Характеристики, подключение и особенности использования натриевых ламп ДНаТ

Владимир Садовский

Прежде чем рассмотреть технические характеристики лампы ДНаТ 250 Вт, следует разобраться, что представляет собой данный источник света, какова его конструкция и принцип действия. Специалисты в области светотехники знакомы с изделием, но новичкам термин «дуговая натриевая трубчатая лампа высокого давления» ни о чем не говорит. Кроме того, что лампа изготавливается в форме трубки, а излучающим элементом является натрий.

ДНаТ – это проверенные временем, надежные осветительные приборы, не лишенные недостатков по сравнению с современными аналогами.

Два десятилетия назад такие лампы использовались для освещения автомобильных трасс по всему миру, но со временем их начали заменять светодиодными устройствами. К слову, в прошлое натриевые лампы так и не ушли: опытные проектировщики нередко закладывают их в свои проекты, а обусловлено это рядом причин. Во-первых, стоимость светодиодов значительно выше, во-вторых, энергетическая эффективность последних не столь велика, в-третьих, количество производителей led-продукции слишком велико, из-за чего порою трудно выбрать качественные приборы.

ДНаТ простыми словами

Лампы ДНаТ за рубежом называются HPS Lamp, что расшифровывается как High-Pressure Sodium Lamp, переводится как «натриевые лампы высокого давления» и на русском сокращенно пишется НЛВД. Первые НЛВД производились в Советском Союзе в форме эллипса или трубки, с прозрачной или матовой колбой, зеркальным напылением или без него, различной мощности.

Получается, ДНаТ – это разновидность источника света НЛВД, но при выборе немецкого изделия фирмы Osram будьте готовы увидеть наименование типа VIALOX NAV-T 250 W SUPER 4Y.

К НЛВД относятся и другие источники света – ДНаЗ (зеркальное напыление) и ДНаС (светорассеивающая колба).

Конструкция

При рассмотрении конструкции лампы ДНаТ мы видим следующие элементы:

• стеклянная колба;
• цилиндрическая трубка с алюминиевым держателем.

Полость трубки заполнена парами ртути (как у люминесцентных источников) и натрия, образующими амальгаму натрия. Но это не все газообразные вещества: для пуска изделия применяется ксенон.

ДНаТ бывают и высокого, и низкого давления. Данный параметр, по сути, связан с температурой цвета: в первом случае лампа имеет светло-желтый оттенок, во втором – приглушенный желтый (как у галогенок и ламп накаливания).

Ксенон находится внутри горелки, обеспечивающей плавный пуск оборудования. Для повышения срока эксплуатации могут использоваться одновременно две горелки.

Горелка

Та самая цилиндрическая трубка, о которой сказано выше. Изготавливается из прозрачной керамики, устойчивой к воздействию высоких температур и химически активных веществ. Впервые была изготовлена компанией General Electric в 1960 году и запатентована под названием «лукалос» (у нас известна как «поликор»). В основу ее создания заложена технология спекания окиси алюминия при высоких температурах. К двум концам трубки припаяны вольфрамовые электроды.

Внутри нее находится смесь инертных газов и натриевой амальгамы под давлением 100 и выше кПа, которое обеспечивает легкость возникновения электрического разряда за счет большей плотности среды, а также расширяет область видимого спектра.

Цоколь

Для подключения к линиям электропитания используется резьбовой цоколь Эдисона типа Е. Для ламп ДНаТ мощностью 50, 70 и 100 ватт используется типоразмер Е27, для более энергоемких моделей 150, 250 и 400 ватт – Е40. Цифра указывает диаметр патрона в миллиметрах.

Принцип действия

Для возникновения электрического заряда в газовой среде необходим импульс высокого напряжения. Поскольку натрий плавится при достаточно высокой температуре, электрический заряд загорается медленно: маломощные ДНаТ выдают полный световой поток через 5–6 минут, а большой мощности – через 10–15 минут.

В момент запуска среда холодная, ее электрическое сопротивление мало, поэтому процесс сопровождается лавинообразным нарастанием тока в цепи, что может вызвать перегрев и разрушение электродов лампы. Поэтому в состав пускорегулирующей аппаратуры ДНаТ включается электронный балласт (дроссель) – катушка индуктивности без сердечника. Компенсация происходит за счет возникновения магнитного потока, направленного противоположно породившему его току.

Сравнение технических характеристик

В таблице ниже представлено сравнение технических характеристик ртутной газоразрядной лампы высокого давления (ДРЛ) и трубчатой дугово-натриевой лампы (ДНаТ) одинаковой мощности – 250 Вт.

