Натриевые лампы. Виды и устройство. Работа и применение

Конструкция газоразрядных светильников, к числу которых относятся и натриевые лампы, предельно проста. В нее включены два электрода, в промежутке между которыми при подаче напряжения зажигается электрическая дуга. При работе лампы материал электродных элементов быстро выгорает, а в спектр дугового излучения попадают ультрафиолетовые лучи.

Недостатки натриевых светильников привели к тому, что они со временем потеряли свою привлекательность и сегодня почти не используются в быту. Но существуют сферы деятельности человека, где без натриевых ламп обойтись очень сложно. Они применяются в ситуациях, когда нужно снизить расход электроэнергии и не тратить на это значительные средства (в частности, не покупать дорогих светодиодных изделий с низкой светоотдачей).

Особенности конструкции

Натриевые лампы работают за счет особых свойств паров натрия, которые позволяют получать свечение в желто-оранжевой части спектра. При производстве газообразное вещество закачивается в стеклянную трубчатую колбу, называемую «горелкой».

При производстве таких трубок используется специальное боросиликатное стекло. Его применение объясняется агрессивным воздействием паров натрия на материал колбы и недопустимости использования обычного стекла.

Помимо этого, натриевые лампы оснащаются специальными электродами, размещаемыми по сторонам от горелки и обеспечивающими создание и поддержание дугового разряда. Вся эта конструкция располагается в трубке, из которой предварительно полностью выкачан воздух. В ее нижней части имеется цоколь с резьбой для фиксации лампы в гнезде.

Различия по давлению (НЛНД и НЛВД)

Натриевые лампы по своим рабочим характеристикам делятся на конструкции с низким и сравнительно высоким внутренним давлением. В приборах первого типа этот показатель не превышает 0,2 Па, а в НЛВД он составляет порядка 10 кПа. Соответственно величине давления распределяются и рабочие температуры нагрева паров натрия.

Для НЛНД, они составляют около 270-300°С, а в НЛВД достигают 650-750°С. Поскольку световая отдача изделий второго типа намного больше. В свое время НЛВД заполнили рынок осветительных приборов, полностью вытеснив с него изделия НЛНД. Это произошло несмотря на то, что НЛНД имеют более приятный оттенок свечения.

Устройство

Исходя из того, что именно натриевые лампы НЛВД имеют привлекательные характеристики и пользуются повышенным спросом.

Внутреннее устройство осветительных приборов рассмотрим на примере трубчатой лампы высокого давления типа ДНаТ. В ее состав входят следующие обязательные элементы:

Наружная оболочка (колба).
Покрытый никелем цоколь.
Керамическая дуговая лампа (горелка).
Электроды из молибдена, геттер и т.д.

Колбы у натриевых светильников могут быть цилиндрическими или эллиптическими.

ustroistvo

Такая трубка покрывается изнутри тонким слоем рассеивающего свет вещества, которое обычно делается матовым. Некоторые модели содержат в своем составе зеркальный отражатель, располагающийся непосредственно за горелкой.

Как работают

Работают они за счет образования электрической дуги в межэлектродном пространстве, заполненном газообразными парами. Для этого в их конструкции предусмотрен специальный элемент, называемый «горелкой». В него закачиваются не только компоненты натрия, но и другие газообразные составляющие.

Для улучшения условий зажигания дуги в газовую смесь добавляется немного аргона или небольшое количество паров ртути. В результате воздействия импульсного напряжения на электроды происходит разряд и зажигание, после чего горелка начинает тускло светиться. Через некоторое время (порядка 7-10 минут) натриевые пары разогреются до нужной температуры, а затем лампа переходит в режим полной яркости.

Варианты исполнения

Натриевые светильники, помимо рабочего давления, различаются по следующим признакам:

Форма и тип колбы изделия.
Состав газовых примесей.
Заявленная производителем мощность излучения.

По форме и типу колбы рассматриваемые изделия бывают трубчатыми и сферическими с зеркальным отражателем, а по составу газовых смесей – с добавлением аргона или паров ртути. Что касается показателя мощности, то натриевые лампы могут быть как низковаттными (не более 50 Вт), так и иметь более высокую нагрузочную способность, достигающую 1-2 кВт.
Natrievye lampy DNaZ

Плюсы и минусы

К бесспорным преимуществам ламп этого типа относят:

Значительный уровень светоотдачи, достигающий 160 лм/Вт у приборов высокого давления и около 100 лм/Вт у НЛНД.
Приятный цвет свечения, не вызывающий раздражения у пользователя.
Длительные сроки эксплуатации, составляющие от 12 до 32 тысяч часов.
Экономичность (малое потребление электроэнергии).
Низкие трудозатраты на обслуживание осветительных приборов.

