Виды ламп днат и их технические характеристики. Общее о ПРА и лампах Схема подключения лампы днат 70
“Marijuana Grower"s Handbook”, если кто не знает) дуговые лампы (по-английски - HID) светят в два раза эффективнее, чем лампы дневного света той же мощности - это объясняется маленькими размерами излучателя, свет от которого гораздо легче направляется в нужную сторону и прочими особенностями конструкции. Поскольку ЛДС излучает по всей поверхности, сконструировать для них достаточно эффективный отражатель сложнее, размер же и расход материала будут гораздо больше. Кроме того с помощью дуговых ламп можно создать значительно большую освещенность. Потолок ее для ламп дневного света составляет 40-50 ватт на кв. фут, а с помощью HID можно без особых проблем добиться в 2-3 раза большей!Для растений (в частности, конопли) подходят две разновидности ламп класса HID - натриевые высокого давления (HPS или ДНаТ) и металл-галидные (MH, отечественный представитель - ДРИ, ртутно-иодная). С точки зрения человека натриевые лампы на 10% эффективнее металл-галидных, но с точки зрения растений - наоборот, поскольку людям и растениям нужны совершенно разные участки спектра. Вопрос этот вообще-то немного спорный, и каждый второй источник утверждает по-своему. Поскольку натриевые лампы применяются (у нас по крайней мере) гораздо шире металл-галидных, то основное внимание будет уделяться именно им. Общие рекомендации одинаково справедливы для обоих типов ламп, отличаются только электрическая часть и методы устранения неполадок.
С экономической точки зрения они также гораздо выгоднее - менять лампы рекомендуется раз в полгода, а одна ДНаТ-400 успешно заменяет 15..20 ЛДС по 40 ватт. Кроме того стoит вспомнить о балластах - гораздо удобнее работать с одним среднего размера чем с пятнадцатью маленькими. Поскольку как уже говорилось электроэнергия используется дуговыми лампами вдвое эффективнее чем ЛДС, то при их использовании тот же результат получается при вдвое меньшем ее расходе. Эти лампы можно использовать даже для очень маленьких плантаций - самая маломощная ДНаТ на 70 ватт как раз подойдет для площади 1-2 кв. фута. На Рис. 3 изображена конструкция одного западного товарища, использующего метод ScrOG. Для освещения применена лампа HPS на 150 ватт, рефлектор закрыт стеклом для задержания лишних тепловых лучей. Площадь сетки с шишками - 3 кв. фута, возраст клонов - 30 (!) дней, сорт C99. Как видите, даже с далеко не идеальным рефлектором результаты просто поражают воображение!
Как они работают?
Внутри внешнего стеклянного баллона ДНаТ"а находится «горелка» - трубка из алюминиевой керамики заполненная разреженным газом, в котором между двух электродов создается электрический разряд (дуга). В горелку также вводится ртуть и натрий (в ДРИ вместо натрия применяются галиды различных металлов, и горелка делается из кварцевого стекла) Для ограничения тока дуги используется специальный индуктивный (дроссель) или электронный балласт. Для зажигания холодной лампы напряжения сети недостаточно, поэтому необходимо использовать специальное импульсное зажигающее устройство - ИЗУ. Сразу же после включения оно генерирует импульсы напряжением несколько тысяч вольт, которые гарантированно пробивают лампу и создают дугу. «Натриевыми» лампы ДНаТ называют за то, что основной поток излучения генерируется ионами натрия, поэтому их свет имеет характерную желтую окраску. При работе «горелка» разогревается до 1300 °C, поэтому для сохранения ее в целости из внешнего баллона откачан воздух. Внимание: у всех без исключения дуговых ламп температура баллона при работе превышает 100 °С! Без принудительного охлаждения температура рефлектора будет ненамного меньше. Сразу после возникновения дуги лампа светит очень слабо, вся энергия расходуется на прогрев горелки. По мере прогрева яркость растет и достигает нормального уровня через 5-10 минут.
Как их устанавливать?
Натриевым лампам, в отличие от металл-галидных абсолютно все равно в каком положении работать. На основании многолетнего опыта западные садоводы утверждают, что горизонтальное положение лампы является более эффективным чем вертикальное, поскольку основной поток света лампа излучает в стороны. По этой же причине лампа должна располагаться посреди плантации, причем ее ось должна быть направлена поперек (перпендикулярно длинной стороне) - таким образом обеспечивается наиболее равномерная освещенность всех растений. Поскольку балласт представляет собой достаточно тяжелую железяку, его лучше вынести в отдельный блок, тогда регулировать высоту лампы будет легче. Высота подвешивания выбирается экспериментальным путем, но будьте осторожны - если вы слишком опустите лампу она может сжечь верхушки растений!
Про ИЗУ и балласты
Самыми лучшими балластами для ДНаТ являются электронные, но из-за совершенно диких цен применяют их очень редко. Обычный дроссель украинского производства можно приобрести на фирме примерно за $10, если найти на базаре у алкашей - вдвое дешевле. В бывшем совке выпускается множество их модификаций и применять можно все - лишь бы дроссель был именно для ДНаТ и такой же мощности как и лампа. Ставить «родной» дроссель обязательно, в противном случае у лампы может в несколько раз сократится срок службы или катастрофически упасть светоотдача! Возможно также «мигание», когда лампа гаснет сразу же после прогрева, потом остывает и все начинается сначала...
