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.
Конструкция натриевой лампы
Конструктивно прибор представляет собой колбу, выполненную из специального изготовленного из оксида алюминия Al2O3 стекла. В процессе работы колба разогревается до 1200 градусов Цельсия. Такое стекло не только выдерживает высокие температуры, но и способно противостоять разрушающему действию паров натрия.
В края колбы, которая называется горелкой, впаиваются два электрода. Сама она заполняется смесью буферных (инертных) газов с добавлением натриевой амальгамы: сплава натрия со ртутью. Дополнительно в буферные газы подмешивают ксенон, он обеспечивает более легкий старт лампочки. Горелка, в свою очередь, помещается в еще одну внешнюю колбу, выполненную из обычного термостойкого стекла. Обычно это тугоплавкое боросиликатное стекло. В колбе создается глубокий вакуум, а сама она снабжается цоколем того или иного типа для подключения к питающей сети.
Благодаря вакууму внешняя колба играет роль термоса, обеспечивающего нормальный пуск и работу натриевой горелки при низких температурах окружающей среды. Одновременно она уменьшает теплопотери, увеличивая КПД и ресурс прибора.
Устройство лампы ДНаТ
Самый распространенный цоколь, устанавливаемый на лампочки ДНаТ – резьбовой цоколь Эдисона. Для приборов небольшой мощности применяется Е27, для мощных осветителей – Е40. Тем не менее встречаются лампочки и с другими типами цоколей, а также двухцокольные.
ДНаТ с цоколем Е40 (слева) и двухцокольный софитный вариант
Иногда в одну внешнюю колбу устанавливаются две горелки. Это повышает мощность прибора без существенного увеличения его габаритов, а также несколько увеличивает КПД и срок службы устройства за счет меньших теплопотерь.
Как я отмечал выше, кроме ДНаТ, существуют еще несколько разновидностей натриевых осветительных приборов:
ДнаЗ – с напыленным на часть внешней колбы зеркальным рефлектором, направляющим свет горелки в определенный сектор;
ДНаС – светорассеивающие. В этом приборе роль светорассеивателя исполняет специальный пигмент, нанесенный на внутреннюю поверхность внешней колбы. Спектр ламп ДНаС похож на дневной;
ДНаМТ – с матированной колбой. По сути, это аналог ДНаС, которая в настоящее время снята с производства. Предназначена для прямой замены ламп ДРЛ без ухудшения качества освещения.
Принцип действия
При подаче на электроды горелки питающего напряжения и одновременно высоковольтного импульса в колбе возникает тлеющий разряд, который начинает разогревать амальгаму натрия. По мере разогрева амальгама переходит в парообразное состояние, сопротивление газового промежутка в колбе уменьшается, и постепенно разряд переходит в дуговой – лампа разгорается.
Обычное время разогрева ДНаТ – 10-15 мин. При этом температура самой горелки достигает 1200, а внешней колбы – 250-300 градусов Цельсия. Чтобы разряд не перешел в неуправляемый дуговой, последовательно с лампой включается балласт. Под воздействием электрической дуги пары натрия начинают излучать видимый свет в желто-оранжевом спектре (резонансный спектр натрия). При этом светоотдача прибора составляет 150–200 лм/Вт в зависимости от мощности и типа прибора.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Виды светодиодных светильников уличного освещения
Промышленные осветительные приборы:
Магистральные — освещение дорог, тротуаров, площадей, проспектов, автомагистралей, парков; подсветка дорожных знаков, крутых поворотов, мостов. Светильники обладают высокой прочностью и снабжены антивандальным корпусом, устойчивы к жаркой погоде и морозам, влагостойки. Вдоль дорог и автомагистралей приборы устанавливаются на большой высоте.
Магистральный вариант
Светодиодные уличные осветительные приборы долговечны (срок службы до 100 тыс. часов) и прочны, поэтому их легко обслуживать после монтажа. Свет от таких приборов близок к дневному освещению и не ослепляет водителей. Дороги класса А снабжаются светильниками мощностью от 100 до 220 Вт, для дорог класса Б и С чаще всего применяются осветительные приборы мощностью от 60 до 100 Вт.
