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.
Один из самых важных вопросов, возникающих перед каждым садоводом, решившим заняться разведением растений в – как обеспечить им полноценное . Да и не просто освещение, а освещение качественное, дающее растениям необходимую для полноценного развития часть спектра, безопасное и не требующее постоянных значительных материальных затрат. Всем этим требованиям отвечают светильники для растений с натриевыми лампами типа ДНаТ.
Натриевая лампа типа ДНаТ – расшифровка и принцип работы
Наш разговор об особенностях натриевых ламп типа ДНаТ начнем с того, как расшифровывается аббревиатура «ДНаТ». Итак, ДНаТ есть не что иное, как дуговая натриевая трубчатая лампа. И конструкция, и принцип работы такой лампы не отличаются особой сложностью. «Горелка» - цилиндрическая разрядная трубка выполнена из чистой окиси алюминия и заключена в прозрачный стеклянный баллон. Внутреннее пространство горелки наполнено смесью паров ртути и натрия, с небольшим содержанием зажигающего газа ксенона. Как и другие виды газоразрядных ламп, натриевые лампы типа ДНаТ требуют использования специального запускающего устройства - ИЗУ и балласта (дросселя). Вкратце, схема работы натриевой газоразрядной лампы выглядит таким образом: сразу же после включения, ИЗУ подает в лампу импульсы электрические импульсы напряжением несколько киловольт. Под действием этих импульсов происходит разряд в газоразрядной трубке и возникает дуга. Стабилизация напряжения и поддержание его на необходимом для нормальной работы лампы уровне происходит благодаря включенному в схему дросселю. Кроме ламп ДНаТ с отдельно подключаемым ИЗУ, в продаже можно найти и лампы, у которых ИЗУ сразу включено в конструкцию корпуса. Маркируются такие лампы ДНаС, а их производством занимаются компании Osram и Philips.
Газоразрядные натриевые лампы являются самыми эффективными среди существующих источников света по соотношению светоотдачи к затрачиваемой энергии, однако их спектр некомфортен для человеческого глаза. Отсутствие синего цвета формирует монохромную картину окружающего пространства. Из-за этой особенности натриевые светильники, несмотря на отличную экономичность, применяются ограниченно - в основном для уличного освещения. Между тем преобладание желто-красного «солнечного» и зеленого спектров благотворно сказывается на росте всех видов растений, что нашло широкое применение в тепличных хозяйствах.
Что такое натриевые лампы
Они относятся к газоразрядным лампам по аналогии с галогенными, ксеноновыми «собратьями». Источником свечения является газообразный натрий в сочетании с другими элементами, закаченный в стеклянную колбу. Под воздействием электрической дуги натрий разогревается до высоких температур и начинает светиться ярким желто-оранжевым светом, к концу службы лампы переходящим в красный спектр.
Характеристики
Мощность натриевых ламп самая высокая в классе - до 200 Lm/W (Люмен на Ватт). Характерными особенностями являются низкая цветовая температура (2100-2700 K) и доминирование желто-красного спектра излучения при минимальном количестве синего. Такое сочетание приводит к тому, что светильники данного типа наполняют окружающее пространство монохромным желто-оранжевым светом, в результате чего человеческий глаз недостаточно хорошо различает цвета и очертания предметов. Они теряют глубину, объем, затрудняется ориентация и оценка расстояний до объектов. Зато для растений на определенных этапах роста как раз необходим «солнечный» спектр излучения.
Виды ламп
По принципу работы они подразделяются на два основных класса:
- Натриевые лампы высокого давления (HPS - HighPressure Sodium).
- Натриевые лампы низкого давления (LPS - Low-Pressure Sodium).
Разработаны LPS-лампы в 30-х годах прошлого века. У них высочайшая эффективность (180-200 Lm/W), однако из-за конструктивного несовершенства эти лампы оказались капризными и даже опасными. Обычное кварцевое стекло беззащитно перед агрессивным воздействием натрия: он быстро улетучивался, а если осветительный прибор разбить - при реакции с кислородом газ может взорваться (воспламениться).
