Характеристики, подключение и особенности использования натриевых ламп днат

Особенности устройства

Конструкция лампочек МГЛ включает в себя несколько основных компонентов. К ним относятся:

• Горелка (разрядная трубка) — основа лампы. Эту деталь зачастую производят из особого кварцевого стекла или керамики. Трубки керамического типа обладают высокими показателями термостойкости. Разрядная горелка и электроды располагаются на наружной колбе.
• Наружная колба — своеобразный светофильтр. Производят этот элемент из боросиликатного стекла. Такие колбы характеризуются высоким уровнем механической и термической устойчивости. Они уменьшают теплопотери разрядной трубки, обеспечивая стабильный тепловой режим.
• Цоколь.

Запуск ламп МГЛ невозможно произвести без балласта. Для этой цели используются ПРА (электронные или электромагнитные пускорегулирующие аппараты). Применение ПРА электронного типа позволяет добиться ровного света при запуске, снижая пусковые и рабочие электротоки, а также повышая долговечность прибора.

Утилизация

Натрий по своей природе является летучим веществом и, контактируя с воздухом, он может резко воспламениться. По этой причине натриевые источники освещения недопустимо выбрасывать как обычный мусор. Как и любая энергосберегающая лампа, которая содержит ртуть, их тоже нужно утилизировать в специальные емкости

Если самостоятельно выбросить натриевые лампы ДНаТ с соблюдением мер предосторожности не удается, следует вызвать специальную службу

Газоразрядная дуговая натриевая лампа ДНаТ используется для освещения больших площадей, улиц городов, теплиц.

Не стоит путать натриевые лампы низкого и высокого давления. У них разная конструкция и принцип действия.

В спектре свечения у обоих преобладает оранжевый свет. У изделий низкого давления, излучение практически монохромное, они светят ярким золотистым светом.

Если их применять для освещения в комнатах, то цвета будут практически не различимы.

В лампах высокого давления спектр более разнообразный.

В тех моделях, которые используются в теплицах для выращивания растений, в световой спектр специально добавлено немного синего света.

В комплект для подключения лампы высокого давления входит несколько компонентов, без которых вы ее попросту не запустите. То есть, элементарно подав на нее 220 вольт, она у вас не загорится.

Для этого нужно специальное устройство – дроссель или балласт, который в свою очередь подключается по определенной схеме.

Схема эта зачастую изображена непосредственно на корпусе.

Вот ее более развернутый рисунок.

На ней нарисованы:

сам дроссель (баласт), на который подается фаза

далее эта фаза поступает на импульсно зажигающее устройство – ИЗУ

Через него можно подключать экземпляры разной мощности, от 70 до 400Вт.

ИЗУ создает стартовый импульс для пробоя содержимого горелки в колбе и образования дуги. Напряжение при этом достигает нескольких тысяч вольт!

А сама горелка в процессе работы разогревается до 1300 градусов.

Только после ИЗУ, подключается сама газоразрядная лампа.

Эта же схема подключения может быть изображена на стенках зажигающего устройства.

Кроме того, в комплекте для подключения рекомендуется применять конденсатор. Хотя он присутствует далеко не во всех схемах.

Для чего он необходим? Как известно, цепи с использованием дросселей питания, потребляют как активную, так и реактивную мощность. От второй, никакого полезного эффекта вы не получите.

Лампа от этого ярче светить не станет, а вот потери увеличатся. Именно для того, чтобы убрать эту реактивную составляющую и используют фазокомпенсирующий конденсатор.

Наглядное сравнение тока потребления светильника ДНаТ с конденсатором и без него:

Как видите, более чем двойная разница. В первом случае показан компенсированный ток (активный), а во втором случае полный (без конденсатора в цепи).

Некоторые думают, что тем самым они еще и уменьшают потребление эл.энергии, однако это не совсем так.

Счетчик у вас не рассчитан на подсчет реактивной или полной энергии, и фактическая экономия по затратам может составить максимум 3-4%.

Зато вы уберете лишние потери на нагрев проводов и железа.

