Натриевые лампы для уличного освещения - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Натриевые лампы для уличного освещения

НАТРИЕВЫЕ ЛАМПЫ

Приборы освещения, работающие по принципу газоразрядной трубки, принято называть газоразрядными лампами. Газоразрядные лампы, по материалу рабочего тела принято подразделять на:

  • ртутные высокого давления;
  • заполненные инертными газами;
  • металлогалогенные ртутные;
  • натриевые.

Принцип действия газоразрядных дуговых ламп.

Еще из курса физики средней школы известно: если между пластинами заряженного конденсатора поместить источник заряженных частиц, произойдет дуговой разряд. В школьной программе в качестве источника ионов использовалась свеча.

Из вышесказанного следует, что для долговременного существования дугового разряда должно быть выполнено два обязательных условия:

1. Непрерывно должна существовать разница зарядов на пластинах.

2. Пространство между пластинами должно быть заполнено ионизированным газом.

Экспериментальным путем было установлено, что различные газы дают разное свечение:

  • неон светится красным с некоторым оттенком оранжевого цвета;
  • радон – синим;
  • пары ртути в чистом виде имеют светло-голубое свечение, однако их достаточно часто смешивают с люминофорами для расцвечивания;
  • пары натрия дают ярко желтое свечение.

Именно это свойство паров натрия и позволяет их использовать для производства источников освещения. Натриевые лампы делятся на два типа:

  • высокого давления;
  • низкого давления.

Подключение газоразрядных устройств освещения, как правило, производится в типовую 220 вольтовую электросеть с частотой тока 50Гц. Некоторые лампы требуют установки дополнительных импульсных зажигающих устройств (ИЗУ), другие уже с конвейера оснащены электронным пускорегулирующим аппаратом.

К преимуществам ЭПА относительно ламп без него следует отнести:

  • значительное увеличение срока службы за счет стабилизации мощности;
  • существенное снижение электропотребления (до 30%);
  • увеличение коэффициента светоотдачи;
  • повышение частоты питающего напряжения и за этот счет уменьшение эффекта мерцания.

ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ НАТРИЕВЫХ ЛАМП

В технической литературе натриевые лампы принято обозначать следующими аббревиатурами:

  • ДНаТ – общее определение, расшифровываемое как Дуговая Натриевая Трубчатая;
  • НЛНД – Натриевая Лампа Низкого Давления;
  • НЛВД – Натриевая Лампа Высокого Давления.

ДНаТ являются одними из самых эффективных источников освещения благодаря своей высокой светоотдаче. Натриевые лампы низкого давления могут выдавать более 200 люмен на 1 Вт мощности, максимальная светоотдача устройств высокого давления находится в пределах 140 лм/Вт.

Вторым плюсом натриевых источников света является их высокий коэффициент полезного действия: у НЛВД этот показатель составляет порядка 30%.

Третий плюс ДНаТ – длительные сроки службы с незначительными потерями качества светового потока (10-15% первоначальной мощности за 15000 часов работы) при существенном времени использования.

При этом срок службы современных ламп зачастую превышает 25 000 часов. Как показали исследования, основной спад светопотока (до 13%) происходит в течение первых 6000 часов эксплуатации. Дальше мощность потока меняется незначительно.

У натриевых ламп существуют и минусы:

  • их эффективность существенно уменьшается при низких температурах окружающего воздуха;
  • свет, выдаваемый НЛНД, значительно влияет на цветовосприятие человеческого глаза, искажая его.

Исходя из вышесказанного, можно сделать выводы, что использовать натриевые источники света предпочтительнее в тех местах, где точность цветопередачи отходит на второй план, а на передний план выступает экономический эффект (для уличного освещения и в садоводстве).

Типы натриевых ламп.

По своей конструкции натриевые лампы можно разделить на:

  • трубчатые;
  • софитные;
  • зеркальные.

В то же время трубчатые исполнения могут быть разделены на:

  • традиционные (с одной горелкой);
  • двухгорелочные (повышенного срока службы).

ДЛЯ УЛИЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Под уличным освещением мы будем понимать не только освещение тротуаров и дорожного полотна, но и освещение приусадебных участков, дворовых детских площадок, парковых аллей.

Экономический эффект от применения газоразрядных натриевых ламп для уличного освещения значительный за счет того, что:

  • существенно снижается энергопотребление без потерь в качестве освещения;
  • уменьшаются расходы на обслуживание;
  • снижаются траты на ремонт и расходные материалы.

Кроме финансовых показателей существует еще один существенный плюс использования натриевых источников света: их относительная экологическая безопасность. Правды ради следует отметить, что зачастую, в целях улучшения цветопередачи в темное время суток, муниципальные власти предпочитают закупать изделия, имеющие натриево-ртутное наполнение, которые гораздо опаснее для окружающей среды.

Выше уже было сказано, что эффективность этих осветительных приборов сильно зависит от температуры окружающей среды, есть еще несколько нюансов в использовании НЛНД и НЛВД:

  • для них не существует систем плавной регулировки мощности освещения;
  • у них значительное время нагрева.

НАТРИЕВЫЕ ЛАМПЫ ДЛЯ ТЕПЛИЦ И РАСТЕНИЙ

Пожалуй, никому не надо рассказывать насколько важную роль играет солнечный свет для роста и развития растений, однако далеко не все знают, как и на что влияют различные цвета света.

Ученые выяснили, что для ускорения процесса роста и развития зеленой части растения важнейшую роль играет преобладание в освещении синей (холодной) части спектра. Для ускорения процесса созревания урожая, стимуляции цветения и плодоношения в искусственном освещении должны преобладать теплые оттенки (красный спектр).

