Натриевые лампы: разновидности, технические параметры, сфера применения + правила выбора

Схемы подключения натриевых ламп высокого давления.

Сначала при зажигании натриевой лампы возникает разряд в неоне, и лампа начинает светиться красным светом. Под влиянием разряда в неоне разрядная трубка нагревается и натрий начинает плавиться (темпера­тура плавления натрия 98°С). Часть расплавленного натрия испаряется, и по мере повышения давления па­ров натрия в разрядной трубке лампа начинает светить­ся желтым светом. Процесс разгорания лампы продол­жается 10—15 мин.

Натриевые лампы относятся к наиболее экономич­ным из существующих источников света. На КПД лампы оказывает влияние ряд факторов: температура разрядной трубки, теплоизоляционные свойства защит­ной рубашки, давление газов-наполнителей и др. Для получения наибольшего КПД лампы температура раз­рядной трубки должна поддерживаться в пределах 270—280° С. При этом давление паров натрия составляет 4*10-3 мм рт. ст. Повышение и понижение температуры против оптимальной приводит к снижению КПД лам­пы.

Для сохранения температуры разрядной трубки на оптимальном уровне необходимо лучше изо­лировать разрядную трубку от окружающей атмосферы. Применяемые в отечественных лампах съемные защит­ные трубки не обеспечивают достаточной теплоизоляции, поэтому изготавливаемая нашей промышленностью лампа типа ДНА-140, мощностью 140 вт, имеет световую отдачу 80—85 лм/вт. Сейчас разрабатываются натриевые лам­пы, у которых защитная трубка представляет собой одно целое с разрядной трубкой.Такая кон­струкция лампы обеспечивает хорошую теплоизоляцию и вместе с усовершенствованием разрядной трубки пу­тем устройства на ней вмятин дает возможность поднять световую отдачу ламп до 110—130 лм/вт.

Давление неона или аргона должно быть не более 10 мм рт. ст., так как при более высоком их давлении может наблюдаться перемещение паров натрия в одну из сторон трубки. Это приводит к снижению КПД лампы. Для предотвращения перемещения натрия в лампе на трубке предусматриваются вмятины.
Срок службы лампы определяется качеством стекла, давлением наполняющих газов, конструкцией и мате­риалами электродов и др. Под воздействием горячего на­трия, особенно его паров, стекло подвергается сильной эрозии.

Сравнительная шкала температур ламп.

Натрий — сильный химический восстановитель, поэтому, соединяясь с составляющей основой стекла, кремниевой кислотой, он ее восстанавливает до кремния, и стекло чернеет. Кроме того, стекло поглощает аргон. В конце концов в разрядной трубке остается один неон, и лампа перестает зажигаться. Средний срок службы лампы составляет от 2 до 5 тыс. ч.

Лампа включается в сеть с помощью автотрансфор­матора с большим рассеянием, который обеспечивает получение необходимого для зажигания лампы высокого напряжения холостого хода и стабилизацию разряда.

Основной недостаток натриевых ламп низкого давления — одноцветность излучения, что не позволяет
использовать их для целей общего овещения в производственных условиях, из-за значительного искажения цвета предметов. Весьма эффективно приме­нение натриевых ламп для освещения, транспортных подъездных путей, автострад и в ряде случаев наружного ар­хитектурного освещения в городах. Отечественная промышленность выпускает натриевые лампы в ограни­ченном количестве.

Как сделать светильник для натриевой лампы

Поскольку использовать изделия ДНаТ целесообразно в хозяйстве, применение таких лампочек актуально для многих. Но для их функционирования потребуются специальные светильники. Их стоимость высокая, поэтому есть смысл соорудить осветительный прибор своими руками.

Что понадобится?

Для выполнения задачи потребуется:

• пластина с металлическим напылением, ее размеры должны составить 35х40 см;
• алюминиевый лист, который будет использоваться в качестве отражательного элемента;
• комплект саморезов;
• молоток;
• ножницы по металлу;
• труба диаметром 15 см.