Вот собранный своими руками компактный щиток, согласно схемы подключения.

Можно конечно все это собрать и в габаритном корпусе светильника, если позволяют размеры.

Очень важно, перед тем как самому собирать такую схему и использовать какие-либо компоненты, обычным мультиметром в режиме замера максимального сопротивления, проверить изоляцию дросселя и конденсатора. Нет ли пробоя на корпус. Нет ли пробоя на корпус

Нет ли пробоя на корпус.

Для подачи и отключения питания 220В используйте двухполюсный вводной автомат.

Для одного светильника мощность до 400Вт вполне сгодится автомат номиналом 5-6А. Кроме коммутационных операций вкл-выкл, он еще будет играть роль защитного аппарата.

Монтируется автоматический выключатель в самом начале схемы. Не забудьте также заземлить корпус всего щитка.

С автомата выходят два нулевых провода. Один из них согласно схемы, пускаете напрямую к лампе, а второй подключаете к соответствующему зажиму, подписанному “N” на пусковом устройстве.

Иначе можно случайно сжечь изделие, если при работе нулевой провод после балластного дросселя, случайно коротнет.

А провод с выходящего контакта подключаете на клемму “В” (Balast) пускорегулирующего изделия.

После чего, средний вывод Lp (Lampa) пускаете на патрон лампочки.

Заметьте, есть ИЗУ двухконтактные и трехконтактные. Первые подключаются параллельно самой лампе.

Как сделать светильник для натриевой лампы

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

Что понадобится?

Для выполнения задачи потребуется:

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

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

Пошаговая инструкция

Руководство по сборке своими руками:

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

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

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

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

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

Принцип работы ДНаТ

Во внешней стеклянно колбе, которая сделана из термостойкого стекла, расположена «горелка», выполненная из особого материала оксида алюминия Al2O3. Из внутренней части внешней колбы откачивают кислород (вакуумируется). Саму горелку наполняют парами ртути, натрия и зажигающим газом ксенон. При подаче напряжения образовывается электрический разряд, который виден человеческим глазом в виде оранжевого или желтого цвета.

Если в ДРЛ электрический разряд образовывается между двумя электродами (зажигающим и основным), то в натриевых лампах ДНаТ их нет,  а для пробоя нужен импульс высокого напряжения. По этой причине в схему ПРА (пускорегулирующая аппаратура) входит ИЗУ (импульсное зажигающее устройство).

Подключение [ править | править код ]

Электрические параметры НЛВД и ДРЛ одинаковой мощности заметно отличаются друг от друга, поэтому работа этих источников света с одинаковыми пускорегулирующими аппаратами (ПРА) невозможна. Конструкция горелки НЛВД исключает возможность встраивания в них зажигающих электродов, подобно лампам ДРЛ. Из-за этого для зажигания НЛВД необходим пробой межэлектродного пространства импульсом высокого напряжения. Для этого в состав ПРА включается специальное импульсное зажигающее устройство — ИЗУ, конструктивно оформленное в виде отдельного блока. В мировой практике НЛВД, требующие использования ИЗУ, маркируются буквой «Е» в треугольной рамке.

Для обеспечения возможности прямой замены ДРЛ на НЛВД выпускаются лампы уменьшенной мощности с электрическими параметрами, соответствующими серийным ДРЛ. Так, для замены лампы ДРЛ 250 используется лампа ДНаС 210, которая, несмотря на меньшую мощность (210 Вт вместо 250) имеет значительно более высокую световую отдачу. Для обеспечения зажигания таких ламп в обычной схеме включения ДРЛ, для наполнения горелок в качестве зажигающего газа применяется специальная неоно-аргоновая смесь (известная, как «Смесь Пеннинга»), которая, впрочем, несколько снижает световую отдачу и срок службы, по сравнению с обычными лампами ДНаТ, в которых в качестве буферного зажигающего газа используется ксенон. Помимо этого, в конструкции лампы предусматривается так называемая «пусковая антенна». Она представляет собой металлическую ленту или проволоку, обвитую вокруг горелки вплотную с её стенками и соединённую с одним из электродов. Такое устройство увеличивает электрическую ёмкость межэлектродного промежутка, тем самым снижая напряжение его пробоя. Лампы, не требующие использования внешних зажигающих устройств, маркируются на колбе буквой «I».