Именно последнее открытие и определило использование натриевых ламп в садоводстве. Еще одна причина их использования – ДНаТ являются дополнительными источниками тепла, так как они сильно нагреваются в процессе эксплуатации.

Однако сильный нагрев осветителей в теплое время года может вызывать нежелательные эффекты – в частности усиленный рост стебля растения и ожоги на его частях, близко расположенных к источнику света. К тому же, чрезмерное присутствие красного спектра света на ранней стадии саженцев нарушает естественный процесс роста растений.

Использование газоразрядных ламп с парами натрия накладывает ограничения на параметры питающего тока. В частности, колебания и скачки напряжения не должны превышать 10% от номинального.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА

Несмотря на свою высокую энергоэффективность и светоотдачу натриевые лампы имеют существенные ограничение по использованию. Низкое качество цветопередачи не предполагает их использование для освещения архитектурных сооружений, фасадов и интерьеров зданий.

Таким образом, можно сформировать несколько рекомендаций по применению натриевых источников света:

  • лампы высокого давления и низкого давления неплохо подходят для уличного освещения;
  • натриевые лампы низкого давления лучше не использовать для освещения пешеходных переходов, складов и декоративного освещения;
  • спортивные площадки, стадионы и другие крупные площадки также лучше не освещать с помощью натриевых светильников.

Направления совершенствования ДНаТ.

Перечисленные выше ограничения определяют для изготовителей направления совершенствования ДНаТ с целью устранения основных недостатков:

  • отсутствие комфортной для человеческого глаза цветопередачи и явно различимая пульсация;
  • большое время разогрева и промежутки перезапуска – второй недостаток.

Коэффициент цветопередачи разработчики улучшают с помощью добавления различных примесей в пары натрия.

Уменьшение эффекта мерцания на данном этапе осуществляется двумя способами:

  • для многоламповых установок лампы подключаются к разным фазам сети;
  • увеличение частоты поступающего тока.

Время разогрева натриевой лампы старого образца составляет от 3 до 5 минут, что крайне неудобно в эксплуатации. Технически эту проблему решают либо с помощью использования специальных пусковых устройств, на выходе выдающих электрические импульсы высокой амплитуды либо с помощью добавления в конструкцию дополнительной горелки.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Какие лампы сейчас используются в уличном освещении

Для уличного освещения в населенных пунктах сейчас применяются энергоэффективные светильники с герметичными отражателями. На автомагистралях и на крупных автострадах применяют зачастую рефлекторное освещение с отражающей поверхностью внутри светильника, что позволяет создавать мощные потоки направленного света. Для второстепенных же дорог одинаково подходит и рефлекторное и рассеянное освещение.

Самые мощные фонари, мощностью от 250 до 400 Вт, устанавливают на автострадах, для освещения второстепенных дорог служат менее мощные — 70 — 250 Вт, а для пешеходных тротуаров и парковых зон достаточно освещения рассеянного с мощностью ламп от 40 до 125 Вт. Светильники уличного освещения в населенных пунктах имеют плафоны различной формы: для парков это шары и цилиндры, для широких улиц — направленные прожекторы и т.д.

Лампы в этих осветительных приборах в основном газоразрядные различных видов. Именно газоразрядные лампы считаются наиболее энергоэффективными и потому являются экономически выгодными. Газоразрядные лампы стали своего рода стандартом для уличного освещения.

Несмотря на мерцание света и шум своих пускорегулирующих аппаратов, экономический эффект от применения газоразрядных ламп весьма выразителен, от того они и являются стандартом до сих пор. При этом свет газоразрядных ламп достаточно ярок и стабилен на протяжении всего срока их службы. Цвет может быть разным — от желтого до белого.

Лампы относительно компактны, создают интенсивные световые пучки посредством разрядной дуги, при этом рабочее положение может быть любым — от горизонтального до вертикального — в этом одно из достоинств газоразрядных ламп, применяемых для уличного освещения.

Газоразрядные лампы имеют свои особенности. Им требуется прогрев прежде чем выйти на полную мощность. Обязательно наличие защитного стекла на светильнике. Необходим, конечно, и зажигательный блок с так называемым балластом. Непременно устанавливают и токовые предохранители. Применение пускорегулирующей аппаратуры позволяет избежать неисправностей из-за скачков напряжения питания.

Несмотря на все эти особенности, газоразрядные лампы до сих пор не теряют актуальности. Так, газоразрядные лампы находят применение для уличного освещения, для освещения площадей, магистралей, туннелей, аэродромов и т. д. Справедливости ради отметим, что и в декоративном освещении газоразрядные лампы заняли достойное место, например для изготовления художественной подсветки зданий.

К преимуществам газоразрядных ламп относятся: стабильный ровный свет на протяжении всего срока службы, высокая энергоэффективность и низкие эксплуатационные затраты, продолжительный срок службы по сравнению с уходящими в прошлое лампами накаливания и с галогенными лампами, а также наличие защиты от ультрафиолетовой части спектра. Так, ртутные ДРЛ, натриевые ДНАТ и металлогалогенные ДРИ – газоразрядные лампы и применяются сегодня чаще всего в уличном освещении.

ДРЛ – ртутные дуговые лампы высокого давления, ДРИ – ртутные дуговые металлогалогенные лампы, а также ДНАТ – газоразрядные натриевые лампы высокого и низкого давления — все эти лампы работают на принципе газового разряда в парах ртути или натрия, который и служит источником свет. Ртутные лампы применяются больше других, однако постепенно они заменяются на натриевые лампы, которые более экологически безопасны.