Достоинства и недостатки ДНаТ

Достоинства этого типа ламп видны из приведенной выше таблицы. В первую очередь, она обладает большей энергетической эффективностью. Значительно выше и рабочий ресурс. За счет своей компактности может устанавливаться в светильники меньшего размера. Цветовая температура соответствует естественному солнечному свету. При такой частоте спектра на световой поток не влияют хлопья снега, капли дождя, туман или пыль.

Имеются и свои недостатки. Время выхода на полный световой поток очень велико – в сильный мороз ДНаТ 250 может разгореться на полную мощность лишь через 15 минут (время зависит от мощности источника света). Из-за низкого индекса цветопередачи предметы интерьера при освещении могут иметь совершенно иной вид. В процессе эксплуатации от промышленной сети частотой 50 Гц появляется мерцание, оказывающее негативное действие на зрительный аппарат. При таком свете долго работать не получится.

Сферы применения

В первую очередь, используются натриевые лампы для уличного освещения, на фонарных столбах автострад и других объектов, где взвеси в воздухе могут негативно сказаться на безопасности. Свет дугово-натриевых ламп способен пробиться сквозь густой туман, ливень и снег, чего не скажешь об экономных светодиодных светильниках.

Благодаря большому содержанию ультрафиолета и инфракрасных волн оборудование используется в теплицах. Оно благотворно влияет на развитие и плодоношение растения, прогревая воздух и ускоряя фотосинтез.

Строго запрещено эксплуатировать ДНаТ на рабочих объектах, где требуется точное распознание цветов.

Схемы подключения

Для подключения ДНаТ к сети используется пускорегулирующая аппаратура, состоящая из балластного дросселя и источника высоковольтных импульсов (ИЗУ). Первый элемент включается последовательно, а второй – параллельно лампе. Ток, проходя через дросcель и ИЗУ, производит пуск лампы.

Мощность дросселя обязательно должна соответствовать мощности источника света. И включается он именно в фазную линию, которую можно определить, используя простейшую индикаторную отвертку. Для компенсации реактивной составляющей тока и снижения энергопотребления параллельно лампе включается гасящий конденсатор. Для ДНаТ-250 можно использовать модель емкостью 35 мкФ. Это необязательный элемент схемы.

Относительно использования ИЗУ у электротехников нет единого мнения. Дело в том, что он бывает двух типов:

• с двумя точками подключения;
• с тремя точками подключения.

Двухточечный ИЗУ

Схема генератора автоколебаний строится на двух динисторах. Включается параллельно лампе, поэтому устройство при возрастании пускового тока не оказывает балансирующего влияния на электросхему. Из-за этого дроссель может быть пробит. После запуска лампы ИЗУ продолжает работать, увеличивая энергопотребление.

Трехточечный ИЗУ

Особенностью устройства является то, что фазная линия проходит через него и по этой цепи оно оказывается включенным последовательно лампе. Поэтому при запуске его дроссель оказывает дополнительное компенсационное воздействие и лучше стабилизирует систему. Схема строится на полупроводниках последнего поколения, имеющих лучшие эксплуатационные характеристики. По этим причинам предпочтительнее использовать именно его.

Меры предосторожности при эксплуатации

Внешняя колба лампы нагревается до температуры 250–300 град. Цельсия. Это и определяет список мер безопасности при работе с ней.

1. Не касайтесь колбы лампы в течение 10–15 минут после ее выключения.
2. Категорически нельзя трогать колбу руками без перчаток: потожировые следы на поверхности приведут к неравномерному прогреву и даже взрыву.
3. Обеспечьте лампе хорошую вентиляцию и держите ее подальше от возгораемых конструкций. То же самое касается балластного дросселя, который нагревается до 150 град. Цельсия.

Кроме того, оберегайте лампу от ударов: при взрыве колбы осколки разлетаются на очень большое расстояние. При повреждении горелки возможно заражение помещения или территории ртутью.

Возможные неисправности

Для лучшей работоспособности ИЗУ рекомендуется размещать как можно ближе к лампе. Если вы уверены в том, что все элементы пускорегулирующей аппаратуры исправны, как и сама ДНаТ, проверьте высоковольтный провод, который идет от ИЗУ к патрону. Возможно, его изоляция изменила свойства и допускает утечку. Замените его и воспользуйтесь проводом большего сечения.

Условия утилизации

Горелки натриевых ламп высокого давления содержат амальгаму натрия – сплав натрия и ртути. Категорически нельзя выбрасывать ДНаТ в контейнеры с обычным бытовым мусором или закапывать их на ближайшем пустыре. Утилизация приборов проводится по тем же правилам, которые приняты для ламп ДРЛ и других устройств, содержащих ртуть.

Дуговые натриевые лампы высокого давления имеют очень хорошие технические характеристики. По энергоэффективности и ресурсу работы они конкурируют со светодиодными источниками света, поэтому люди еще долго будут использовать их в разных сферах жизнедеятельности.