Пользователь Анатолий King Crimson подробно рассказал о подготовке к изготовлению светильника для ДНаТ лампочки, а также создании такого устройства.

https://youtube.com/watch?v=mbmFqzkRe_I

Пошаговая инструкция

Руководство по сборке своими руками:

Подготавливается пластина с металлическим напылением. Она должна иметь зеркальную поверхность на рабочей стороне, а также быть упругой и жесткой. При ее отсутствии допускается установка пластины из нержавеющей стали, такой материал применяется в дымовых трубах.
Отражательный элемент предназначен для фокусировки световой энергии прибора и направлению осветительного потока в нужное место. Для расчета размеров рефлекторного устройства можно использовать специальный компьютерный софт, позволяющий точно рассчитать КПД.
Выполняется изгиб пластины вручную. При осуществлении этой задачи, когда сгибается центральная часть, можно воспользоваться молотком. Остальной лист изгибается с использованием подготовленной ранее трубы. Чтобы выровнять поверхность, надо действовать аккуратно. Но сделать это можно только руками.
На следующем этапе производится фиксация патрона с натриевым источником света, закрепить его можно на задней стенке. В данном примере она выполнена из боковой крышки процессорного блока ПК. В ней рекомендуется заранее сделать отверстия для вентиляции системы. Чтобы изготовить крышку, ее надо вырезать из металла, для этого используются специальные ножницы.
Фиксация патрона на задней поверхности осветительного прибора выполняется посредством самодельных шпилек, диаметр которых составляет 4 мм. Эти элементы выполнены из крючков, приобретенных в магазине. Желательно, чтобы их резьбовая часть была удлиненной. Это позволит сделать несколько шпилек.
Фиксация отражательного устройства осуществляется на задней стенке, для этого используются специальные алюминиевые заклепки. Их диаметр должен составить 3,2 мм. Если сделать все правильно и надежно закрепить элементы, конструкция в итоге получится жесткой.
Затем производится монтаж дроссельного элемента, а также высоковольтного импульсного устройства в осветительный прибор

Важно, чтобы эти составляющие компоненты подошли для корпуса светильника по размерам. Для более удобного размещения возможно демонтировать из корпуса плату

Но штекер питания, а также выключательное устройство с фильтрующим конденсаторным элементом можно оставить.
Производится установка дросселя. В данном примере используется балластный дроссельный элемент Galad 250 Вт, он оптимально подходит для корпуса по ширине, высоте и длине. Рядом с ним выполняется монтаж импульсного зарядного устройства. На нем должна быть схема подключения дросселя и лампочки, ей надо следовать.
На следующем этапе из корпуса к осветительному устройству надо вывести провода, их длина должна составить 3 метра. Для подключения к патрону необходимо использовать только термостойкие кабели. Их изоляция должна быть выполнена из стекловолокна.
Затем производится настройка собранного осветительного прибора, это надо обязательно сделать перед его использованием. Выполняется активация светильника, это нужно осуществить в темном помещении. Надо подождать, пока натриевый источник света полностью нагреется. Визуально необходимо оценить качество осветительного потока, который отражается рефлекторным устройством. Если требуется, этот элемент подгибается, но это следует сделать, пока он не нагрелся.

Процедуру регулировки рефлектора надо выполнять аккуратно, чтобы не зацепить сам источник света. В противном случае может произойти не только повреждением лампочки, но и ее взрыв. Для оптимизации светового потока можно слегка разогнуть края так называемой параболы на светильнике.

Пользователь Dmitriy Rostkov подробно рассказал о создании отражательного устройства для лампочки ДНаТ.

Преимущества и недостатки

Достоинства и недостатки ДНаТ обуславливаются физическим принципом формирования светового потока. Но более верно считать их особенностями конструкции. Учитывая их, можно сделать вывод о целесообразности применения этого типа источников света в каждом конкретном случае.

Плюсы

• Стабильность светового потока и большой охват площади
• Эффективность в туман.
• Достаточно высокий КПД.
• Длительный период полезной эксплуатации.
• Хорошие показатели светоотдачи. Показатель незначительно падает только в конце срока службы.
• Идеальный выбор для досветки плодоносящих растений.
• Широкий диапазон температуры окружающей среды, при котором сохраняется работоспособность.