Из отечественных ИЗУ самое удобное т.н. «УИЗУ», оно подходит для любой мощности лампы и работает со всеми балластами.
Кроме того подключение двумя проводами вместо обычных трех упрощает электрическую часть. При этом вы можете разместить УИЗУ как рядом с балластом, так и возле лампы, подключив непосредственно к ее контактам (см. схему ниже). При подключении УИЗУ полярность особой роли не играет, но рекомендуется чтобы красный («горячий») провод соединялся с балластом.
Соединения выполняются многожильным проводом достаточно большого сечения, сетевой шнур также должен быть рассчитан на большой ток. Настоятельно рекомендую ввести в эту схему предохранитель, в случае пробоя балласта он поможет предотвратить неприятные последствия - от выбивания пробок до пожара или взрыва лампы!
БЕЗОПАСНОСТЬ
Если вы собирали светильник сами - трижды убедитесь что схема абсолютна правильна! Если на вашем балласте не нарисована схема подключения, или количество ножек у балласта/ИЗУ не совпадает со схемой - проконсультируйтесь с продавцом этого барахла или опытным электриком. Последствия ошибки могут быть катастрофическими, начиная с выгорания любого из трех элементов схемы и заканчивая взрывом лампы (а стекло там толстое, да и осколки горелки с температурой больше тысячи градусов штука неприятная). Все электрические соединения выполняются толстым многожильным проводом, пайки должны быть надежными и без «соплей». Винты в соединительных колодках затягиваются плотно, но без чрезмерных усилий - чтоб не сломать колодку. Если на баллоне лампы имеется грязь, жир или что-то подобное то из-за неравномерного нагрева лампа может лопнуть (взорваться) сразу же после прогрева! Поэтому избегайте прикасаться к лампе руками и после установки ее в патрон на всякий случай протрите спиртом. Попадание капель воды или других жидкостей на включенную лампу вызывает взрыв со 100% вероятностью! При использовании вентилятора убедитесь что он вращается и дует воздух куда надо. Подвешивайте светильник надежно, чтобы избежать падения - он тяжелый и несколько растений сломает точно, еще и загореться, сука, может!
Несколько слов про электробезопасность... Исключите возможность попадания на балласт воды, уберите его подальше и подвесьте повыше! Провода должны иметь абсолютно целую изоляцию, лучше применить специальный провод для суровых условий. Помните, что в момент зажигания лампы ИЗУ вырабатывает импульсы очень высоко напряжения - может и не убъет но запомнится на всю жизнь Ж:0 Это кроме «обычных» 220 вольт, которые присутствуют по всей схеме. При ремонте (см. следующий раздел) некоторые измерения проводятся на включенном устройстве - ни в коем случае не делайте этого сами если у вас нет достаточного опыта работы с высоким напряжением!! Лучше раскошелится на поллитру для ближайшего электрика чем самому стать органическим удобрением
В процессе работы светильника хотя бы раз в месяц нужно стирать пыль с лампы и рефлектора и проверять состояние вентилятора. Лампы рекомендуется менять раз в 4-6 месяцев, поскольку к концу срока службы у них сильно падает светоотдача. И не опускайте лампу слишком низко, проверьте рукой температуру на уровне верхушек - сильного тепла быть не должно!
Если оно 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 - померяйте напряжение в сети, возможно оно ниже обычного... Если мигание происходит нерегулярно - возможно виноват плохой контакт или скачки напряжения в сети. Самая неприятная возможность - это замыкание между витками обмотки в балласте, тогда придется его менять. Иногда «мигают» и новые лампы, но у них это через несколько часов проходит.
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 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 меж витковом 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 передоз по мощности - она быстро перегревается и гаснет, в результате наблюдается все то же «мигание».
Не спешите выкидывать убитую (по вашему мнению) запчасть, может проблема и не в ней.
(401
votes, average: 4,86
out of 5)
Лампы ДНаТ: источник света, который слишком рано списали на пенсию.
Как мы и обещали, наконец созрела статья про лампы ДНаТ (Дуговая Натриевая Трубчатая высокого давления). Все, кто работал или работает в области светотехники, о лампе ДНаТ знают не понаслышке. Но если кто не знает, объясним на пальцах: лампы ДНаТ - это как автомат Калашникова для освещения улиц и досветки растений - проверенный временем и надежный, но не лишенный недостатков источник света.
Собственно, эта статья про лампы ДНаТ скорее для начинающих; материал, изложенный грамотно, но доступным языком: без принципиальных схем подключения и полной разблюдовки основ поддержания столба разряда в горелке лампы ДНаТ. Но и специалистам, мы уверены, набросок понравится.
Почти 100% автодорог мира (никто, конечно, не подсчитывал) до недавнего времени освещали лампы ДНаТ, пока их не начали выпиливать с опор в пользу светодиодных светильников. Однако, даже сейчас, бывалые проектировщики предпочитают от греха подальше впихнуть в проект натриевый светильник, ибо светодиодка 1. реально дороже, 2. не на столько уж энергоэффективней и 3. до сих пор непредсказуема, т.к. количество просто зашкаливает. Но об этом позже.