Некоторые зарубежные производители НЛВД предусматривают установку зажигающих устройств в колбе лампы.

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.

Характеристики и особенности использования натриевых ламп ДНаТ

ДНаТ состоит из таких элементов:

1. Керамическая заглушка.
2. Трубка, которая пропускает свет.
3. Стеклянная колба, которая обладает высокой механической прочностью.
4. Электрод.
5. Металлический штенгель, через который эвакуируется газ из прибора.
6. Бариевый штенгель.
7. Цоколь.

Горелку наполняют соединениями натрия, парами ртути, ксеноном. Эти газоразрядные вещества необходимы для запуска лампы.

Справка. Источники света ДНаТ бывают двух типов: с низким и высоким давлением. Первые излучают приглушенный желтый свет, а вторые – светло-желтый. Устройства высокого давления не так сильно искажают цветопередачу, как ДНаТ низкого давления.

Горелка – это трубка в форме цилиндра, которая выполнена из керамики на основе оксида алюминия. Благодаря этому материалу колба устойчива к парам натрия и пропускает до 90% света. По обоим краям трубки размещены электродные элементы.

Колба из термически стойкого стекла оснащена прокладками, которые не пропускают воздух внутрь лампы

Важно сохранить вакуум внутри, так как горелка может достигать температуры 1300°, при попадании воздуха целостность лампы нарушается

При подключении ИЗУ создается импульс высокого напряжения, возникает электрический заряд, образуется дуга. Из-за необходимости предварительного разогрева натрия лампа зажигается постепенно. Маломощные источники света излучают полный световой поток через 5 минут, а приборы большей мощности – спустя 10 минут. Это время нужно для разогрева горелки.

Запустить металлогалогенные и натриевые устройства не получится без применения ИЗУ. Это устройство формирует напряжение в лампе, чтобы образовалась дуга. Однако во время запуска она холодная, а резкое нарастание тока может ее разрушить. Чтобы этого избежать, нужно использовать электромагнитный балласт.

В продаже имеются ДНаТ с встроенным импульсным зажигающим устройством.

Подключают натриевую лампу к сети с помощью цоколя типа Е (Эдисон). Для источников света с мощностью 50, 70, 100Вт применяют держатель Е27, а для осветительных устройств ДНаТ 150, 250, 400Вт – Е40. Цифра в маркировке обозначает диаметр разъемного соединителя (мм).

Специалисты выделяют такие характеристики и особенности натриевых ламп типа ДНаТ:

1. Коэффициент цветопередачи устройств очень низкий, поэтому они излучают едко-желтый свет, искажают цвета. Кроме того, они обладают высокой пульсацией, то есть часто мигают. Это приводит к снижению зрительной работоспособности, внимания, быстрому утомлению. Именно поэтому ДНаТ не используют для освещения домов, рабочих мест.
2. Уровень светоотдачи натриевых ламп высокий (от 100 Лм/Вт). Поэтому их часто применяют для освещения улиц. Однако со временем уровень светоотдачи снижается.
3. Длительность работы этих источников света составляет примерно 10000 часов. Однако так долго лампа будет работать только при соблюдении основных правил эксплуатации: температура от -30 до +40°, применение качественного ИЗУ, а также дросселя.
4. Из-за длительного зажигания ДНаТ не подходит для осветительных систем, которые требуют частого включения/выключения, например, датчиков движения.
5. ДНаТ потребляют небольшое количество электричества по сравнению с другими натриевыми лампами, имеют высокий коэффициент полезного действия (примерно 30%).
6. Натриевые устройства подходят для работы в условиях непогоды (снег, дождь, туман, пыль). Негативные факторы не влияют на световой поток.