Лампы ДРЛ обладают высоким качеством цветопередачи, надежны и не требуют техобслуживания. Внутри находятся пары ртути под давлением до 105 Па. Стеклянный баллон с цоколем содержит расположенную внутри ртутно-кварцевую трубку, внутри которой аргон и ртуть. Электрический разряд в парах создает световое излучение, при этом 40% приходится на ультрафиолет.

Люминофор, которым покрыта изнутри колба лампы, позволяет преобразовать ультрафиолет в видимый свет. Открытые территории традиционно освещаются лампами ДРЛ. Светоотдача ламп ДРЛ достигает 60 люмен на ватт.

Читайте также:  Теплый плинтус электрический своими руками

Лампы ДРИ также относятся к газоразрядным. Ртуть и различные добавки типа бромидов и иодидов позволяют достичь высокой световой отдачи, которая достигает 95 люмен на ватт и выше. Металлогалогенные лампы обладают превосходной цветопередачей. Ровный белый свет с различной цветовой температурой — это про металлогалогенные лампы.

Цилиндрическая или эллипсоидная колба внутри имеет гарелку как и в ртутных дуговых лампах, только здесь разряд происходит в парах металлов и йодидов. Срок службы металлогалогенной лампы достигает 10000 часов.

Различный состав смесей, наполняющих колбу, позволяет получать различную цветовую температуру и даже отличные от белого цвета, например зеленый или фиолетовый, что бывает важно для того чтобы подчеркнуть архитектурную составляющую улицы.

Уличное освещение, освещение крупных коммерческих объектов — вот области частого применения металлгалогенных ламп, мощность которых может достигать 250 Вт, при соизмеримости освещенности с 1 кВт прожектором. Металлгалогенные лампы дороже ртутных дуговых высокого давления (ДРЛ).

Лампы ДНАТ — натриевые трубчатые лампы, отличаются ярко-оранжевым светом, характерным для газового разряда в парах натрия. Натриевые лампы также как и металлогалогенные заменяют собой лампы ртутные. Натриевые — одни из наиболее энергоэффективных ламп, у них самая высокая светоотдача среди газоразрядных — до 200 люмен на ватт.

Недостаток натриевых ламп — они хуже светят в холодное время года, а натриевые лампы высокого давления содержат внутри соединения натрия и ртути, поэтому экологический аспект не так однозначен.

Натриевые лампы низкого давления НЛНД и натриевые лампы высокого давления НЛВД отличаются между собой. Лампы низкого давления НЛНД на 30% лучше по светоотдаче чем лампы высокого давления, и именно они чаще всего применяются в освещении улиц в теплых регионах, просто идеально подходят, поскольку их ровный желтый цвет комфортен для человеческого глаза, хотя цветопередача не достаточно близка к естественной.

Лампы же высокого давления НЛВД отличаются высоким КПД, но уступают, как отмечалось выше, по светоотдаче, лампам низкого давления. Поэтому лампы высокого давления больше применимы для спортзалов, производственных комплексов и всего в таком духе. Максимальная светоотдача 130-150 люмен на ватт. Тем не менее, их свет тоже комфортен для человеческого глаза, и применение различных люминофоров позволяет менять цветопередачу в сторону ближе к естественной, как у солнечного света.

За последние годы наиболее перспективными оказываются светодиоды. Они сравнимы по экономичности и светоотдаче с натриевыми лампами низкого давления, а цвет света может быть любым. Химический состав полупроводящей основы может быть разным, и меняя его можно получить монохромотический свет любого цвета и световой температуры. По сравнению с газоразрядными лампами, светодиоды экологически безопасны, их утилизация не так специфична как для ламп содержащих ртуть. Срок службы светодиодов сильно превосходит газоразрядные лампы — до 100000 часов.

Светодиодные светильники для освещения улиц и автодорог работают сегодня в США, всюду в Китае, в Европе. Установленные на опоры освещения различной высоты, светодиодные светильники используются в этих странах для освещения автомобильных дорог за пределами городов.

Менее мощные светодиодные уличные светильники используются и для освещения городских улиц, дворовых территорий и проезжей части городских дорог. Внедрение светодиодного освещения – это одна из значительных составляющих современно подхода к энергосбережению, направленного на экономию топливно-энергетических ресурсов.

Какими бывают натриевые лампы и где они применяются?

Конструкции первых световых приборов были довольно примитивными. Они состояли из двух электродов, между которыми горел дуговой разряд. В этих конструкциях было два существенных недостатка: из-за выгорания электроды нуждались в постоянной регулировке, а спектр излучения захватывал значительную долю ультрафиолета. Поэтому лампы накаливания, а позже натриевые лампы очень быстро заняли свои ниши в освещении помещений и улиц.

Справедливости ради надо сказать, что и эти осветительные приборы и сегодня ещё конкурируют с марками более экономичных светодиодных светильников.

Но есть сферы, где применение натриевых лампочек ещё долго будет в приоритете. Оптимизма прибавляет высокий поток излучения в газоразрядных лампах, продолжительность срока эксплуатации и высокие показатели экономичности этих приборов.

Конструкция и принцип работы

Действие натриевой газоразрядной лампы основано на свойстве паров натрия, способных излучать монохроматический яркий свет в жёлто-оранжевом спектре. Это газообразное вещество заключено в особой колбе (трубке), называемой горелкой. Поскольку разогретые до высокой температуры пары натрия агрессивно действуют на стеклянные поверхности, то трубку изготавливают из более устойчивых веществ – боросиликатного стекла либо из поликристаллической окиси алюминия (в зависимости от типа лампы).

С каждой стороны горелки расположены электроды, предназначенные для создания дуговых разрядов, разогревающих пары натрия. Эта конструкция размещена в вакуумной стеклянной колбе, заканчивающейся резьбовым цоколем.