Лампы ДНаТ бывают разных мощностей - от 50 до 1000 Вт (редко, но встречаются мощностью 2000 и 4000 Вт), что как бы намекает на их «промышленное» применение, нежели «бытовое». В основном лампы ДНаТ используют в светильниках для освещения улиц и дорог, реже - на производствах в купе с источниками света белого света (например со светильниками на МГЛ для достижения более теплого света и большей энергоэффективности). В самых извращенных случаях их ставят на производство в чистом виде. И то - до первой травмы или звонка «куда следует».
Но самое незаменимое применение - освещение теплиц, или досветка растений (что, собственно, одно и то же, но второе - по-научному).
Терминология
Вот за что мы не любим Википедию, так за то, что там пишут либо поверхностно, и не понятно, либо занудно и со всеми подробностями - что для непосвященных тоже не понятно. Самое обидное, что суть названия лампы ДНаТ в ней дают лишь в качестве расшифровки аббревиатуры, однако тут все намного интереснее.
Лампы ДНаТ во всем мире (кроме России) называют так, как они и должны называться - HPS Lamp (High-Pressure Sodium Lamp), то есть натриевые лампы высокого давления (НЛВД). Они у нас тоже так называются, но этот термин никто не использует. В Советском Союзе, когда только появились НЛВД, их стали производить различные заводы. Модификации и мощности были разные и их нужно было как-то отличать.
Различий действительно было много: форма (эллипсоидные/трубчатые) и прозрачность (матовые/прозрачные) колбы, мощность лампы (75/150/250/400/600/1000), наличие или отсутствие зеркального напыления в одной из полусфер. Так что и названий у НЛВД советского производства было много. Самыми распространенными стали лампы ДНаТ с различными приставками в виде мощности (150, 250 и т.д.).
Это было что-то вроде брендирования. Например сейчас в России существуют лампы ДНаТ-250 (с припиской, «такого-то производства»), а в Германии (да и во всем мире благодаря экспорту, маркетингу и качеству) существует лампа, например, VIALOX NAV-T 250 W SUPER 4Y производства Osram.
Так что по большому счету, лампы ДНаТ- это всего лишь разновидности модели лампы, а не тип источника света . А вот тип источника света - НЛВД, к которому относятся и лампы ДНаТ, и ДНаЗ (с зеркальным напылением) и даже ДНаС (со светорассеивающей колбой, чтоб меньше слепила). И, кроме специалистов, это мало кто знает. Вот так-то.
Кстати, если кому интересно, можно заглянуть в музей ламп (сайт на английском, но с кучей картинок) - здесь собрано бесчисленное количество различных ламп, в т.ч. и натриевых , за всю историю эпохи электрического освещения. Очень познавательно.
Устройство лампы ДНаТ
В принципе, лампы ДНаТ устроены не сложнее, чем любая газоразрядная лампа. Снаружи колба из термостройкого стекла и цоколь, внутри держатель горелки и сама горелка. Все.
Подключение лампы ДНаТ
Подключение также примитивно до безобразия, как и устройство лампы. Так что мы не будем на этом долго останавливаться и лишь приведем одну из наиболее типовых схем подключения лампы ДНаТ.
Хотя тут стоит оговориться, что в действительности вариантов подключения лампы ДНаТ огромное множество. Обязательным компонентом подключения является также компенсирующий конденсатор. Как правило, схемы подключения указаны на блоках ИЗУ. Но на картинке выше приведен самый простой схематический вариант подключения.
Плюсы лампы ДНаТ
1. Энергоэффективность лампы ДНаТ
Этот источник света до сих пор считается одними из самых дешевых и энергоэффективных (2016 год). Да, да, не стоит делать такие глаза. Они вполне себе конкурируют со светодиодами, в т.ч. и по параметру лм/Вт. Так, с лучших представителей отрасли мощностью 250 Вт вполне можно снять до 130 лм/Вт (пруф). А со светильника - до 90…110 лм/Вт в зависимости от производителя, рассеивателя, отражателя, ПРА и качества питающей сети.
Интересно, что чем выше мощность и световой поток лампы ДНаТ, тем выше их светоотдача. К примеру, 50-ваттных ламп выше 80 лм/Вт почти не бывает. А вот с ДНаТ 1000 можно смело получить и 150 лм/Вт - жмяк . Еще раз - всего два года назад такие параметры светодиодам в массовом производстве и не снились.
Говорить просто о лампе без светильника не совсем корректно, т.к. только в нем можно увидеть все плюсы и минусы лампы ДНаТ. Энергоэффективность светильников с натриевыми лампами доходчиво иллюстрируют характеристики, заявленные производителями светильников на их же сайтах (редко когда врут). Но у нас есть и собственные, измеренные данные, полученные из лаборатории во время испытаний светильников для рейтинга:
– - 84 лм/Вт,
– с лампой GE - 81 лм/Вт,
– - 87 лм/Вт.
