нагрев.

Утилизация

Натрий по своей природе является летучим веществом и, контактируя с воздухом, он может резко воспламениться. По этой причине натриевые источники освещения недопустимо выбрасывать как обычный мусор. Как и любая энергосберегающая лампа, которая содержит ртуть, их тоже нужно утилизировать в специальные емкости. Если самостоятельно выбросить натриевые лампы ДНаТ с соблюдением мер предосторожности не удается, следует вызвать специальную службу.