Здесь уместно заметить, что существует два типа таких осветительных приборов: НЛНД (низкого давления) и НЛВД (высокого давления). Описанная выше конструкция даёт общее представление об устройстве газоразрядных натриевых светильников обоих типов. Различаются эти лампы конструкциями горелок и рабочим давлением паров внутри трубок.

В натриевых светильниках низкого давления, его величина не превышает 0,2 Па, а в НЛВД – порядка 10 кПа. Соответственно отличаются и рабочие температуры паров натрия: 270–300 °С для НЛНД и 650–750 °С в горелках высокого давления. Отсюда понятно, что горелки НЛВД обладают достаточно высокими уровнями световых потоков, то есть светят довольно ярко.

Нет ничего удивительного в том, что натриевые лампы высокого давления постепенно вытеснили с рынка осветительные приборы типа НЛНД. Хотя спектр света соответствующий низкому давлению более приятен для глаз, горелки НЛНД уступили более мощным моделям с довольно высоким световым излучением.

Учитывая данное обстоятельство, мы будем акцентировать внимание именно на лампах типа НЛВД. Конструкция такого источника освещения изображена на рисунке 1. Здесь приведена схема трубчатой лампы ДНаТ.

Рис. 1. Устройтство ДНаТ

Цифрами обозначено:

  • 1 – внешняя колба;
  • 2 – никелированный цоколь;
  • 3 – контактные пластины;
  • 4 – газоразрядная трубка (горелка);
  • 5 – молибденовые электроды;
  • 6 – пары натрия с примесью инертных газов (аргон или ксенон);
  • 7 – амальгама натрия;
  • 8 – уплотнённый ниобиевый ввод;
  • 9 – металлические проводники;
  • 10 – молибденовые пластины;
  • 11 – геттеры (газопоглотители).

На рис. 2 представлено фото натриевой лампы данного типа.

Рис. 2. Пример фото натриевой лампы высокого давления (НЛВД)

Колбы натриевых светильников бывают цилиндрическими (как на рисунке 2), эллиптическими, покрытыми изнутри тонким слоем светорассеивающего вещества (ДНаС). Они могут быть матированными (ДНаМТ) или содержать зеркальный отражатель рядом с горелкой (ДНаЗ).

Принцип действия.

Зажигание горелки натриевой лампы происходит от электрической дуги, возникающей между электродами. В канале электрического разряда образуется поток заряженных частиц из паров натрия. Строго говоря, внутри газоразрядной трубки находится не чистый натрий, а смесь газов. Для лучшего зажигания дуги добавляют аргон или ксенон либо пары ртути.

Сегодня уже существуют безртутные светильники. Они пока имеют более сложную конструкцию, но разработки продолжаются и, вероятно, они когда-нибудь заменят обычные лампы с ртутью.

После того как на катоды подано высокое импульсное напряжение, происходит зажигание НЛВД. Некоторое время лампа светит тусклым светом. Примерно через 7 – 10 минут, после того как пары натрия разогреются до рабочей температуры, лампа переходит в режим максимальной световой отдачи.

Принцип действия похож на работу ртутных ламп, но для включения светильника, наполненного парами натрия, требуется импульсное напряжение высшее, чем для включения ДРЛ. После разогрева горелки импульсные токи необходимо ограничить. Поэтому для данного типа осветительных приборов производители НЛВД разработали специальные пускорегулирующие аппараты со встроенными импульсными зажигающими устройствами. Без использования ИЗУ зажечь натриевую лампу, включив её непосредственно в электрическую сеть, невозможно.

Классификация натриевых ламп

Как было отмечено выше, натриевые светильники бывают двух типов: НЛНД и НЛВД. Их можно классифицировать ещё по виду колбы, по составу примесей, мощности излучения. Поскольку давление паров натрия напрямую влияет на светоотдачу лампы, то сделаем краткий обзор светильников именно по этому параметру.

Низкого давления (НЛНД)

Первыми появились НЛНД (с низким давлением в горелке). Они обеспечивают низкую цветопередачу, но обладают приятным для человека спектром излучения. Их массово использовали в 30-ых годах ушедшего столетия. Лампы низкого давления можно встретить и сегодня, однако их вытесняют более совершенные натриевые светильники, на которых мы остановимся более подробно.

Высокого давления (НЛВД)

Высокая эффективность НЛВД сделала их лидером среди других газоразрядных источников света. Светоотдача таких светильников достигает 150 люмен/ватт. Они могут работать до 28500 часов. Правда, в конце срока службы их светоотдача снижается, а цвет смещается в красную сторону спектра.

По целому ряду параметров НЛВД превосходят качества люминесцентных ламп, излучающих холодное свечение и металлогалогенных ламп, потребляющих много электроэнергии. Среди современных электрических источников света немного найдётся светильников, способных составить натриевому светильнику достойную конкуренцию.

Преимущества и недостатки

Преимущества у натриевых ламп следующие:

  • экономичность трубчатых ламп;
  • большой срок эксплуатации;
  • устойчивость электрических параметров на протяжении почти всего срока службы;
  • тёплые оттенки излучения натрия (см. рис. 3);
  • довольно широкий диапазон температур, при которых натриевый лампы устойчиво работают – от –60 до +40 градусов по Цельсию.

К сожалению, существуют недостатки, ограничивающие сферы применения НЛВД:

  • раздражающая частота мерцания света;
  • инерционность при включении;
  • взрывоопасность НЛВД;
  • наличие в большинстве моделей содержания ртути;
  • резонансное излучение ослабевает в процессе эксплуатации;
  • рост потребляемой мощности с приближением конца срока службы;
  • необходимость применения ПРА для подключения ламп.