Светильники для транспортных объектов. Особенное значение имеет освещение аэропортов — оно выполняет архитектурную и функциональную роль. Выход из строя хоть одного прибора может иметь непоправимые последствия, и светодиодные светильники по своим характеристикам в этом случае становятся незаменимыми. Они используются для освещения АЗС, стоянок. Особый смысл приобретает освещенность водных, автобусных и железнодорожных вокзалов. Здесь светильники выполняют и основную — осветительную функцию, и декоративную. Для приезжающих людей вокзал представляет собой лицо, визитную карточку населённого пункта.
Архитектурные светильники служат для дизайнерского освещения офисных построек, домов, придомовых (ландшафтных) территорий, скульптур, памятников и др. Для памятников архитектуры применяется принцип повторения внешнего облика зданий при дневном освещении.
Архитектурный вариант
В других случаях подсветка выделяет достоинства сооружений и скрывает недостатки. Подсветка современных и необычных объектов зачастую имеет новаторский и самобытный смысл. Такие здания или сооружения видоизменяют световыми потоками, превращая их в арт-объект. Кроме прожекторов, используются встраиваемые, фасадные и линейные светильники.
- Светильники для рекламы создают постоянную подсветку щитов и информационных объектов. Чаще используется освещение при помощи прожекторов. Для небольших щитов, букв, вывесок применяются светодиодные ленты, модули, стробы, салюты, шлейфы и клип-лайты. Устанавливаются светодиодные экраны, демонстрирующие рекламные объявления, изображения, акции.
Светодиодные прожекторы для уличного освещения. Их основное назначение: освещение удалённых объектов. Могут применяться в любых сферах, дают большой диапазон мощностей с применением белых и цветных светодиодов. Одним из преимуществ светодиодных прожекторов является простота их монтажа. Они могут устанавливаться на любые виды опорных поверхностей, поэтому широко используются для аэропортов, вокзалов, архитектурных объектов, наружной рекламы, строительных площадок, спортивных площадок и др.
- Светильники для фонтанов и бассейнов. Прибор такого типа должен быть максимально влагозащищённым. Особая конструкция корпуса снабжена дополнительной гарантией герметичности светильника. Это обусловлено тем, что светодиодные светильники устанавливаются не только на внешней стороне бассейнов и фонтанов, но и внутри, в воде. В открытых муниципальных бассейнах применяются контурные и подводные приборы. Последние снабжены разноцветными диодами и способны при помощи пульта дистанционного управления воспроизводить даже цветомузыку.
Декоративные светодиодные светильники уличного освещения:
- Наземные осветительные приборы. Они направлены на освещение придомовых территорий, парков, садов и др. Как правило, имеют отличное дизайнерское оформление и выполняют декоративную функцию.
- Ландшафтные (садовые, парковые) светильники используют для подсветки дорожек, клумб, цветников. Используются на территориях частных домов, коттеджей, во дворах. Особенно подходят ландшафтные светодиодные светильники для дачи или сада.
- Кованые светильники крепятся на фасады или уличные столбы. Основная функция – декоративная. Выглядят такие приборы очень красиво и изысканно. Прекрасно освещают пространство.
- Газонные светильники на штыре. Как правило, имеют небольшую мощность и работают от пальчиковых батареек. Служат подсветкой и выполняют декоративную функцию.
Следует отметить, что некоторые виды промышленных светильников могут служить для освещения частных объектов, а декоративные — использоваться в масштабах городских инфраструктур.
Дроссель
По поводу качества дросселей и почему они выходят из строя в новых светильниках.
Современные компактные балластные дросселя, в большинстве своем изготовлены намоткой одной катушки, в навал, без межслойных изоляционных прокладок. Плюс, пропитаны кое-как лаком, без защиты обмотки защитным компаундом.
Стоит попасть сырости в корпус со схемой и жди беды. Советские большие дросселя мотались только двухстержневой двухкатушечной конструкции, каждая из которых имела межслойную картонную изоляцию.
Отсюда и практически их вечность. Но современные маркетологи и производители в этом, к сожалению не заинтересованы.
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
Газоразрядная дуговая натриевая лампа ДНаТ используется для освещения больших площадей, улиц городов, теплиц.
Не стоит путать натриевые лампы низкого и высокого давления. У них разная конструкция и принцип действия.