А вот теперь самое интересное. Если говорить о прямой замене, т.е. когда сняли старый натриевый светильник и на его место повесили новый светодиодный, - надо понимать, что светильник с лампой ДНаТ 150 Вт никогда не заменишь 50 или 70-ваттным светодиодным. То же самое касается 250 Вт натриевых светильников - их невозможно заменить светодиодкой 100 и даже 150 Вт (речь про рядовые светильники, а не про собранные на заказ с идеальными характеристикой и световой отдачей 150 лм/Вт со светового прибора)
.
2. Цена лампы ДНаТ
Стоимость лампы ДНаТ варьируется от 300 до 10 000 рублей в зависимости от мощности, производителя, продавца и некоторых других переменных. Среднестатистическая лампочка мощностью 250 Вт стоит в районе 1000 рублей (±700). Но о цене абстрактной лампы ДНаТ тоже не совсем интересно говорить. Интересно говорить о стоимости лампы в составе светильника с ПРА (пуско-регулирующей аппаратурой), цоколем, защитным стеклом и т.д.
Вообще, лампа ДНаЗ, вместе с ее изобретателем, заслуживают отдельной статьи. И мы ее обязательно напишем. Нет. Серьезно. Кроме собственного сайта компании, об этой лампе почти не найдешь информации. Так что будем это исправлять.
Искусственные источники освещения, использующие для выработки световых волн электрический разряд газовой среды в парах ртути, называют газоразрядными ртутными лампами.
Газ, закачанный в баллон, может находиться под низким, средним или высоким давлением. Низкое давление применяется в конструкциях ламп:
линейных люминесцентных;
компактных энергосберегающих:
бактерицидных;
кварцевых.
Высокое давление используется в лампах:
дуговой ртутной люминофорной (ДРЛ);
металлогенной ртутной с излучающими добавками (ДРИ) галогенидов металлов;
дуговой натриевой трубчатой (ДНаТ);
дуговой натриевой зеркальной (ДНаЗ).
Их устанавливают в тех местах, где необходимо освещать большие территории с малыми затратами электроэнергии.
Лампа ДРЛ
Особенности конструкции
Устройство лампы, использующей четыре электрода, схематично показано на картинке.
Ее цоколь, как и у обычных моделей, служит для подключения к контактам при вкручивании в патрон. Стеклянная колба герметично защищает все внутренние элементы от внешних воздействий. В ней закачан азот и размещены:
кварцевая горелка;
электрические проводники от контактов цоколя;
два токоограничивающих сопротивления, вмонтированные в цепь дополнительных электродов
слой люминофора.
Горелка выполнена в форме герметичной трубки из кварцевого стекла с закачанным аргоном, в которую помещены:
две пары электродов - основной и дополнительный, расположенные на противоположных концах колбы;
небольшая капелька ртути.
Источником света ДРЛ является разряд электрической дуги в среде аргона, протекающий между электродами в кварцевой трубке. Он возникает под действием приложенного к лампе напряжения в два этапа:
1. первоначально между близкорасположенными основным и зажигающим электродами начинается тлеющий разряд за счет движения свободных электронов и положительно заряженных ионов;
2. образование внутри полости горелки большого количества носителей зарядов приводит к быстрому пробою среды азота и образованию дуги через основные электроды.
Стабилизация пускового режима (электрического тока дуги и света) требует времени порядка 10-15 минут. В этот промежуток ДРЛ создает нагрузки, значительно превышающие токи номинального режима. Для их ограничения применяется .
Излучение дуги в парах ртути имеет голубой и фиолетовый оттенок и сопровождается мощным ультрафиолетовым излучением. Оно проходит через люминофор, смешивается с образуемым им спектром и создает яркий свет, приближенный к белому оттенку.
ДРЛ чувствительна к качеству питающего напряжения, а при его снижении до 180 вольт тухнет и не зажигается.
Во время создается высокая температура, передающаяся всей конструкции. Она влияет на качество контактов в патроне и вызывает нагрев подключенных проводов, которые из-за этого используют только с термостойкой изоляцией.
При работе лампы давление газов в горелке сильно увеличивается и осложняет условия для пробоя среды, что требует повышения приложенного напряжения. Если питание отключить и подать, то сразу лампа не запустится: ей надо остыть.
Схема подключения лампы типа ДРЛ
Четырехэлектродная ртутная лампа включается в работу через дроссель и .
Плавкая вставка защищает схему от возможных коротких замыканий, а дроссель ограничивает ток, проходящий через среду кварцевой трубки. Индуктивное сопротивление дросселя подбирается по мощности светильника. Включение лампы под напряжение без дросселя приводит к ее быстрому перегоранию.
Конденсатор, включенный в схему, компенсирует реактивную составляющую, вносимую индуктивностью.
Лампа ДРИ
Особенности конструкции
Внутреннее устройство лампы ДРИ очень похоже на то, которое используется У ДРЛ.
Но в ее горелке введена определенная доза добавок из гапогенидов металлов индия, натрия, таллия или некоторых других. Они позволяют увеличить выделение света до 70-95 лм/Вт и более с хорошей цветностью.
Колба выполняется в форме цилиндра или эллипса, показанного на рисунке ниже.
Материалом горелки может быть кварцевое стекло или керамика, которая обладает лучшими эксплуатационными свойствами: меньшее затемнение и больший срок службы.