К перечисленным достоинствам следует добавить, что натриевые лампы способны работать без ухудшения качественных показателей в диапазоне температур от -60°С до +40°C. Отметим также, что такие источники по эффективности превосходят обычные лампы накаливания с равной мощностью почти в два раза.

Специфическими недостатками этих изделий считаются:

Наличие мерцаний, раздражающе действующих на зрение.
Высокую инерционность включения.
Взрывоопасность.
Возрастание потребления тока с приближением окончания срока эксплуатации.

К их минусам также относят необходимость использования электронной ПРА, без которой запуск лампы в работу невозможен. Добавим к этому, что пусковой узел создает много шума при работе и потребляет до 60% расходуемой мощности. Кроме того, пусковые электронные устройства нуждаются в регулярном обслуживании.

Natrievye lampy EPRA

Несмотря на все имеющиеся недостатки, эти лампы широко применяются в ситуациях, когда шумность и цветопередача не имеют решающего значения. В определенных условиях их замена просто невозможна.

Область применения

Желто-оранжевое свечение таких ламп приятно для восприятия, но его монохромность приглушает цвета окружающих предметов. Вот почему натриевые лампы практически не устанавливаются в рабочих офисах и интерьерах жилых помещений. Чаще всего они применяются для освещения уличных пространств и в декоративных целях.

Исследования, проведенные специалистами по растениеводству убедительно доказали, что желтый свет способствует развитию большинства культур. Под его влиянием ускоряется их рост и одновременно с этим увеличивается урожайность.

В летнюю пору открыто растущие растения получают освещение желто-оранжевого диапазона за счет излучения Солнца. В теплицы, сооружаемые для выращивания овощей в зимнее время, солнечный свет практически не проникает. Это и является причиной использования для этих целей ламп НЛВД.

Natrievye lampy foto

Их применение одновременно с увеличением урожайности позволяет сэкономить на расходе электроэнергии (если сравнивать ситуацию с использованием обычных ламп накаливания). Особо отмечается высокая эффективность воздействия света от НЛВД на процесс накапливания хлорофилла в листьях растений.

Излучение натриевых ламп, совсем не рассеивающееся при сильном тумане, оптимально подходит для освещения улиц и зон отдыха. Применение таких светильников на автомобильных трассах способствует повышению безопасности движения. Для освещения парковых ландшафтов с большим количеством прогулочных дорожек и тропинок также используются НЛВД желтого свечения, повышающего комфортность вечернего и ночного отдыха. В производственных целях такие светильники применяются значительно реже (или в складских помещениях или же в качестве рекламных атрибутов).

Порядок подключения

Для быстрого поджога горелки необходимо сравнительно высокое напряжение (до 1000 В в импульсе), что существенно усложняет схему их подключения. Для этого потребуется специальное пусковое оборудование, обозначаемое как «ПРА». Импульсные устройства запуска (ИЗУ) выпускаются в двух исполнениях: электромагнитные ЭМПРА и электронные ЭПРА.

Обычно ИЗУ подключаются в цепь питания в параллель с балластом или дросселем. Но существуют схемы, в которых дроссели включаются последовательно с ИЗУ.

Nl podkliuchenie

Безопасность эксплуатации и вопросы утилизации

При эксплуатации приборов этого типа обязательно соблюдение положений ТБ, касающихся каждодневного обращения с ними. Это объясняется тем, что внутри ламп создается высокое давление, а температура в горелке превышает безопасные пределы. При этом поверхность стеклянной колбы нагревается до 100°С, что при неосторожном обращении может привести к сильным ожогам. Кроме того, не исключена возможность ее разрыва под воздействием газов, вырвавшихся из горелки. Для предотвращения опасных последствий в некоторых изделиях горелка размещается в толстой стеклянной трубке, надежно защищающей пользователя от случайного разрыва.

Из-за того, что большинство образцов натриевых ламп содержат в своем составе ртуть – к этим изделиям предъявляются особые требования в части их утилизации. Просто выбрасывать использованные натриевые лампы в мусорные бачки категорически запрещено. Они подлежат обязательной отправке на специализированные предприятия, где содержимое колб сначала обезвреживается, а затем поступает в переработку.