Минусы

• Недостаточно качественную цветопередачу, что ограничивает сферу применения. Субъективно зеленый цвет может казаться темно-синими или черным.
• Высокий уровень пульсаций.
• Длительное время выхода на рабочий режим.
• Сложности с утилизацией из-за наличия ртути (справедливо для большинства моделей).
• Дополнительные элементы для работы (справедливо для устаревающих моделей, в новые уже встроены ЭПРА).
• Не подходит для неплодоносящих растений.
• Взрывоопасность.
• Критичны к качеству электропитания. Не рекомендовано использовать при отклонениях напряжения свыше десяти процентов.
• Сложности утилизации (так как используется амальгама – соединение ртути с другими металлами).

Учитывая высокий уровень пульсации и недостаточную цветопередачу, не рекомендуется применять лампы типа ДНаТ для освещения производственных помещений. Согласно статистике, их использование на промышленных объектах существенно повышает риск получения производственной травмы.

Схемы подключения

Посмотреть схему подключения осветительного прибора можно на схеме ниже. Если ее разобрать детальнее, то ИЗУ служит устройством для пускового высоковольтного импульса. После того, как по ней пройдет ток, необходимо его ограничение электромагнитным или электронным балластом, а именно дросселем, катушкой, имеющей незамкнутый магнитопровод. Дроссель подключается рядом с лампочкой, а ИЗУ включается параллельно.

Важно! Балласт всегда должен подключаться в разрыв фазы. Лучше, чтобы в схеме обязательно был конденсатор

На схеме он показан буквой С. Он подавит помехи и снизит пусковой ток. В результате будет продлен срок эксплуатации. Главное — чтобы он имел оптимальную электроемкость. Для ДНАТ 250 ватт будет достаточно 35 мкф

Лучше, чтобы в схеме обязательно был конденсатор. На схеме он показан буквой С. Он подавит помехи и снизит пусковой ток. В результате будет продлен срок эксплуатации. Главное — чтобы он имел оптимальную электроемкость. Для ДНАТ 250 ватт будет достаточно 35 мкф.

Двухточечный ИЗУ

Подключить ИЗУ с двумя выводами можно параллельным образом к светоисточнику. После дроссельной установки фазный провод нужно подсоединить к клемме зажигающего устройства, а во второй выход ввести нулевую жилу. Двухконтактный ИЗУ не рекомендуется ставить на ДНАТ 250 ватт, поскольку напряжение в течение работы идет не только на лампочку, но и на горелку. В результате может быть повреждена изоляция и, как следствие, может произойти сбой работы.

Трехточечный ИЗУ

Для подключения трехточечного ИЗУ нужно отыскать несколько проводков, имеющих отрицательный заряд на щитке. Один следует подвести к лампочке, а другой подсоединить к горелке. Балласт стоит поставить на разрыв фазы, но не нулевой. Далее нужно расключить фазный провод. Для этого одну щитовую жилу вставить в балластный контакт, а выходящий кабель из контакта подсоединить к кабелю В. В конце следует вставить провод в отделение среднего вывода ИЗУ и провести к лампочке.

Важно! Конденсатор при этом подключается параллельным образом электроцепи. Для этого одна жила вводится в щитовую фазу, а вторая подсоединяется к нулю на патроне

Лампы ДНАТ: характеристики лампы для цветов

Основные технические характеристики

t эксплуатации	От -30ºС до +40ºС
Тип цоколя	Резьбовой Е27 или Е40
КПД	30%
Цветовая t	2000 К
Cветовая отдача	От 80 до 130 лм/Вт
Световой поток	От 3700 до 130000 лм
U на лампе	От 100 до 120 Вт
Длина волн	От 550-640 нм
Пульсация светового потока	До 70%
Цветопередача	20-30 Ra
Мощность	От 70 до 1000 Вт
Время включения	От 6 до 10 мин
Срок службы	От 6 до 25 тыс. часов

Устройство лампы ДНАТ

Для разжигания и горения дуги применяют дополнительное оборудование. Лампы ДНаТ подключать напрямую к домашней электрической сети нельзя, поскольку напряжения сети для зажигания холодной лампы недостаточно.

Лампа натриевая для растений Sodium 100 Вт 2500К Е40 Delux, рассчитана на 1000 часов

Ток дуги лучше ограничить, лампу ДНаТ применять совместно с ПРА (пускорегулирующими аппаратами), чтобы стабилизировать мощность потребления электроэнергии и продлить срок службы:

• ЭПРА (электронные) увеличивают частоту тока, что способствует устранению эффекта мерцания 50 Гц;
• ЭмПРА (электромагнитные).