Форма горелки в виде шара, используемая в современных конструкциях, повышает светоотдачу и яркость источника.
Принцип действия
Основные процессы, происходящие при выработке света ламп ДРИ и ДРЛ совпадают. Отличие состоит в схеме зажигания. ДРИ не может запуститься в работу от приложенного напряжения сети. Ей этой величины недостаточно.
Для создания дугового разряда внутри горелки необходимо к межэлектродному пространству приложить высоковольтный импульс. Его образование возложено на ИЗУ - импульсное зажигающее устройство.
Как работает ИЗУ
Принцип действия устройства создания высоковольтного импульса условно можно представить упрощенной принципиальной схемой.
Рабочее напряжения питания подводится на вход схемы. В цепочке диода D, резистора R и конденсатора C создается зарядный ток емкости. По окончании заряда через конденсатор выдается импульс тока сквозь открывшийся тиристорный ключ в обмотку подключенного трансформатора Т.
В повышающей напряжение выходной обмотке трансформатора создается высоковольтный импульс величиной до 2-5 кВ. Он поступает на контакты лампы и создает дуговой разряд газовой среды, обеспечивающий свечение.
Схемы подключения лампы типа ДРИ
Устройства ИЗУ выпускаются для газоразрядных ламп двух модификаций: с двумя или тремя выводами. Для каждого из них создается своя схема подключения. Она приводится прямо на корпусе блока.
При использовании двухконтактного устройства фаза сети через дроссель подключается к центральному контакту цоколя лампы и одновременно на соответствующий вывод ИЗУ.
Нулевой провод подводится на боковой контакт цоколя и свой вывод ИЗУ.
У трехконтактного устройства схема подключения нуля остается такой же, а подвод фазы после дросселя изменяется. Она подключается через два оставшихся вывода на ИЗУ, как показано на картинке ниже: вход на устройство осуществляется через клемму «В», а вывод на центральный контакт цоколя через - «Lp».
Таким образом, в состав пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) для ртутных ламп с излучающими добавками входят в обязательном порядке:
дроссель;
импульсное зарядное устройство.
Компенсирующий величину реактивной мощности конденсатор может входить в состав ПРА. Его включение определяет общее снижение потребления энергии осветительным устройством и продление срока эксплуатации лампы при правильно подобранной величине емкости.
Ориентировочно ее значение в 35 мкФ соответствует лампам с мощностью 250 Вт, а 45 - 400 Вт. При завышенной емкости возникает резонанс в схеме, который проявляется «миганием» света лампы.
Наличие в работающей лампе импульсов высокого напряжения определяет использование в схеме подключения исключительно высоковольтных проводов минимальной длины между ПРА и лампой, не более 1-1,5 м.
Лампа ДРИЗ
Это разновидность описанной выше лампы ДРИ, внутри колбы которой частично нанесено зеркальное покрытие для отражения света, которое формирует направленный поток лучей. Он позволяет фокусировать излучение на освещаемый объект и снижать световые потери, возникающие из-за переотражений.
Лампа ДНаТ
Особенности конструкции
Внутри колбы этой газоразрядной лампы вместо ртути используются пары натрия, расположенные в среде инертных газов: неона, ксенона или других, либо их смесей. По этой причине их называют «натриевыми».
За счет такой модификации устройства конструкторам удалось придать им наибольшую эффективность работы, которая доходит до 150 лм/Вт.
Принцип действия ДНаТ и ДРИ один и тот же. Поэтому схемы подключения их одинаковы и при соответствии характеристик ПРА параметрам ламп их можно использовать для зажигания дуги в обеих конструкциях.
Однако производители металл галогенных и натриевых ламп выпускают пускорегулирующие устройства под конкретные виды своих изделий и поставляют их в едином корпусе. Эти ПРА полностью налажены и готовы к работе.
Схемы подключения ламп типа ДНаТ
В отдельных случаях конструкции ПРА для ДНаТ могут иметь отличия от представленных выше схем запуска ДРИ и выполняться по одной из трех нижеприведенных схем.
В первом случае ИЗУ включено параллельно контактам лампы. После зажигания дуги внутри горелки рабочий ток не течет через лампу (см принципиальную схему ИЗУ), что экономит потребление электричества. При этом дроссель испытывает воздействие высоковольтных импульсов. Поэтому он создается с усиленной изоляцией для защиты от зажигающих импульсов.
Из-за этого схема параллельного включения используется с лампами маленькой мощности и импульсом зажигания до двух киловольт.
Во второй схеме применяется ИЗУ, работающее без импульсного трансформатора, а высоковольтные импульсы вырабатывает дроссель специальной конструкции, имеющий отвод для подключения к контакту лампы. Изоляция обмоток этого дросселя также усиливается: она подвергается воздействию высоковольтного напряжения.
В третьем случае используется метод последовательного подключения дросселя, ИЗУ и контакта лампы. Здесь высоковольтный импульс от ИЗУ не поступает на дроссель, а изоляция его обмоток не требует усиления.
Недостаток этой схемы в том, что ИЗУ потребляет повышенный ток, за счет чего происходит его дополнительный нагрев. Это обуславливает необходимость увеличения габаритов конструкции, которые превышают размеры предшествующих схем.