Пускорегулирующие аппараты иногда являются источником шума и расходуют до 60% потребляемой мощности. Они также требуют дополнительного обслуживания.

Несмотря на наличие перечисленных недостатков, в некоторых сферах, где цветопередача источника света несущественна, применение НЛВД является очень выгодным, а в отдельных случаях просто незаменимым.

Область применения

Жёлто-оранжевый свет осветительных устройств приятен для глаз, но его монохроматичность приглушает цвета красок интерьеров. Поэтому натриевые лампы не используются в жилых помещениях в качестве основного осветительного прибора. Они могут служить лишь элементами декоративного освещения.

На рисунке 3 показано фото такой подсветки.:

Рисунок 3. Свет натриевой лампы

Исследования показали, что желтому свечению свойственно благотворно влиять на развитие растений. При этом усиливается их рост, увеличивается урожайность. Летом растительность получает такое освещение от солнечных лучей. Но в теплицах, где выращивают овощи зимой, солнечного света явно не хватает. Для этих целей идеально подходят НЛВД (см. рисунок 4).

Использование натриевых ламп для освещения теплиц не только повышает урожайность, но и позволяет сэкономить электроэнергию.

Читайте также:  Как определить мощность импульсного блока питания

Рисунок 4. Освещение теплицы натриевыми лампами высокого давления

Обратите внимание на монохроматичность света натриевых светильников. Приглушенный цвет растений свидетельствует о том, что почти весь свет от ламп расходуется на выработку хлорофилла.

Монохроматичность очень полезна при освещении улиц. Такой свет не рассеивается в тумане. Использование уличных светильников для освещения автострад позволяет повысить безопасность движения транспорта. Парковые зоны и дорожки с уличным освещением на основе НЛВД, обладающих жёлтым спектром свечения, повышают комфорт отдыхающих в ночное время.

Рисунок 5. Уличное освещение с помощью НЛ

Реже такие светильники используются в производственных помещениях (обычно на складах), а также при оформлении рекламных вывесок и декораций.

Подключение

Поскольку для поджога горелки требуется высокое импульсное напряжение (иногда до 1000 В) то это усложняет схемы подключения натриевых ламп. Приходится применять дополнительное оборудование. ПРА для НЛВД бывают двух типов: ЭмПРА (электромагнитные) и ЭПРА (электронные).

ИЗУ подключаются в цепь лампы параллельно, а дроссели – последовательно, иногда через импульсное зажигающее устройство.

На рисунке 6 изображено подключение НЛВД.

Рисунок 6. Схема подключения НЛВД

Обратите внимание на то, как подключен дроссель (балласт) и ИЗУ.

Примите к сведению, что при самостоятельном подключении необходимо соблюдать требование: длина провода от дросселя до цоколя лампы не должна превышать 100 см.

Некоторые зарубежные производители поставляют на рынок натриевые осветительные приборы со встроенными пусковыми устройствами в колбе светильника.

Вопросы безопасности и утилизации

Риски в эксплуатации натриевых ламп связаны с высоким давлением и температурой внутри горелки. Даже поверхность колбы нагревается до 100 °С и может вызвать ожог при неосторожном обращении. Существует вероятность разрыва колбы под влиянием вырвавшихся из горелки раскалённых газов.

С целью защиты от последствий разрушения делают светильники, в которых лампы находятся за толстым стеклом. Обратите внимание на конструкцию светильника для уличного освещения (рис. 5).

В связи с наличием ртути в натриевых лампах применяются особые требования к их утилизации. Использованные приборы запрещается выбрасывать в баки для обычного мусора. Их необходимо отправлять на специальные предприятия для обезвреживания и переработки.

Особенности натриевых ламп и их использовании в уличном освещении, схема подключения

Одним из популярных вариантов подсветки улицы является использование натриевых лампочек. Именно эти источники света сегодня вносят ощутимый вклад в уличное освещение.

Натриевая лампа для уличной подсветки

Несмотря на то, что сегодня многие области освещения активно захватывают светодиодные лампочки, натриевые источники света до сих пор пользуются огромной популярностью в системе наружной подсветки. Данная статья расскажет вам о том, что собой представляют такие лампочки, каков принцип ее работы и многие другие нюансы использования их в системе уличного освещения.

Особенности строения

Натриевые газоразрядные лампы, используемые часто для наружного типа подсветки, приставляют собой современный источник света, который появился в результате попытки модернизации ламп накаливания. В качестве светящегося тела здесь используются пары натрия. Такие лампы еще имеют аббревиатуру ДНАТ, что расшифровывается как «Дуговая Натриевая Трубчатая Лампа».

Из-за того, что натриевые газоразрядные лампы для создания газового разряда используют пары натрия, то светильники, в которые они вкручиваются, светят ярко-оранжевым оттенком. Этот свет отлично смотрится в качестве уличного типа освещения. Поэтому в светильники наружного освещения улиц и дворов все чаще вставляют именно такие лампы, заменяя ими устаревшие ртутные газоразрядные источники света.
ДНАТ представляет собой эффективную разновидность источников света, поскольку в их характеристики входит высокая световая отдача. Натриевые лампы среди всех газоразрядных моделей характеризуются максимальными показателями светоотдачи, при этом качество светового потока со временем падает незначительно.
Натриевые лампы работают так:

  • внутри лампы имеют трубку — «горелку». Она изготовлена из алюминиевой керамики. Эта трубка заполняется разреженным газом (пары натрия, смешанные с ртутью);

Обратите внимание! Из горелки откачан весь воздух, что обеспечивает сохранность целостности лампочки во время своей работы.