Выбор сферы применения осветительных элементов зависит от их мощности. Например, источники света 70 – 400Вт применяют в теплицах для растений, цветниках. Для теплиц больше подойдут лампочки 150 или 250Вт. Если вы используете ДНаТ мощностью 400Вт, то следите, чтобы между растением и источником света был промежуток от 50 см, иначе оно может сгореть.

Осветительные элементы 70, 150Вт устанавливают в уличные фонари, для освещения тоннелей, спортивных залов.

При выборе ДНаТ для улицы, используйте лампы с защитой корпуса от влаги не менее IP-65.

Устанавливать натриевые источники света в домашних светильниках или на рабочих объектах не стоит, так как они плохо влияют на зрение, искажают цвет.

Устройство ПРА

Пускорегулирующий аппарат состоит из трех основных компонентов: • Индуктивного дросселя. • ИЗУ. • Фазокомпенсирующего конденсатора. Дроссель служит для ограничения тока дуги и его мощность должна быть такой же, как и у используемой лампы. К примеру, если применяется лампа ДНаТ 250, то, соответственно, мощность дросселя тоже должна быть не меньше и не больше 250 Ватт. В последнее время схема подключения ламп зачастую включает однообмоточный дроссель, тогда как двухобмоточные уже морально устарели. ИЗУ необходимо для повышения напряжения до нескольких киловольт с целью образования дуги. Мощность ИЗУ может лежать в пределах от 35 до 400 Ватт. Помимо этого, устройство может быть двухконтактного или трехконтактного исполнения. Причем использование трехконтактных ИЗУ предпочтительнее. Что касается конденсатора, то это необязательная составляющая. Но его наличие дает определенные преимущества, так как позволяет снизить нагрузку на бытовую электросеть. В свою очередь, это снижает риск возникновения возгорания проводки к минимуму. Боле подробно будет рассказано ниже.

Принцип действия

Горелка (РТ) лампы изготавливается из тугоплавкого и химически стойкого прозрачного материала (кварцевого стекла или специальной керамики), и наполняется строго дозированными порциями инертных газов. Кроме того, в горелку вводится металлическая ртуть, которая в холодной лампе имеет вид компактного шарика, или оседает в виде налёта на стенках колбы и (или) электродах. Светящимся телом РЛВД является столб дугового электрического разряда.

Схема 3. Ввод трансформатора.

Процесс зажигания лампы, оснащённой зажигающими электродами, выглядит следующим образом. При подаче на лампу питающего напряжения между близко расположенными основным и зажигающим электродом возникает тлеющий разряд, чему способствует малое расстояние между ними, которое существенно меньше расстояния между основными электродами, следовательно, ниже и напряжение пробоя этого промежутка. Возникновение в полости РТ достаточно большого числа носителей заряда (свободных электронов и положительных ионов) способствует пробою промежутка между основными электродами и зажиганию между ними тлеющего разряда, который практически мгновенно переходит в дуговой.

Стабилизация электрических и световых параметров лампы наступает через 10 — 15 минут после включения. В течение этого времени ток лампы существенно превосходит номинальный и ограничивается только сопротивлением пускорегулирующего аппарата. Продолжительность пускового режима сильно зависит от температуры окружающей среды: чем холоднее, тем дольше будет разгораться лампа.

Электрический разряд в горелке ртутной дуговой лампы создаёт видимое излучение голубого или фиолетового цвета, а также мощное ультрафиолетовое излучение. Последнее возбуждает свечение люминофора, нанесённого на внутренней стенке внешней колбы лампы. Красноватое свечение люминофора, смешиваясь с бело-зеленоватым излучением горелки, даёт яркий свет, близкий к белому.

Схема включения лампы ДРЛ.

Изменение напряжения питающей сети в большую или меньшую сторону вызывает соответствующее изменение светового потока. Отклонение питающего напряжения на 10 — 15 % допустимо и сопровождается изменением светового потока лампы на 25 — 30 %. При уменьшении напряжения питания менее 80 % номинального, лампа может не зажечься, а горящая — погаснуть.