В спектре свечения у обоих преобладает оранжевый свет. У изделий низкого давления, излучение практически монохромное, они светят ярким золотистым светом.
Если их применять для освещения в комнатах, то цвета будут практически не различимы.
В лампах высокого давления спектр более разнообразный.
В тех моделях, которые используются в теплицах для выращивания растений, в световой спектр специально добавлено немного синего света.
В комплект для подключения лампы высокого давления входит несколько компонентов, без которых вы ее попросту не запустите. То есть, элементарно подав на нее 220 вольт, она у вас не загорится.
Для этого нужно специальное устройство – дроссель или балласт, который в свою очередь подключается по определенной схеме.
Схема эта зачастую изображена непосредственно на корпусе.
Вот ее более развернутый рисунок.
На ней нарисованы:
сам дроссель (баласт), на который подается фаза
далее эта фаза поступает на импульсно зажигающее устройство – ИЗУ
Через него можно подключать экземпляры разной мощности, от 70 до 400Вт.
ИЗУ создает стартовый импульс для пробоя содержимого горелки в колбе и образования дуги. Напряжение при этом достигает нескольких тысяч вольт!
А сама горелка в процессе работы разогревается до 1300 градусов.
Только после ИЗУ, подключается сама газоразрядная лампа.
Эта же схема подключения может быть изображена на стенках зажигающего устройства.
Кроме того, в комплекте для подключения рекомендуется применять конденсатор. Хотя он присутствует далеко не во всех схемах.
Для чего он необходим? Как известно, цепи с использованием дросселей питания, потребляют как активную, так и реактивную мощность. От второй, никакого полезного эффекта вы не получите.
Лампа от этого ярче светить не станет, а вот потери увеличатся. Именно для того, чтобы убрать эту реактивную составляющую и используют фазокомпенсирующий конденсатор.
Наглядное сравнение тока потребления светильника ДНаТ с конденсатором и без него:
Как видите, более чем двойная разница. В первом случае показан компенсированный ток (активный), а во втором случае полный (без конденсатора в цепи).
Некоторые думают, что тем самым они еще и уменьшают потребление эл.энергии, однако это не совсем так.
Счетчик у вас не рассчитан на подсчет реактивной или полной энергии, и фактическая экономия по затратам может составить максимум 3-4%.
Зато вы уберете лишние потери на нагрев проводов и железа.
Вот собранный своими руками компактный щиток, согласно схемы подключения.
Можно конечно все это собрать и в габаритном корпусе светильника, если позволяют размеры.
Очень важно, перед тем как самому собирать такую схему и использовать какие-либо компоненты, обычным мультиметром в режиме замера максимального сопротивления, проверить изоляцию дросселя и конденсатора. Нет ли пробоя на корпус
Нет ли пробоя на корпус
Нет ли пробоя на корпус
Нет ли пробоя на корпус.
Для подачи и отключения питания 220В используйте двухполюсный вводной автомат.
Для одного светильника мощность до 400Вт вполне сгодится автомат номиналом 5-6А. Кроме коммутационных операций вкл-выкл, он еще будет играть роль защитного аппарата.
Монтируется автоматический выключатель в самом начале схемы. Не забудьте также заземлить корпус всего щитка.
С автомата выходят два нулевых провода. Один из них согласно схемы, пускаете напрямую к лампе, а второй подключаете к соответствующему зажиму, подписанному “N” на пусковом устройстве.
Иначе можно случайно сжечь изделие, если при работе нулевой провод после балластного дросселя, случайно коротнет.
А провод с выходящего контакта подключаете на клемму “В” (Balast) пускорегулирующего изделия.
После чего, средний вывод Lp (Lampa) пускаете на патрон лампочки.
Заметьте, есть ИЗУ двухконтактные и трехконтактные. Первые подключаются параллельно самой лампе.
Общее описание осветительных приборов
Продукция Sodium – это прогрессивное, современное и экономичное оборудование. Важнейшим рабочим элементом в них являются пары натрия.
Конструкционные особенности модулей
Весь процесс происходит в специальной трубчатой горелке цилиндрической формы, состоящей из оксида алюминия.
Излучающие элементы помещены в прочный стеклянный контейнер, оснащенный самыми популярными резьбовыми муфтами E27 или E40.