В 60-е компания General Electric разработала керамику с использованием оксида алюминия (поликор, лукалос), способную противостоять натрию при высоких температурах. Этот прорыв позволил вернуться к производству данного типа световых приборов, обладающих отличной экономичностью. Для улучшения свечения газа его закачивают под высоким давлением. Электрическая схема более простая, чем у LPS. К сожалению, повышение давления газа и другие факторы привели к значительному уменьшению световой отдачи - до 50-150 Lm/W (в зависимости от ее мощности), зато коэффициент цветопередачи (CRI) увеличился с 20 до 85 и выше (с недостаточной до хорошей).
Область применения
Светильники с натриевыми лампами низкого давления в мире большого распространения не получили. В СССР и США ставку сделали на более технологичные ртутные световые системы. В ряде европейских стран их активно применяют для освещения автомобильных дорог.
Натриевые лампы высокого давления более распространены. У нас они применяются для освещения городских улиц, в ландшафтном дизайне, для подсветки архитектурных объектов. Используются в производственных помещениях, где не требуется яркого света. В последнее время ведущие корпорации (Philips, General Electric и другие) значительно усовершенствовали конструкцию и потребительские качества этих ламп: их спектральный охват значительно расширился, увеличилась цветовая температура (с 2100 до 2700 K) - некоторые модели уже подходят для освещения жилых (производственных) помещений. Особо следует отметить применение натриевых ламп в тепличном хозяйстве.
Классификация
Натриевые светильники различаются по нескольким важным параметрам. По конструктивному типу они делятся на:
- Дуговые натриевые зеркальные (ДНаЗ).
- Дуговые натриевые матированные (ДНаМТ).
- Дуговые натриевые в светорассеивающей колбе (ДНаС).
- Дуговые натриевые трубчатые (ДНаТ).
Также различают светильники по потребляемому току (220V и 380V), которые, в свою очередь, подразделяются по мощности: от 50 до 1000 Вт.
Натриевые лампы для теплиц
Анализ энергопотребления теплиц показал, что наиболее энергоемкими являются процессы облучения и обогрева растений. Около 40 % электроэнергии, потребляемой тепличными хозяйствами, используется для облучения. Поэтому аграрии достигают увеличения овощной продукции за счет внедрения энергосберегающих осветительных устройств.
Большое значение, помимо оптимальных параметров микроклимата теплиц, имеет качество облучения растений. Поэтому актуальным является также изучение влияния качественных параметров освещения на процессы роста и морфологического развития саженцев. Использование в технологиях облучения растений принципиально новых источников света - современных натриевых светильников в сочетании с другими источниками освещения (например, светодиодами) - позволяет значительно увеличить показатели конечной урожайности.
Научный подход
Лидером в области совершенствования освещения теплиц является голландская корпорация Philips, что неудивительно, учитывая передовые позиции тепличной отрасли Нидерландов. Компания провела научно-практические исследования (в 2012 на Украине, в 2013 в Голландии), доказавшие, что натриевые лампы для растений наиболее предпочтительны. Они эффективнее компактных люминесцентных ламп, обладающих меньшей световой отдачей и не обеспечивающих оптимальный световой спектр. Параллельно доказано: лампы накаливания и ртутные светильники потребляют слишком много электроэнергии, чтобы быть экономически выгодными.
Еще лучшие показатели достигаются, если растения подсвечивать не только сверху, но и по бокам, в междурядьях. Для этого вполне подходят экономичные светодиоды (СД). Сочетание натриевых светильников со светодиодными способствуют большей урожайности. В 2012 году в Умани (Украина) была создана первая промышленная теплица, где сочетались эти виды осветительных приборов. Площадь участка при смешанном освещении СД и натриевыми лампами составляла 6000 м 2 . Всего в теплице было установлено 1230 СД-модулей и 870 светильников с лампами ДНаТ. Эксперимент показал, что урожайность томатов (при соблюдении других требований) может достичь 73 кг/м 2 ежегодно.
Затем благодаря аналогичному эксперименту в Нидерландах (2013) совместное использование ДНаТ и СД привело к увеличению урожайности на 30 %. В дальнейшем технологию переняли в Англии, Дании, Канаде, Японии, Китае и других странах.