Лампы ДНаТ при работе светится ярким оранжевым светом, потому что в ней есть пары натрия. Она может нагреваться до 300º, поэтому патрон применяют только керамический. Лампы ДНаТ устанавливают в светильниках разного назначения, а питается от переменного напряжения 220 В.

В схеме ПРА для ДНаТ необходим фазокомпенсирующий конденсатор. Его использование снижает нагрузку на домашнюю электропроводку и на цепь осветительного устройства.

Как подключить?	с помощью пускорегулирующих аппаратов – ЭПРА или ЭмПРА; в некоторых случаях применяют импульсное зажигающее устройство или ИЗУ.
Вес	не всегда указывается производителем; вес лампы ДНаТ 250 — 0,23 кг, а модели с мощностью 400 Вт – 0,4 кг.
Как проверить?	Через дроссель, конденсатор и зажигалку
Какую нагрузку потребляет?	По мере расходования ресурса жизни потребляемая мощность НЛ постепенно растет и повышается на 40% относительно первоначальной
Световой поток	ДНаТ (70, 150, 250 или 400 Вт) характеризуются специфическим цветом излучения с оранжево-желтым или золотисто-белым оттенком
Срок службы	От 12000 час до 20000
Где используют?	внутреннее освещение больших площадей, теплиц, спортивных залов, наружного освещения дорог, жилых секторов, улиц; в цветниках, теплицах, питомниках для растений.
Вред	Могут пагубно отразиться на здоровье при длительном контакте, лампа содержит ртуть
Температуры нагревания	сильное нагревание при работе; цветовая температура ССТ-2500К; производит около 96-150 лм/Вт; золотой стандарт при выращивании растений.
Насколько лед лампы экономичнее ДНаТ?	LED экономнее ДНаТ, но использовать LED как единственный источник света нельзя, поскольку растению необходим весь спектр, а LED предоставляет только синий и красный; лучше использовать LED и ДНаТ в комплексе; полный спектр необходим на стадии рассады и веги; на стадии цвета достаточно будет и одного леда.
Чем можно заменить натриевую лампу?	На светодиодные, исходя от целей, экономии и необходимости

Аналог для натриевых ламп

ДНаТ	Люмены	Светодиодный аналог
ДНаТ 70	4,600	50 Вт
ДНаТ 100	7,300	75 Вт
ДНаТ 150	11,000	110 Вт
ДНаТ 250	19,000	190 Вт
ДНаТ 400	35,000	350 Вт

Какие лампы подходят лучше для выращивания растений?

Натриевые лампы для растений довольно дорогие, они сильно нагреваются, а при попадании воды на стекло могут взрываться. Помимо натриевых ламп еще используют:

• энергосберегающие лампы (экономки);
• индукционные фитолампы;
• светодиодные лампы для растений (фитолампы LED).

Редакторы ЭтотДом рекомендуют обратить внимание на такие фитолампы:

1. в бюджетном сегменте OSRAM L 36 W /765 Daylight (люминесцентная лампа Т8 + 40 Вт лампа накаливания);
2. светодиодная фитолампа для растений LED Grow Light от производителя, которому вы доверяете. Такая фитолампа будет стоить дороже, но точно не подведет.

Применение лампы ДНаТ

Как уже говорилось, если отмести всевозможные извращения, лампы ДНаТ применяются в основном в светильниках для освещения автодорог и для досветки растений.

Дорожное освещение

Основная причина, по которой дорожники подсели на лампы ДНаТ — бешеная энергоэффективность и неприхотливость. Сейчас-то, конечно, параметром в 100…130 лм/Вт с лампы никого не удивишь, но в середине прошлого века это был прорыв.

Но самое смешное, что этот источник света на тот момент не был самым энергоэффективным. Лампы ДНаТ были натриевыми лампами высокого давления (НЛВД). А их предшественник — натриевая лампа низкого давления (НЛНД) — делал новорожденного по световой отдаче вдвое. То есть выдавал до 200 лм/Вт (к слову, это и сейчас почти недостижимый результат, даже для светодиодов в массовом производстве и по приемлемой цене).