Этот третий вариант конструкции наиболее часто используется для работы ламп ДНаТ.
Во всех схемах может быть использована подключением конденсатора так, как показано в схемах подключения ламп ДРИ.
Перечисленные схемы включения ламп высокого давления, использующих газовый разряд для свечения, обладают рядом недостатков:
заниженный ресурс свечения;
зависимость от качества питающего напряжения;
стробоскопический эффект;
шум работающего дросселя и ПРА;
повышенное потребление электричества.
Большая часть этих недостатков устраняется применением электронных пусковых аппаратов (ЭПРА).
Они позволяют не только экономить до 30% электроэнергии, но и обладают возможностью плавного регулирования освещенности. Однако, стоимость таких устройств пока еще довольно высокая.
Еще десяток лет назад натриевые лампы использовались для освещения дорог и улиц практически повсеместно. С появлением светодиодных источников света их стали применять несколько реже, но тем не менее сдавать свои позиции лампы ДНаТ не спешат. Что это за лампы и почему они уже не одно десятилетие держат первенство среди уличных осветителей? Сегодня мы постараемся это выяснить.
Что такое ДНаТ и виды таких ламп
Лампы ДНаТ — это одна из разновидностей натриевых ламп высокого давления – НЛВД (англ. HPS Lamp — High-Pressure Sodium Lamp). ДНаТ — аббревиатура, расшифровка которой означает «Дуговая Натриевая Трубчатая». Существует еще несколько разновидностей приборов этого типа: ДНаМТ, ДнаЗ и ДНаС. Посмотрим, как они устроены и чем отличаются друг от друга.
Конструкция натриевой лампы
Конструктивно прибор представляет собой колбу, выполненную из специального изготовленного из оксида алюминия Al 2 O 3 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.
Лампочка ДНаТ с двумя горелками 
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Задать вопрос экспертуСправедливости ради стоит упомянуть о существовании натриевых лампочек низкого давления. Горелки таких устройств по конструкции напоминают хорошо знакомые тебе колбы люминесцентных лампочек. Их электроды представляют собой спирали, а пуск прибора осуществляется их разогревом.
Натриевая лампочка низкого давления 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;
ДНаЗ имеет собственный рефлектор - ДНаС – светорассеивающие. В этом приборе роль светорассеивателя исполняет специальный пигмент, нанесенный на внутреннюю поверхность внешней колбы. Спектр ламп ДНаС похож на дневной;
И внешне, и по излучаемому спектру ДНаС напоминает ртутный осветитель ДРЛ - 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.
Лампа ДНаМТ 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.
Спектр лампочки ДНаТ Как запустить лампу ДНаТ
Как правильно подключить натриевую лампу ДНаТ к сети? Как видно из вышесказанного, на прибор недостаточно подать питающее напряжение: холодная горелка имеет большое сопротивление и просто не запустится. Для создания пускового высоковольтного импульса служит специальный узел – импульсное зажигающее устройство (ИЗУ).
После пуска лампочки ток через нее необходимо ограничивать. Этим занимается балласт: электромагнитный или электронный. Первый (ЭмПРА — электромагнитный пускорегулирующий аппарат) представляет собой дроссель — катушку с незамкнутым магнитопроводом. Второй (ЭПРА – электронный пускорегулирующий аппарат) является электронной схемой – ограничителем тока.
ЭмПРА (слева) и ЭПРА для осветительных приборов ДНаТ Дроссель включается последовательно с лампочкой, ИЗУ – параллельно. Существует 2 типа ИЗУ – двухвыводной и трехвыводной. Первый более прост в подключении и меньше стоит, второй делает работу схемы более корректной. При использовании трехвыводного ИЗУ в момент пуска высоковольтный разряд подается только на лампу, а не на лампу + балласт, как в случае с двухвыводным устройством. Схема подключения осветителя с использованием обоих типов ИЗУ приведена ниже.
Схемы подключения лампы ДНаТ с использованием двух- и трехвыводного ИЗУ
Обрати внимание, что на схемах обозначены ноль и фаза. Балласт всегда включается в разрыв фазного провода. На ИЗУ тоже есть соответствующие обозначения, не забывай их соблюдать.
На зажигающих устройствах даже есть схема их подключения Теперь по поводу конденсатора С, который обозначен на схеме штрихпунктиром. Он не является обязательным, но не будет лишним его поставить. Служит этот конденсатор для компенсации реактивной мощности и некоторого увеличения КПД схемы. Конденсатор должен быть неполярным бумажным и рассчитанным на напряжение не ниже 400 В. Его электрическая емкость зависит от мощности осветительного прибора. Для ДНаТ 250 Вт хватит 35 мкФ, для ДНаТ 400 Вт емкость нужно увеличить до 45 мкФ.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос экспертуДля качественной и долговременной работы светильника мощность балласта должна соответствовать мощности лампы. Правило «чем больше, тем надежнее» тут не работает! ИЗУ выбирается таким, чтобы мощность осветителя укладывалась в диапазон, указанный на его (ИЗУ) корпусе.