При горении лампа сильно нагревается. Это требует использования в световых приборах с дуговыми ртутными лампами термостойких проводов, предъявляет серьёзные требования к качеству контактов патронов. Поскольку давление в горелке горячей лампы существенно возрастает, увеличивается и напряжение её пробоя. Величина напряжения питающей сети оказывается недостаточной для зажигания горячей лампы. Поэтому перед повторным зажиганием лампа должна остыть. Этот эффект является существенным недостатком дуговых ртутных ламп высокого давления, поскольку даже весьма кратковременный перерыв электропитания гасит их, а для повторного зажигания требуется длительная пауза на остывание.

Общие сведения: Лампы ДРЛ имеют высокую светоотдачу. Они устойчивы к атмосферным воздействиям, зажигание их не зависит от температуры окружающей среды.

• лампы типа ДРЛ выпускаются мощностью 80, 125, 250, 400, 700, 1000 Вт;
• средний срок службы 10000 часов.

Важным недостатком ламп ДРЛ является интенсивное образование озона в процессе их горения. Если для бактерицидных установок это явление обычно оказывается полезным, то в других случаях концентрация озона вблизи светового прибора может существенно превышать допустимую по санитарным нормам. Поэтому помещения, в которых используются лампы ДРЛ, должны иметь соответствующую вентиляцию, обеспечивающую удаление избытка озона.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=qBOAN6ABnTc

О0Др-основная обмотка дросселя, Д0Др-дополнительная обмотка дросселя, С3-помехоподавляющий конденсатор, СВ-селеновый выпрямитель, R-зарядный резистор, Л-двухэлектродная лампа ДРЛ, Р-разрядник.

Включение: Включение ламп в сеть осуществляется с помощью ПРА (пуско-регулирующей аппаратуры). В обычных условиях последовательно с лампой включается дроссель (схема 2), при очень низких температурах (ниже -25°C) в схему вводится автотрансформатор (схема 3).

При включении ламп ДРЛ наблюдается большой пусковой ток (до 2,5·Iном). Процесс разгорания лампы длится до 7 минут и более, повторное включение лампы возможно лишь после ее остывания (10-15 минут).

• технические данные лампы ДРЛ 250Мощность, W  – 250;
• ток лампы, A – 4,5;
• тип цоколя – E40;
• световой поток, Lm – 13000;
• светоотдача, Lm/W – 52;
• цветовая температура, К – 3800;
• срок горения, ч – 10000;
• индекс цветопередачи, Ra – 42.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=jdfRUyW33t4

Схемы подключения ламп ДНаТ

В зависимости от того, какое ИЗУ используется (с двумя выводами или тремя), натриевые лампы высокого давления 250 Ватт могут подключаться по-разному. Более подробно это отражает схема, изображенная ниже.

Схема подключения натриевой лампы

Как можно видеть из рисунков подключение дросселя (балласта) осуществляется последовательно, а вот ИЗУ подключается в цепь параллельно. Для своей работы натриевые лампы используют мощность реактивного характера. В связи с этим желательно чтобы схема подключения включала специальный конденсатор, который позволит подавить помехи и снизить силу пускового тока. Что в итоге продлевает срок службы ламп. Также этот элемент просто незаменим в случае отсутствия компенсатора фазы. Как видно на первом рисунке наличие фазокомпенсирующего конденсатора показано пунктирной линией. Его подключение осуществляется параллельно источнику питания. Главное, подобрать конденсатор оптимальной электроемкости. К примеру, при использовании той же лампы ДНаТ-250 его емкость должна составлять 35 мкф. Если в схеме присутствует лампа ДНаТ 400, тогда можно подобрать конденсатор чуть большей емкости – 45 мкф. Использовать в схеме допускается только сухие элементы и рассчитанные на напряжение не менее 250 В. При самостоятельном подключении ламп стоит взять кое-что на заметку. Длина провода, соединяющего сам источник освещения и дроссель, не должна превышать одного метра.