Собственно, прародитель лампы ДНаТ — натриевая лампа низкого давления

Но НЛНД обладали еще более узким спектром (ну совсем багряно-оранжевым), так что рынок просто закрыл глаза на такие незначительные потери и принял новую лампу с распростертыми объятиями, ибо цвета предметов в его лучах стали хоть как-то различимы.

Большинство автодорог, открытых парковок, развязок, во всем мире сейчас освещаются лампами ДНаТ. Собственно, вот:

Неиллюзорное доказательство причастности лампы ДНаТ с освещению всего и вся

… и вот:

Лампы ДНаТ освещают почти 100% автодорог

Как, опять-таки, уже говорилось, светильники для ламп ДНаТ производятся во всем мире сотнями (а может и тысячами) компаниями. В России самыми распространенными стали ЖКУ. Это тоже терминология, идущая и советских времен, когда все, включая названия продукции было типизировано и гостировано. ЖКУ расшифровывается как «Ж» Консольный Уличный. «Ж» никак не расшифровывается, т.к. эта буква просто присвоена для обозначения натриевых ламп. Почему «Ж»? Наверное этому есть какое-то объяснение, но с обычной логикой это точно никак не вяжется. ГКУ — «Г», металоГалогенная лампа — понятно. РКУ — «Р», Ртутная лампа — понятно. ДКУ — «Д», светоДиоды — понятно. ЖКУ… не понятно. Будем это просто ассоциировать с близким ДНаТу цветом — с Желтым.

Весьма типичный светильник ЖКУ под лампу ДНаТ 150

Вариантов ЖКУ и их производителей в Росии — тьма. Но лидером в производстве российских светильников ЖКУ является Галад, Рефлакс и Световые Технологии. Ну как лидеры? Этого никто не считал, просто они у всех на слуху. Причем Рефлакс производит еще и лампы ДНаТ. Но об этом поговорим ниже. Также есть бесчисленное множество других производителей, которые привозят корпуса ЖКУ из азиатских стран и продают в России под своим брендом.

Лампы ДНаТ для досветки растений

Кстати, это огромная, необъятная тема для холиваров в этих наших интернетах. Чем лучше освещать петрушку или помидоры — натриевым светом или светодиодным? Пожалуй сейчас мы эту тему опустим. Но отметим: все без исключения теплицы мира, за исключением экспериментальных, а так же без учета рукоблудия домашних садоводов, — досвечивается натрием и только им.

Растениям — свет

Более того, тепличным светильникам, заточенным под лампы ДНаТ, как правило, не требуется какого-либо серьезного обвеса в виде закаленных стекол, айпишных корпусов и прочего нагромождения. Как результат, лампа с ПРА, цоколем и отражателем весит в 2 раза меньше их уличных аналогов.

Лампы ДНаТ на страже тепличного хозяйства

Чтоб вы понимали, как выглядит светодиодный светильник, заменяющий лампы ДНаТ 1000, вот, компания CREE выпустила аналог 1кВт ДНаТ. Теперь на форумах много обсуждений — выдержит ли несущая конструкция теплицы такую нагрузку, и вообще, является ли это аналогом? Справедливости ради отметим, что это т.н. Reference design — попытка показать возможности светодиодов на конкретном примере с измерениями и расчетами, а не готовый продукт.

Экспериментальные фермы по досвечиванию рассады светодиодами

Номенклатурное подразделение устройств

Общепринятая отечественная номенклатура источников освещения выделяет четыре типа натриевых приборов. Они выпускаются в разных модификациях и предназначаются для определенных задач. Чтобы понять, где использовать тот или иной вид ламп, нужно знать об их отличительных чертах.

Что собой представляют ДНаТ

ДНаТ – это дуговые трубчатые модули с винтовым цоколем и колбой из прозрачного кварцевого стекла. Имеют цилиндрическую форму и отличаются от аналогов широким диапазоном мощностей.

Демонстрируют хороший уровень КПД и входят в разряд экономных источников света.