И еще один совет. Устанавливай лампочку ДНаТ только в хлопчатобумажных перчатках или при помощи чистой тканевой салфетки. Дело в том, что колба прибора нагревается до 300 градусов. Оставленные тобой на колбе отпечатки пальцев сгорят, и образуется плохо проводящий тепло слой нагара. В результате произойдет локальный перегрев, и стекло лопнет. Если же ты или кто-то другой уже «захватали» лампочку, то протри ее салфеткой, смоченной спиртом.
Прибор можно выбросить из-за трещины, появившейся в результате локального перегрева грязного стекла
Условия утилизации
Горелка лампы ДНаТ содержит ксенон и сплав натрия со ртутью, поэтому выбрасывать прибор, как бытовые отходы, нельзя! Сгоревшие лампочки необходимо сдавать на специализированные пункты приемки. Кроме того, материалы горелки и колбы хоть и выглядят, как обычное стекло, имеют абсолютно другой химический состав. Попав в переработку с обычным стеклом, кварц и оксид алюминия просто испортят всю плавку.
Существует множество мест утилизации ртутьсодержащих приборов, но мы обычно не обращаем на них внимание Согласно действующему законодательству (Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 № 354) обязанность по сбору перегоревших энергосберегающих ламп возложена также на управляющие компании, ТСЖ, ЖСК и т. п. То есть на организации, которые занимаются обслуживанием жилого фонда. Причем при неисполнении обязанностей коммунальщикам грозит штраф от ста тысяч рублей и выше.
Технические характеристики и сравнение с аналогами
Я уже говорил, что лампочки типа ДНаТ упорно держат свои позиции и все еще широко используются, несмотря на появление новых типов источников освещения. Чем же они завоевали такую популярность? Сравним их основные характеристики со светодиодными и дуговыми ртутными лампами ДРЛ, которые ты наверняка видел в уличных фонарях.
Основные характеристики осветительных приборов ДНаТ, ДРЛ и светодиодных аналогов
Паспортная мощность, Вт | Создаваемый световой поток, лм | Средний срок службы, ч |
|
| 100 | 9 400 | 6 000 | |
| 150 | 14 000 | 10 000 | |
| 250 | 24 000 | 15 000 | |
| 400 | 47 500 | 15 000 | |
| ДРЛ-125 | 125 | 6 000 | 12 000 |
| ДРЛ-250 | 250 | 13 000 | 12 000 |
| ДРЛ-400 | 400 | 24 000 | 15 000 |
| Светодиодный аналог ДРЛ-125 | 40 | 2 500 | 10 000 |
| Светодиодный аналог ДРЛ-250 | 80 | 5 000 | 10 000 |
Из таблички хорошо видно, что, потребляя 150 Вт, натриевая лампочка обеспечивает , что и ДРЛ мощностью 250 Вт. Единственным серьезным конкурентом натриевой лампы по экономичности является светодиодный светильник.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту5 000 лм светодиодного светильника могут конкурировать с 13 000 лм ДРЛ за счет создания светодиодами направленного светового потока, дающего необходимую освещенность перед прибором. Именно это и требуется от уличного светильника. В то же время ртутная лампа светит во все стороны.
Но, во-первых, мощные светодиоды стоят в десятки раз дороже упомянутой лампы. А, во-вторых, технология сверхъярких диодов не так отработана, как технология изготовления ДНаТ, насчитывающая почти сотню лет.
Если добавить сюда огромное количество производителей светодиодной продукции, то окажется, что поиск гарантированно качественного полупроводникового оборудования становится весьма проблематичным. Что касается хваленой долговечности светодиодов, то при такой большой мощности кристаллы быстро деградируют (теряют яркость). При этом ресурс диодного фонаря нередко становится даже меньше, чем ресурс фонаря с лампой ДНаТ.
Сфера применения
Своеобразный световой спектр лампочек ДНаТ, как оказалось, идеально подходит для освещения улиц и автодорог. Именно из-за своего спектра уличные осветители с ДНаТ еще десяток лет назад использовались во всем мире повсеместно.
Обладая противотуманным эффектом, желто-оранжевый свет обеспечивает хорошую видимость на дороге и не слепит водителя. Если учесть, что натриевые лампы самые экономичные среди газоразрядных приборов и тем более лампочек накаливания, нет ничего странного в том, что почти 100% автодорог освещалось именно ДНаТами.
Использование ламп ДНаТ для освещения улиц и автодорог В последние годы светильники ДНаТ частично вытесняются светодиодными, но в уличном освещении происходит это куда медленнее и неохотнее, чем в быту.
Понравился спектр излучения ламп ДНаТ и растениям. Это определило еще одну область применения натриевых приборов: для подсветки растений в теплицах и местах, где солнечного освещения недостаточно. Ты наверняка видел теплицы, освещенные мягким желто-оранжевым светом, — это лампы ДНаТ.
Использование ламп ДНаТ в теплицах для освещения растений
Преимущества и недостатки
Как и любые другие осветительные приборы, светильники с лампами ДНаТ имеют свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести:
- Высокая светоотдача . По этому параметру лампы ДНаТ занимают лидирующую позицию среди газоразрядных осветительных приборов, хотя и уступают светодиодным лампам.
- Длительный срок службы . Наработка на отказ у ламп ДНаТ достигает 15 000 часов. Мощный светодиодный светильник с заявленной яркостью проработает столько же или ненамного больше.