  • данная схема содержит пары ртути для того, чтобы ограничивать ток и используются как индуктивный балласт (электронный балласт);
  • при прохождении электрического тока по лампочке, ее электрическая схема активируется и наблюдается создание электродуги между двух электродов. Между этими электродами в парообразном состоянии находится натрий.

Для зажигания холодной лампы ДНАТ напряжения сети будет недостаточно. В связи с этим натриевые лампочки принцип имеют определенный способ подключения. Для их подключения сегодня используют специальное импульсное зажигающее устройство (ИЗУ). Схема подключения будет рассмотрена ниже. ИЗУ, после подключения начинает генерировать импульсы напряжением. Эти импульсы могут достигать несколько тысяч вольт. При таком напряжении гарантированно возникнет электрическая дуга.

Поскольку основной поток светового излучения генерируют ионы натрия, то натриевые лампы будут создавать световой поток характерного желтого цвета. Такой свет считается наиболее приемлемым для людей, так как он приближен к показателям естественного освещения.
Сразу же после возникновения и стабилизации дуги, такие лампы будут светить слабо, так как энергия станет расходоваться на нагревание горелки. По этой причине включенные светильники уличного типа вначале будут давать слабый свет, яркость которого будет нарастать по мере прогрева горелки. Примерно через 10 минут с начала работа осветительного прибора, яркость у натриевой лампы достигнет своего нормального уровня.

Виды ДНАТ

На сегодняшний день натриевые лампочки делятся на два принципиально различных подтипа:

  • лампы низкого давления или НЛНД. В характеристики данного вида этой продукции входят такие параметры, как высокий показатель надёжности, отличная светоотдача, эффективности потребления энергии. Поэтому уличные светильники очень часто оснащают именно НЛНД;

Обратите внимание! Использовать ламп НЛНД для освещения помещений не рекомендуется, так как при создаваемом ими световом потоке сложно различать цвета окружающих предметов.

Внешний вид НЛНД

  • лампы высокого давления или НЛВД. Такая продукция стоит не дорого, но вот они редко используются как источник света для уличного типа освещения. Их наиболее часто применяют для подключения в светильники, предназначенные для подсветки спортивных сооружений, а также коммерческих или производственных помещений. Здесь обычно используются консольные светильники.

Обратите внимание! НЛВД, после подключения в светильники внутреннего типа, дают возможность хорошо различать практически любой цветовой диапазон. Исключение составляет только коротковолновой диапазон, в котором возможен эффект потускнения цветов.

Внешний вид НЛВД

НЛВД имеют самый высокий КПД (примерно 30%). При этом они уступают НЛНД такие характеристики, как световая отдача срок службы.
Таким образом, для организации уличного вида освещения вполне можно использовать натриевые лампочки низкого давления.

Технические параметры

Сегодня натриевые лампы часто используются для организации уличного типа освещения. Причем они могут вкручиваться как в обычные светильники, так и в консольные установки или фонари. Наиболее широкое применение они нашли именно в системе наружной подсветки.
К положительным моментам использования ДНАТ можно отнести:

  • стабильное и яркое свечение, которое наблюдается на протяжении всего срока эксплуатации лампочки;
  • возможность установки в различные светильники (например, консольные, фонари и т.д.);

Светильники уличного назначения с ДНАТ

  • цвет излучения может быть как желтым, так и нейтрально-белого. Для изменения цвета свечения используют различные газовые смеси;
  • снижение эксплуатационных затрат;
  • такие изделия имеют достаточно продолжительный период службы, особенно если сравнивать их с лампами накаливания и галогеновыми источниками света;
  • защита от УФ излучения;
  • компактные размеры лампы, которые сочетаются с возможностью создания пучков высокой интенсивности.

Помимо этого следует знать, что натриевые лампы должны вкручиваться в те светильники, которые оснащены защитным стеклом, т.е. закрытого типа.
Для подсветки дома и помещений общественного назначения, такие лампочки практически не применяются по следующим негативным моментам, которые имеются в их работе:

  • шум, который издают пускорегулирующая аппаратура;
  • возможность появления эффекта мерцания;
  • отсутствие возможности быстрого повторного включения. Для того, чтобы натриевая лампочка зажглась необходимо дождаться ее полного остывания;
  • необходимость использования при подключении зажигающего устройства и балластов. Также здесь понадобятся токовые предохранители типа IEC1167.

Как видим, такие характеристики не приемлемы для системы домашнего освещения, но вполне сгоняться для уличной подсветки.

Где можно встретить

Поскольку технические характеристики натриевых лампочек не очень подходят для работы в условиях дома, то максимальное применение они нашли в системе уличного освещения. Для их подключения используется специальная схема, позволяющая использование таких источников света в наружной подсветке. Они применяются для освещения:

  • городских улиц и придомовых территорий;
  • площадей, парков и скверов;
  • автомагистралей, транспортных пересечений, а также пешеходных переходов и зон;

Подсветка ДНАТ автомагистрали

  • туннелей, вокзалов, аэропортов, спортивных сооружений;
  • архитектурных зданий и строительных площадок;
  • складских и производственных помещений.

С помощью натриевых лампочек можно создать следующие типы освещений:

  • общее;
  • рабочее;
  • художественное;
  • акцентирующее;
  • дополнительное.

Несмотря на некоторые недостатки в своей работе, натриевые источники света заняли достаточно внушительную нишу уличного освещения и не намерены уступать ее другим лампочкам.

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.

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).

Обратите внимание! Наиболее часто в роли балласта для натриевых ламп применяют именно ПРА. В их роли выступают индуктивные балластные дроссели. С их помощью происходит стабилизация и ограничение тока.

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.