В закрытых производственных помещениях большой площади натриевые лампы применяют только при необходимости организации экономичной системы освещения, не предъявляющей высоких требований к показателю цветопередачи источника излучения
Возникающее при этом резонансное излучение имеет специфический желто-оранжевый цвет, называемый монохроматическим.
Это означает, что несмотря на яркость, плотность и насыщенность световой поток не обеспечивает хорошей цветопередачи.
Кроме того, при удвоенной частоте сети модули заметно мерцают, что делает их совершенно непригодными для бытового освещения.
Обладая теплым спектром свечения, натриевые изделия отлично подходят для утилитарных, декоративных и архитектурных систем уличного освещения. Показать высокую производительность в условиях тумана на автомагистралях, автомагистралях и дорогах
Натриевые источники света состоят из термостойкой стеклянной колбы эллиптической или цилиндрической формы. Внутри находится рабочая алюминиевая горелка, снабженная электродами с двух сторон.
В газовый состав наполнителя для натриевых ламп часто входит ксенон. Помогает улучшить цветовой спектр излучения
Этот материал обладает высокими физическими свойствами и хорошей эксплуатационной стабильностью.
Правильно взаимодействует с парами натрия и обладает уникальной способностью пропускать без разрушения около 90% произведенной световой энергии.
Кроме соединений натрия внутри газоразрядной трубки находится ртуть и аргон.
Более инновационные бренды постепенно отказываются от использования ртути в своих натриевых продуктах, чтобы повысить экологичность
Колба комплектуется специальными прокладками. Они обеспечивают поддержание вакуума внутри лампочки и не допускают попадания кислорода в горелку.
Это повышает уровень эксплуатационной надежности приборов, так как газоразрядная трубка при работе сильно нагревается, достигая почти фантастических значений в 1300 °С.
В этом случае попадание даже очень небольшого количества воздуха может нарушить целостность модуля и спровоцировать опасную ситуацию для находящихся рядом людей.
Принцип работы изделий
Принцип работы натриевого устройства основан на дуговых разрядах. В результате импульсного напряжения, генерируемого во внутренней трубке, они создают насыщенное видимое свечение.
В процессе работы внешняя оболочка натриевой лампочки нагревается до температуры не более 100°С
В парах натрия, ответственного за формирование внутри колбы газоизлучающей среды, преобладает красное спектральное свечение.
Благодаря этой функции светильники создают исходящий свет таких оттенков, как:
- желтый;
- апельсин;
- красный в различных оттенках.
Сразу после включения натриевые приборы горят слабо и слабо, потому что основная часть энергоресурсов расходуется на качественный прогрев работающей горелки.
Световой поток достигает необходимой яркости, насыщенности и силы только через 5-10 минут, когда температура внутренней горелки достигает уровня, необходимого для корректной работы.
Нюансы системы запуска устройств
Все натриевые продукты нуждаются в триггерной системе. Он предназначен для оптимального розжига и практической регулировки тока. Сейчас на рынке есть два типа балластов.
Производители сопутствующего светотехнического оборудования выпускают балласты в виде единого интегрированного блока или нескольких отдельных модулей
Вариант №1. Это балластное устройство, предназначенное для работы при уровне сетевого напряжения 220 В. Имеет упрощенную конструкцию, продается по приемлемой цене и относится к бюджетным вариантам сопутствующего оборудования.
Вариант №2. Это более современный, прогрессивный ЭПРА, не имеющий зубьев в конструкции.
Стабилизирует мощность, значительно повышает эффективность светового воздействия, устраняет неприятное для глаз мерцание, продлевает срок службы натриевого прибора.
Электронные балласты позволяют снизить энергопотребление в системе почти на 30%
Единственным недостатком продукта является более высокая цена, чем PRA. Однако специалисты утверждают, что электронное устройство быстро окупается и значительно повышает комфортность управления системой освещения.
Меры безопасности при эксплуатации
В результате того, что лампочка при работе нагревается до высоких температур, надо быть аккуратным при ее использовании:
- После отключения источника света колбу лампочки нельзя трогать в течение 10-15 минут.
- Нельзя прикасаться к осветительному устройству без перчаток. Следы от пальцев могут привести к неравномерному прогреву лампочки, в некоторых случаях возможен ее взрыв.