Натриевые агрегаты выпускаются с цоколями разных размеров и это напрямую зависит от мощности источника света. Стандартом E27 оснащаются изделия до 70 Вт, а более сильные приборы от 100 Вт и выше комплектуются цокольным элементом E 40

Изделия обеспечивают качественное уличное освещение с выраженной контрастной видимостью при различных погодных условиях.

Подходят для расположения на междугородних магистральных трассах, в туннелях, на аэродромах и пр. Показывают отличные результаты при использовании в теплицах, оранжереях и парниках.

Светопоток от ДНаТ оказывает на растения благоприятное воздействие, почти полностью покрывая нехватку солнца и естественного освещения

ДНаМТ имеют такие же параметры, но выпускаются в эллипсоидной форме и оснащаются колбой из матового стекла для создания более мягкого рассеянного освещения.

Как функционируют ДНаЗ

ДНаЗ представляют собой источник света, оснащенный колбой со встроенным отражателем из зеркальной алюминиевой пленки, герметично расположенной на внутренних стенках прибора. Изготовляются в форме эллипса и оснащаются классическим винтовым цоколем.

За счет наличия отражателя ДНаЗ дают высокий уровень освещенности и дольше служат. Зеркальное покрытие не позволяет свету попадать на горелку, легко выдерживает нагрев до высоких температур, не портится и не разрушается в процессе эксплуатации

Максимально широко используются в агропромышленности. Успешно имитируют естественный свет и обеспечивают активный рост и развитие овощных и декоративных культур, произрастающих в теплицах.

В чем отличие ДНаС

ДНаС от всех остальных ламп отличаются наличием на внутренней поверхности колбы покрытия из светорассеивающего вещества. Такое техническое решение позволяет использовать модуль для прямой замены устаревших и экологически опасных газоразрядных ртутных ламп.

Модули ДНаС наиболее широко задействованы в исследовательских лабораториях, в области медицины, химической промышленности и прочих смежных отраслях.

Если лампа не работает ?

По мере старения натриевые лампы приобретают мерзкую привычку «мигать» т.е. лампа включается, разогревается как обычно, потом вдруг гаснет и через минуту все повторяется. Если вы заметили за ней такое поведение – попробуйте поменять лампу. В случае если смена лампы не помогает – нежно измерить напряжение в сети, оно может быть ниже обычного… Если мигание происходит нерегулярно – возможно виноват плохой контакт или скачки напряжения в сети.

Бывает, что после включения светильника слышно как трещит ИЗУ (т.е. напряжение есть), но лампа даже не пытается зажечься. Чаще всего это случается из-за пробоя с проводе, идущем от ИЗУ к лампе или говорит о полностью выгоревшей лампе, реже бывает виноват обрыв провода между балластом и фонарем или подгоревшее ИЗУ.

Попробуйте сменить провод между ИЗУ и лампой

Обратите внимание на состояние контактов ИЗУ. Если не поможет – попробуйте поменять лампу. Если не помогает – отключите ИЗУ (иначе своими импульсами оно может сжечь вольтметр!) и померяйте напряжение на патроне лампы – у ДНаТ оно должно соответствовать сетевому

Если напряжение на патроне есть – меняйте ИЗУ

Если не помогает – отключите ИЗУ (иначе своими импульсами оно может сжечь вольтметр!) и померяйте напряжение на патроне лампы – у ДНаТ оно должно соответствовать сетевому. Если напряжение на патроне есть – меняйте ИЗУ.

Если же светильник вообще не подает признаков жизни: ИЗУ не жужжит, лампа не светится – скорее всего или выбило предохранитель или нарушен контакт в сетевом шнуре. Возможно виновато сгоревшее ИЗУ или обрыв обмотки в балласте – проверьте балласт как описано ниже, если он целый – меняйте ИЗУ.

Балласт проверяется обычным Ом метром. В норме сопротивление у них порядка 1–2 Ом. Если сопротивление значительно больше – значит или обрыв в обмотке или нарушен контакт между выводами обмотки и соединительной колодкой (попробуйте подтянуть винты). При межвитковом замыкании все сложнее – на сопротивление постоянному току оно влияет очень мало из-за чего трудно обнаруживается, при этом мощность на лампу поступает гораздо большая чем надо. Когда на лампе превышение по мощности – она быстро перегревается и гаснет, в результате наблюдается все то же «мигание».