Читайте также:  Опасность воздействия электрического тока на человека

Вариант схемы сборки

Эта схема позволит осуществить подключение натриевой лампы своими руками. Как видим, на ней указаны все компоненты, перечисленные выше.

Обратите внимание! Сегодня двухобмоточные дроссели считаются устаревшими. Поэтому для подключения ДНАТ следует использовать однообмоточный дроссель.

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.

Заключение

Натриевые лампочки на сегодняшний день довольно широко используются для уличного освещения самых разнообразных сооружений инфраструктуры населенных пунктов. Они создают качественное освещение улиц и дорог, но для этого их нужно обязательно правильно подключить, с чем мы и разобрались в нашей статье.

Характеристики, особенности и применение натриевых ламп для уличного освещения

Натриевые светильники – одни из самых старых и распространенных источников света для улиц, в котором светящееся тело представлено парами натрия с газовым разрядом в них. Таким образом, данный вид относится к газоразрядным.

Несмотря на то, что натриевые светильники характеризуются рядом особенностей эксплуатации, они опережают другие источники света по эффективности.

Особенности натриевых ламп

Натриевые светильники используются в основном для уличного освещения, а также в утилитарных, архитектурных и декоративных решениях. Однако возможно их применение и на промышленных объектах, если нет ограничений по индексу цветопередачи. Лампы высокого давления нашли также свое применение в аграрном секторе.

Отличительной особенностью таких изделий является их зависимость от температуры окружающей среды, вследствие чего для них используются специальные колбы из боросиликатного стекла. Наиболее применяемые лампочки – это Е27 и Е40.

Другой особенностью можно отметить наличие в колбе специальных прокладок, необходимых для безопасного использования НЛ и обеспечения внутри вакуума, так как нагрев разрядной трубки достигает 1300 0 Цельсия и попадание внутрь кислорода способно повредить конструкцию.

От других видов натриевые светильники отличаются еще и тем, что для выхода на полную мощность освещения им необходимо до 10 минут.

Виды ламп, их достоинства и недостатки

Существует два вида ламп, в зависимости от давления натриевых паров:

  • низкого давления,
  • высокого давления.

Натриевые лампы высокого давления (НЛВД), в зависимости от набора технических характеристик, могут быть:

  1. Дуговыми трубчатыми лампами или ДНаТ.
  2. Дуговыми натриевыми зеркальными или ДНаЗ.
  3. Дуговыми лампами в колбе из матового стекла или ДНаМТ.
  4. Дуговыми спектральными или ДНаС.

Конструкция всех натриевых ламп одинакова, однако в лампах низкого давления разрядную трубку наполняют неоном или аргоном, а высокого, – ксеноном или газовыми смесями.

Натриевые светильники имеют ряд достоинств, к которым относятся:

  • прекрасное уличное освещение при туманной погоде,
  • долгий срок службы,
  • хорошая эксплуатационная стойкость,
  • экономичность работы.
  1. Радиопомехи. Возникают, если натриевые светильники с лампами высокого давления используются длительное время.
  2. При старении возникает эффект выпрямления тока. Это явление, при котором электроды сгорают по-разному и частично разрушают горелку.
  3. В процессе старения снижается коэффициент светового потока.
  4. Специфичность цветового диапазона. Излучаемый свет меняется в процессе эксплуатации, есть мерцание.
  5. Световой поток зависит от погодных условий. При низких температурах происходит ухудшение излучения и теряется его интенсивность.
  6. Натриевые светильники чувствительность к перепадам напряжения.
  7. Максимальный светопоток достигается лишь спустя несколько после включения.
  8. Натриевые светильники и устройства для их подключения и обслуживания имеют большие размеры.
  9. Потребляемая мощность увеличивается с увеличением срока эксплуатации и по его окончании достигает 40%.

Высокого давления

Конструкция данного типа представляет собой стеклянную колбу, в которой находится разрядная трубка поликристаллического алюминия, инертная к парам натрия и хорошо пропускающая его излучение. Давление в трубке около 200 кПа. НЛВД имеют более низкую световую отдачу по сравнению с ними же низкого давления.

Низкого давления

Натриевые лампы низкого давления (сокращенно НЛНД) относятся к самым безопасным по отношению к глазам человека из-за того, что их излучение близко к натуральному.

НЛНД идеально подходят для использования в теплицах, так как ее мягкий желтый свет приятен растениям.

Технические характеристики источников света

Конструкция ДНаТ – это стеклянный баллон и специальная горелка.

Излучаемый свет создается электрическим разрядом и имеет золотисто-белый или оранжево-желтый оттенок.

Лампы ДНаТ

Тип ДНаТНапряжение
на лампочке
Мощность,
Вт
Световой
поток, Лм
Срок службы, тыс. ч.Длина,
см
Диаметр,
см
Цоколь
50905010Е27
701007060001,640,42
10010095002,110,48
1501501500015
150-1150Е40
25025028000202,50
250-5250
400400480002,78

Важно! Для сравнения можно отметить, что натриевая лампочка 150 ватт обеспечивает тот же световой поток, что и ДРЛ (Дуговая Ртутная Люминесцентная) мощностью 250 вт., которые НЛ призваны заменить.

ДНаЗ отличается от остальных типов наличием внутри вакуумированной колбы зеркального покрытия, которое обеспечивает более высокую производительность, взрывобезопасность и сниженное энергопотребление. По мощности, однако, уступают ДНаТ.