- При функционировании источнику освещения должна быть предоставлена качественная вентиляция. Желательно, чтобы лампочка не находилась рядом с возгораемыми конструкциями. Это касается и балластного дроссельного устройства, поскольку он прогревается до 150 градусов.
История создания
Осветительные приборы низкого давления были созданы в 30-е годы. С 1961 года частично сняты с производства. Но на сегодняшний день источниками света ДНаТ широко пользуются как в России, так и в странах Европы.
Натриевые лампы относятся к газорязрядным. У них самая большая по уровню светоотдача. Еще один плюс – это потребление малого количества электроэнергии и способность работать при низких температурах. Как и у всех вещей у натриевых ламп имеются и плюсы и минусы.
При выборе осветительных приборов используют такие знания как характеристика, применение в производстве и подключение.
Особенности установки
Натриевые лампы, из-за специфики своей организации и принципа работы имеют определенные требования к своему подключению в осветительные приборы. При этом ДНАТ все равно, в отличие от металлогалоидных источников света, в каком положении им предстоит работать. Несмотря на это утверждение многие года практики показали, что наиболее предпочтительнее схема подключения, при которой лампочка занимает горизонтальное положение. Это связано с тем, что в таком положении такой источник света будет испускать световой поток в сторону.
Подключение ДНАТ
Для подключение ДНАТ всегда необходим балласт. Он необходим для того, чтобы осуществить разогрев лампочки при ее включении, а также для ее дальнейшей нормальной работы.
В качестве балласта для натриевых ламп используют пускорегулирующий аппарат (ПРА). Также на его роль подходит и электронный ПРА (ЭПРА) или импульсное зажигающее устройство (ИЗУ).
ИЗУ применяются для разогрева лампочки. Внешне данное устройство имеет вид отдельного небольшого блока (показано на фотографии). Он на электроды лампочки подает мощный импульс, имеющий высокое напряжение. В результате этого и происходит пробой в газовой смеси, помещенной внутрь колбы источника света.
Поскольку уличные светильники часто используют в качестве источника света именно натриевые лампочки, то такие осветительные приборы часто уже содержат в своей конструкции необходимые устройства для подключения к ним ДНАТ. Это так называемые консольные светильники, имеющие марку ЖКУ. Поэтому в такой ситуации схема подключения будет выглядеть довольно просто, так как здесь всего то и нужно, что подключить клеммы светильника к питающему напряжению.
Вариант схемы сборки
Эта схема позволит осуществить подключение натриевой лампы своими руками. Как видим, на ней указаны все компоненты, перечисленные выше.
Поскольку производители на данный момент выпускают различные модели ИЗУ (с двумя и тремя выводами), указанная выше схема может претерпевать некоторые изменения, связанные с особенностями данного устройства.
Ориентируясь по схеме, вы сможете без особых проблем подключить своими руками натриевую лампочку.
Принцип работы газоразрядной лампы
При проверке производительности лампы нужно соблюдать некоторые рекомендации:
- Не спешите вставлять новую модель на место испортившейся, нужно убедиться, что дроссель не замкнут, в противном случае могут сгореть сразу несколько деталей.
- Используйте при установке сначала диод с целыми спиралями, но не рабочую, в которой ранее мигал либо светился газ. Если спирали останутся в порядке, то можно устанавливать и вкручивать новую модель, если же сгорят, то стоит изменять сам дроссель.
- Если нужен дополнительный ремонт, то начинать нужно со стартера, который выходит из строя чаще других составных конструкции лампы.
- Что нужно помнить? Нужно знать, что проверить и стартер, и дроссель индивидуально без использования специализированных устройств – почти нереально.
Чем отличаются светодиодные светильники?
- Высокий показатель экономии энергии и электричества.
- Экологически чистые составляющие, не нуждаются в особой утилизации либо уходе.
- Срок эксплуатации при непрерывной работе равен 40–60 тысяч часов.
- Поток света нормализован во всём диапазоне питающегося напряжения от 170 до 264В, при этом показателей освещённости не меняется.
- Быстрое разогревание и включение.
- Не имеет в составе ртути.
- Нет пусковых токов.
- Хорошая цветопередача.
- Есть возможность самостоятельно регулировать мощность.
Газоразрядные лампы