Технология
Как правило, промышленные теплицы делают из прозрачных материалов, чтобы растения подсвечивались солнцем. Однако на широтах более 40 о (ближе к полюсам) естественного освещения хватает только на 4-5 месяцев (май-сентябрь). В оставшееся время необходима дополнительная подсветка. Причем на различных этапах вегетации и для разных культур требуется свой спектр излучения.
Светильник под натриевую лампу размещается сверху - он заряжает растения желто-красным «солнечным» светом (зеленый спектр, также излучаемый этими осветительными приборами, не так важен). Светодиоды (либо люминесцентные лампы) целесообразно использовать как дополнительный инструмент при боковом облучении, основное преимущество которого заключается в том, что, находясь в нижней части вертикально выращиваемых растений, свет попадает на нижние ярусы листьев, которые получают недостаточно верхнего света. Такая комбинация повышает интенсивность фотосинтеза, благоприятствует росту, правильному развитию растений. Дополнительное освещение пригодится на этапах, когда выращиваемым культурам требуется синий спектр света, который у натриевых светильников почти отсутствует.
Как это работает
За поглощение фотонов света у растений отвечают специальные пигменты - каратиноиды, a- и b-хлорофиллы. Каратиноиды поглощают свет исключительно синего диапазона, хлорофиллы - синего и красного. Однако максимумы поглощения хлорофиллов - главных фотосинтетических пигментов - находятся в пределах 640-680 нм, а каротиноидов - в пределах 470-480 нм. Согласно этим параметрам, самыми эффективными источниками света для условий тепличного хозяйства считаются натриевые лампы освещения высокого давления (НЛВТ) с рабочим диапазоном 500-700 нм. Их стабильность, срок работы, световая отдача, экономическая эффективность наиболее оптимальны.
Лампы мощностью 50-150 Вт менее надежны и имеют низкую стабильность параметров в течение срока эксплуатации, чем лампы средней мощности (250 Вт и более). Причины этого - в наличии заметного выпрямляющего эффекта при воспламенении ламп малой мощности, который может достигать 2 минут. При этом через лампу проходит повышенный ток, в результате чего происходит интенсивное распыление катодных материалов и образование на внутренней поверхности разрядной трубки непрозрачного налета. Зажигающий импульс и величина пускового тока влияют на значимость эффекта выпрямления, поэтому энергия импульса должна обеспечивать быстрый переход от тлеющего разряда в дуговой. Для предотвращения возникновения эффекта выпрямления тока используют устройства для блокировки постоянного тока. Поэтому в теплицах чаще применяют НЛВД мощностью от 250 Вт.
Впрочем, многочисленные теоретические и экспериментальные исследования процессов в разряде, на электродах и в приэлектродных участках газово-разрядных ламп показали, что есть целый ряд вопросов, которые требуют дальнейшего совершенствования. Для НЛВТ, которые используются в растениеводстве закрытых грунтов, необходимо прежде всего оптимизировать спектральный состав излучения под конкретные светокультуры и уменьшить содержание ртути в разрядной трубке, предупредив возможное загрязнение окружающей среды парами ртути с приборов, вышедших из строя.
Вопросы экологии
Создание современных технологий выращивания тепличных растений связано с использованием высокоинтенсивных разрядных ламп, в частности натриевых. Их широкое применение является положительным фактором интенсификации этого производства, хотя и связано с серьезной экологической проблемой. В состав подавляющего большинства современных разрядных ламп входит токсичное вещество - ртуть. В натриевых светильниках, например, может содержаться амальгама натрия (сплав ртути). Если такой светильник разобьется над посадками внутри теплицы, размещенные под ней растения (зелень, овощи, рассада, комнатные цветы) становятся непригодными к использованию.
Главным направлением повышения экологичности является создание высокоэффективных безртутных газоразрядных ламп. В последнее время эти работы проводились отдельными светотехническими фирмами, в том числе и в странах СНГ. Натриевые лампы с уменьшенным количеством ртути в разрядной трубке и полностью безртутные модели уже существуют и все чаще применяются в тепличном хозяйстве.
Среди всех ламп для искусственного освещения растений больше всего подойдет натриевая лампа, которая пользуется большой популярностью.
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.
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.
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.
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.
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.
Схема подключения натриевой лампы
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.
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.