- Относительно низкая стоимость . Технология производства ламп не особо сложна и давно отлажена (лампе ДНаТ почти 100 лет!), а сам прибор не содержит дорогостоящих материалов. В этом плане светодиодные осветительные устройства катастрофически отстают от натриевых – они дороже в десятки раз.
- Противотуманный эффект . Желто-оранжевый спектр, излучаемый лампами ДНаТ, плохо поглощается водой. Даже при дожде и сильном тумане качество освещения сохраняется на довольно высоком уровне.
Ты наверняка видел на автомобилях фары с желтым стеклом — это противотуманки. Они используют тот же принцип, но желто-оранжевый спектр создается не лампой, а светофильтром.
Что касается недостатков, то они весьма существенные:
- Низкий . Лампа ДНаТ излучает свет в узком желто-оранжевом спектре. Цвет практически всех предметов в таком свете сильно искажается. Именно из-за низкого качества света натриевые лампы абсолютно не подходят для использования в жилых и производственных помещениях.
- Высокий коэффициент пульсаций . При использовании электромагнитного балласта (дросселя) свет лампы ДНаТ пульсирует с удвоенной частотой сети. При этом коэффициент пульсаций может достигать 15-20%. При длительном нахождении под таким светом глаза у человека быстро устают. Проблема полностью решается использованием электронных балластов, но стоимость их нередко выше, чем стоимость самой лампы.
- Высокая рабочая температура . В процессе работы температура лампы ДНаТ достигает 300 градусов, а пускорегулирующие элементы (в частности, дроссель) нагреваются до 100 градусов. Это не только грозит серьезными ожогами при случайном прикосновении, но и требует принятия специальных мер по пожаробезопасности.
- Затрудненный пуск при низких температурах . Из-за конструктивных особенностей лампы ДНаТ тяжело запускаются при низких температурах окружающей среды. Эта проблема частично решается использованием наружной колбы с вакуумом, но тем не менее при сильном морозе лампа может не запуститься. По этой причине использование ламп ДНаТ в районах крайнего севера не рекомендуется.
- Большое время розжига . После включения лампа едва светит и лишь постепенно по мере разогрева горелки разгорается. Для выхода на рабочий режим лампам ДНаТ нужно 10-15 мин. Не сразу запустится и только что выключенная горячая лампа: сначала колбе нужно остыть, а потом снова запуститься и разгореться.
Подключение натриевых ламп. Для подключения любых газоразрядных ламп необходим балласт. Не являются исключением, в этом смысле и натриевые лампы; для «разогрева» ламп при включении и нормальной их работы обязательно потребуется балласт. Балласт для натриевых ламп - это ПРА (пускорегулирующий аппарат) или ЭПРА (электронный ПРА) и ИЗУ (импульсное зажигающее устройство).
Наиболее распространенными ПРА для натриевых ламп являются балластные индуктивные дроссели, необходимые для стабилизации и ограничения тока. ИЗУ необходимо, как написано выше для «разогрева» - зажигания лампы. При включении натриевой лампы это устройство, представляющее собой небольшой блок, подает на ее электроды мощный импульс высокого напряжения, обеспечивающий пробой в газовой смеси колбы.
Cхемы подключения. Хотя, натриевые лампы сегодня получили довольно широкое применение в самых разных отраслях хозяйства, из-за недостаточной передачи цветового спектра, чаще всего используются в качестве уличного освещения.
Это «уличные» лампы, приходящие на смену ДРЛ , для которых выпускаются консольные светильники марки ЖКУ. Необходимый балласт, скоммутированный нужным образом с лампой в них уже имеется, поэтому, при использовании таких светильников, подключение сводится к лишь подаче питающего напряжения на клеммы светильника.
Чтобы самостоятельно собрать схему подключения натриевых ламп, потребуется, как написано выше балласт - дроссель и ИЗУ. Двухобмотчные дроссели, на сегодняшний день считаются устаревшими, поэтому, при выборе предпочтение стоит отдать однообмоточным.
Производителями ИЗУ выпускаются устройства с двумя и тремя выводами, поэтому, схема подключения может несколько отличаться - она, собственно, бывает изображена практически на каждом корпусе ИЗУ.
Натриевые лампы - потребители реактивной мощности, поэтому, в некоторых случаях, есть смысл при отсутствии фазокомпенсации в схему включить помехоподавляющий конденсатор С, существенно снижающий пусковой ток (см. фото выше).
Для дросселя ДНаТ-250 (3А) оптимальная емкость конденсатора - 35 мкф, для ДНаТ-400 (4.4А) - 45 мкф. Использовать следует конденсаторы сухого типа, с номинальное напряжением от 250 В. В этом случае схема подключения будет иметь следующий вид:
При самостоятельном подключении ламп, стоит учесть рекомендацию не допускать превышение длины проводов, соединяющих балласт с лампой более одного метра.
Напоследок, по поводу балласта. Несомненно, лучшими ПРА по праву считаются электронные, имеющие ряд преимуществ перед индуктивными ПРА, проигрывая, однако, последним по цене; их стоимость, в настоящее время достаточно высока.
Как подключить лампу ДНАТ (натриевая лампа)