Лампы ДНаЗ

400

ТипМощность, ВтРазмерыЦоколь
длинадиаметр
ДНаЗ/Reflux Н 350350320122ЕX40/60
ДНаЗ/Reflux Н 350-1110
ДНаЗ/Reflux 400122
ДНаЗ/Reflux 400-1110
ДНаЗ супер / Reflux S 400122
ДНаЗ супер / Reflux S 400-1110
ДНаЗ супер / Reflux S 600600122
ДНаЗ супер / Reflux S 600-1110

В ДНаМТ колба не прозрачная, а матовая в форме эллипса.

Лампы ДНаМТ

Тип ДНаМТМощность, ВтСветовой поток, лмПродолжительность горения в среднем, тыс. ч.Размеры, смЦоколь
LD
220220190001222,79,1Е40
350350330001229,212,2
* После 100 часов горения.

ДНаС характеризуется эллиптической внешней колбой, тонкий слой покрытия светорассеивающим пигментом вместо люминофора, что улучшает оптические параметры данных ламп. Горелки, вместо ксенона, заполнены смесью Пеннинга. Кроме того, отличием является также и то, что ДНаС не требуют применение импульсно-зажигающего устройства для их подключения.

Основные сферы применения

Натриевые светильники не предназначены для использования в бытовых условиях (кроме их применения для теплиц), однако сфера их применения очень широка.

  1. Освещение автомобильных дорог. Врачами было установлено, что человеческий глаз при желтых оттенках света максимально чувствителен к резкости различения цветов. Следовательно, НЛВД лучше других ламп обеспечивают безопасность водителей и пешеходов на дорогах.
  2. Освещение туннелей, спортивных сооружений и контейнерных площадок; аэропортов, вокзалов; цехов, производственных и складских помещений, если к качеству цветопередачи не предъявляется никаких особых требований; теплиц.
  3. Использование ДНаС хорошо зарекомендовало себя в медицине, исследовательских лабораториях, химической промышленности и др.
  4. Декоративное освещение, художественная подсветка зданий.

Какие нужны светильники для использования НЛ на улице и как их выбрать

Для НЛ требуется напряжение сети 220 В и переменный ток с частотой 50 Гц с соответствующей пускорегулирующей аппаратурой.

Для автострад применяются светильники уличные с НЛ высокой мощности (от 250 до 400 Вт), на второстепенных дорогах используют лампы 70-250 Вт, для пешеходных тротуаров и парковых зон мощность НЛ может быть 40-125 Вт.

Плафоны используемых светильников могут быть цилиндрические либо шарообразные (для парков), направленные прожекторы распространены для освещения широких улиц.

Рабочее положение ламп может быть как горизонтальным, так и вертикальным.

На светильнике обязательно наличие защитного стекла из-за высокого нагрева элементов лампы и во избежание их повреждения.

Другими необходимыми элементами для корректной работы НЛ являются блок с балластом, и пускорегулирующая аппаратура (чтобы снизить вероятность повреждений из-за скачков питания).

Выбор светильника для освещения улиц зависит от задач, которые он должен выполнять.

Например, лампы ДНаТ широко применяются в садоводстве и цветоводстве.

При выборе ламп для улиц, подземных переходов, закрытых спорткомплексов, предпочтение отдается лампам ДНаТ 70 или 150 Вт. Здесь учитывается также уровень защиты от пыли и влаги. Для наружного освещения в этом случае подойдут светильники IP 65.

Важно! IP — система классификации степени защиты оболочки электрического оборудования от проникновения воды и воздействия твердых предметов в соответствии с международными стандартами IEC 60529. Знак IP – это степень защиты, двузначный код после – это уровень защиты от твердых предметов (первая цифра), и от воды – вторая цифра. Цифра 6 – это защита от пыли и от проникновения различных предметов. Цифра 5 – это защита от струй воды.

Особенности установки и эксплуатации

Для подключения НЛ (ДНаТ и остальных типов) необходима установка специального пускорегулирующего аппарата (балласта), которые делятся на электромагнитные (ЭмПРА) и электронные (ЭПРА). В случае с ДНаС, необходимо также подключение импульсного зажигающего устройства, которое снабжено 2 или 3 выводами. На самом устройстве показано, как правильно произвести подключение.

Самые распространенные пускорегулирующие устройства – это балластные индуктивные дроссели, которые ограничивают и стабилизируют ток. Схема подключения натриевых ламп заключается в подаче на клеммы светильника питающего напряжения.

Если подключение НЛ производится самостоятельно, рекомендуется использовать провод, соединяющий балласт с натриевой лампой, длиной не более 1 м. Также рекомендовано использование хлопчатобумажных перчаток.

При использовании для искусственного освещения растений НЛ располагаются не ближе чем за 50 см от них. Мощность может быть от 75 до 400 Вт. Однако в случае с мощностью в 400 Вт расстояние до растений следует увеличить до 1,8 – 2 м. Соблюдение данных условий важно для того, чтобы не повредить растениям.

Натриевый светильник (как правило, уличный) должен быть укреплен защитной стеклянной колбой во избежание его повреждения вследствие различия внутренней температуры лампочки и внешней среды.

Качество света НЛ зависит и от своевременной их очистки от пыли и грязи. Для этого можно использовать салфетку, смоченную спиртом.

Обязательной является утилизация НЛ специальными учреждениями, во избежание загрязнения окружающей среды парами ртути (если содержится), а также для предотвращения взрыва газа натрия, который может произойти при его контакте с кислородом.

Заключение

Основной областью применение натриевых ламп ДНаТ является уличное освещение. Также натриевыми лампами прочно занята ниша освещения сельскохозяйственных культур в теплицах.

Свет таких НЛ приятный желтоватый, что подходит для ночного и в условиях тумана освещения дорог.

Производители натриевых ламп активно занимаются их усовершенствованием, что позволит сохранить им ведущую позицию на рынке освещения.

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector