Достоинства и недостатки лампы ДНАТ

Те, кто серьезно занимается выращиванием растений в теплицах, знают, что такое лампы ДНАТ. Это лампы, эффективность использования которых подтверждена многолетним использованием.


Содержание:

Что это за лампы

Принцип действия этих светильников основан на том, что дуговые разряды, проходящие через пары натрия, вызывают их свечение. Свет этот - ярко-оранжевый. В последнее время в содержимое колбы добавляются различные ингредиенты, которые позволяют несколько изменить цвет свечения, поэтому оттенки колеблются от желтого до красного. Название образовано от слов - дуговая и натриевая. Они подразделяются на лампы высокого и низкого давления.

Такие лампы активно используются уже более 80 лет. Это обусловлено их высокой светоотдачей и необычайной долговечностью. Лампы днат можно назвать самыми безотказными из всех ныне существующих источников света. Кроме того, никакой другой светильник не сравнится с ними в стабильности свечения. Коэффициент полезного действия в 30% делает такой источник света самым экономичным из всех.

К важным достоинствам ламп такого типа стоит отнести то, что они могут работать в очень широком диапазоне - от -60 до +50ºС. Они совершенно не чувствительны к расположению относительно горизонта. Их стабильная и мощная светоотдача очень благоприятно действуют на рост растений в теплицах.

Недостатки ламп ДНАТ

При всех достоинствах натриевые лампы имеют целый ряд недостатков, которые либо усложняют их использование, либо ограничивают его. Их изготовление сопряжено с некоторыми сложностями, так как из-за химической активности натриевых паров приходится делать двойную колбу, причем внутренняя изготавливается из керамики на алюминиевой основе.

Цветопередача натриевых ламп не очень хорошего качества, поэтому не стоит устанавливать в комнате днат 100 в качестве основного источника света.

Натриевые лампы довольно чувствительны к перепадам напряжения и для того чтобы прослужили действительно долго, необходимо обеспечить подачу электричества к ним с колебаниями напряжения не более 5-10%.

Главным же недостатком можно назвать необходимость в дополнительном оборудовании. Схема их подключения в обязательном порядке предусматривает ПРА - пуско-регулирующую аппаратуру - специальное устройство, обеспечивающее зажигание горелок и регулирующее силу тока на них. Причем для ламп различной мощности нужны и разные ПРА. Лампа днат 400 нуждается в пусковой и регулирующей аппаратуре одного типа, более мощной, в то время как для днат 50 нужна совсем другая. Лишь соблюдение целого ряда условий подключения обеспечивает долгую и безотказную работу этих светильников.

Поскольку в колбе содержатся пары натрия и ртути, то натриевые лампы нельзя признать экологически безопасными.

Область применения

Как уже говорилось, в качестве домашнего светильника такие лампы не годятся. Зато они прекрасно подходят для уличного освещения, для установки на автострадах мостах и т.п.

Но основной областью применения натриевых ламп является освещение теплиц и парников. Здесь им нет равных. Стабильная работа и высокая светоотдача обеспечивают уверенный рост сельскохозяйственных культур. Есть большие лампы, типа днат 1000, которые предназначены для больших помещений, таких как зимний сад или оранжерея, а есть днат 70 для освещения одного или нескольких небольших растений.

Постоянное освещение позволяет растениям противостоять болезням и вредителям. Лампа днат 250 в теплицах устанавливается так, чтобы зоны освещения перекрывали друг друга и не оставалось неосвещенных участков. В теплицах поменьше это может быть лампа днат 150.

Применение подобного освещения существенно повышает урожайность самых разных культур: томатов, огурцов, перца, картофеля и других. Поэтому в некоторых источниках днат 1000 и другие натриевые лампы называются фитолампами. Создание благоприятного для растения микроклимата, не зависящего от наружного освещения - вот та задача, с которой они блестяще справляются. Очень удачный выбор для зимнего сада.

Немаловажным достоинством днат можно считать и то, что при работе с ними возможно диммирование, то есть регулировка мощности светового потока. Для каждого отдельного участка освещаемой площади можно подобрать именно тот уровень освещенности, который оптимально подходит той или иной сельхозкультуре.

Приобретя натриевые лампы ( а также необходимые для их работы ПРА), установив их в парнике, оранжерее, теплице или в зимнем саду, можно быть уверенным, что цветы или с/х культуры будут обеспечены световой энергией в необходимом количестве. При выполнении всех правил подключения гарантирована долгая, многолетняя работа светильников. При этом эффективность их от времени не ослабнет. Недаром во многих странах Европы, несмотря на обилие осветительных приборов других типов, для освещения автострад и мостов продолжают использовать днат 400w . Это надежно, экономично, надолго.

elektrika.ru

Натриевые лампы высокого давления

Дата публикации: .
Категория: Лампы.

Особенности разряда в парах металла

Помимо ртути многие металлы при нагреве до высоких температур дают в разряде излучение в видимой области спектра. Однако практическое использование разряда в парах металла до последнего времени сдерживалось двумя причинами: металлы, воздействуя на силикатные стекла, очень быстро их разрушают; получение достаточной упругости паров металла связано с высокими температурами, которые не выдерживались даже кварцевым стеклом.

Проблема использования металлов для получения излучения в видимой области спектра была решена при введении в лампы не чистых металлов, а их галогенидов, то есть химических соединений с галогенами (йодом, бромом и хлором), о которых упоминалось в статье "Типы ламп накаливания". Температура испарения галогенидов многих металлов ниже, чем чистых металлов. Поэтому, попадая в зону разряда с высокой температурой, галогениды распадаются на галоген и металл. Атомы металла при высокой температуре в зоне разряда возбуждаются и излучают характерный для них спектр. Затем, диффундируя за пределы канала разряда в зону с более низкой температурой, атомы металла и галогена вновь восстанавливаются в галогенид и в таком виде существуют у стенок колбы, не вызывая их нарушения. Вводя в лампу не один, а несколько различных металлов в виде галогенидов, можно получить требуемый спектр разряда – от линейчатого до практически сплошного. Благодаря конвекции газа внутри газоразрядного промежутка и диффузии цикл, состоящий из выделения металла для участия его в разряде и последующего соединения в областях с более низкой температурой, будет повторяться, обеспечивая постоянную концентрацию возбужденных атомов в центральной части разряда.

Указанный цикл обеспечивает два преимущества: при температуре стенки колбы 1050 – 1150 К давление паров галогенидов многих металлов значительно выше, чем у самих металлов, что создает в канале разряда необходимую концентрацию атомов металла, излучающих требуемый спектр; появляется возможность использовать щелочные и другие агрессивные металлы, которые вызывают в чистом виде разрушение кварцевого стекла уже при 570 – 670 К, а в виде галогенов не оказывают разрушающего действия.

Галогениды металла вводятся в лампы в очень малой концентрации, ртутный пар играет роль буфера, создавая в разряде требуемую высокую температуру, высокий градиент потенциала и снижая тепловые потери. Излучение почти полностью обеспечивается атомами металла, которые называют добавками, что связано с более низкими потенциалами возбуждения этих атомов по сравнению с атомами ртути.

Разряд высокого давления с галогенидами металлов имеет ряд преимуществ перед разрядом низкого давления. Температура в разрядном канале достигает нескольких тысяч градусов, что достаточно для полной диссоциации всех известных галогенидов металла и для интенсивного возбуждения атомов металлов и других элементов. Высокие значения градиента потенциала позволяют создать лампы малых размеров, большой удельной мощности и высокой яркости, а также изменять в широких пределах размеры колбы, ее температуру, а следовательно, и давление паров. Постепенный спад температуры от канала дуги к стенкам колбы создает благоприятные условия для протекания галогенного цикла, обеспечивая воссоединение галогенидов за пределами столба разряда.

Добавки одного или нескольких металлов в виде галогенных соединений могут дать излучение с определенным спектром. Так, добавка натрия может дать желтое излучение с длиной волны 589 нм, лития – красное с длиной волны 671 нм, таллия – зеленое с длиной волны 535 нм. Используя излучения нескольких добавок, можно создать лампы с однородным спектром излучения, что обеспечило применение этих ламп как для общего освещения, так и для специальных технологических процессов.

В настоящее время для ламп общего освещения наибольший эффект дает применение в них в качестве добавок йодных соединений (йодид натрия, талия и индия и йодид натрия, скандия и тория). Перспективным следует считать использование йодидов редкоземельных металлов, обеспечивающих практически непрерывный спектр излучения, а следовательно высокое качество цветопередачи.

Для повышения выхода излучения атомов добавок требуется высокая температура колбы. Поэтому металлогалогенные лампы (МГЛ) имеют меньшие размеры по сравнению с лампами типа ДРЛ той же мощности. В целях применения металлогалогенных ламп в существующих светильниках, предназначенных для ламп типа ДРЛ, и возможности их работы с балластами для ламп типа ДРЛ металлогалогенные лампы имеют такие же электрические параметры, что и лампы типа ДРЛ той же мощности. Для этого металлогалогенные лампы выполняют с большим давлением ртутных паров и меньшим расстоянием между электродами.

Однако введение внутрь ламп йодидов приводит и к отрицательным последствиям. Самым существенным является повышение напряжения зажигания, что связано с попаданием галогенов или их соединений на активный слой катода, излучающий электроны. Атомы галогенидов присоединяют к себе электроны, что ухудшает условия образования новых заряженных частиц. Поэтому для зажигания металлогалогенных ламп применяют специальные устройства, о которых будет рассказано в отдельных статьях.

Параметры металлогалогенных ламп

Для общего освещения промышленных и общественных помещений, открытых пространств, для облучения рассады в теплицах и так далее, выпускается серия металлогалогенных ламп с йодидами натрия и скандия. Основные параметры ламп приведены в таблице 1. Обозначения ламп включают в себя: буквы ДРИ (дуговая, ртутная, с добавками йодидов металлов), мощность в ваттах и через дефис номер модификации. На рисунке 1 приведен общий вид металлогалогенной лампы модификации 5 для работы в любом положении и модификации 6 для работы преимущественно в горизонтальном положении. На рисунке 2 дано относительное спектральное распределение плотности энергии излучения ламп ДРИ. Лампы имеют высокую световую отдачу (75 – 100 лм/Вт) и хорошую цветопередачу, что обеспечивает значительный экономический эффект при их применении практически в любых установках.

Таблица 1

Основные параметры ламп типа ДРИ для общего освещения

Тип лампНапряжение на лампе, ВМощность, ВтТок лампы, АСветовой поток, 10³, лмСредний срок службы, чРазмеры, мм
рабочийпусковой не болееD, не болееl1, не болееl2

ДРИ250-5
ДРИ250-6

130
130
2502,15
2,15
3,6
3,6
19
19
10000
3000
91
62
227
227
142
142

ДРИ400-5
ДРИ400-6

130
130
4003,3
3,3
5,6
5,6
35
33
10000
3000
122
62
290
290
185
185

ДРИ700-5
ДРИ700-6

130
130
7006,0
6,0
10,2
10,2
60
56
9000
3000
152
80
370
350
240
220

ДРИ1000-5
ДРИ1000-6

230
230
10004,7
4,7
8,0
8,0
90
90
9000
3000
176
80
390
350
245
220

ДРИ2000-6
ДРИ3500-6

230
230
2000
3500
9,2
16,0
15,5
28,0
200
350
2000
1500
100
100
430
430
255
255

 

Рисунок 1. Общий вид и размеры ламп типа ДРИ:
а – модификация 5; б – модификация 6
Рисунок 2. Относительное спектральное распределение плотности энергии излучения Pλ ламп типа ДРИ

Кроме перечисленных типов выпускаются металлогалогенные лампы для специальных технологических целей, где требуется получение сплошного или узкополосного спектра. Продолжаются работы по применению в металлогалогенных лампах добавок редкоземельных металлов, в частности для ламп большой мощности типа ДРИШ (в шаровой колбе). Работы в области создания и промышленного производства ламп типа ДРИ будут развиваться и в дальнейшем с учетом больших перспектив их использования.

Лампы типа ДРИ выпускают с внешними баллонами эллипсоидной формы, в частности от ламп типа ДРЛ, без люминофорного покрытия или с покрытием.

В лампах модификации 6 применена цилиндрическая колба.

Параметры ламп типа ДРИ сильно зависят от колебаний напряжения сети. При его изменении в пределах ±10 – 15 % мощность ламп изменяется на 22 – 33, а световой поток на 25 – 37 %. Температура окружающей среды влияет на напряжение зажигания металлогалогенных ламп, однако при применении специальных зажигающих устройств это влияние можно исключить.

Лампы ДРИ с напряжением горения 130 В включают в сеть 220 В с балластом, лампы ДРИ с напряжением горения 230 В стабильно работают только от сети напряжением 380 В.

Натриевые лампы высокого давления ДНаТ

Рисунок 3. Зависимость световой отдачи натриевого разряда от давления паров натрия

Натриевые лампы являются весьма эффективными источниками света, что связано с резонансным излучением натрия с длинами волн 589 и 589,6 нм. На рисунке 3 приведена зависимость световой отдачи натриевого разряда от давления паров натрия. Кривая на рисунке 3 имеет два явно выраженных максимума: в областях низкого и высокого давления. Область первого максимума использована в натриевых лампах низкого давления. Лампы высокого давления с использованием паров натрия работают в области высоких давлений (около 10 кПа). Такое давление обеспечивается при средних температурах 1000 – 1150 К. Пары натрия являются очень агрессивными по отношению к силикатным стеклам, включая кварц, поэтому практическое использование разряда паров натрия было связано с разработкой и промышленным получением специального материала для разрядных трубок, выдерживающего указанную температуру. Таким материалом явилась специальная светопропускающая керамика на основе поликристаллического оксида алюминия.

В лампы вводится натрий с рабочим давлением паров 4 – 14 кПа, имеющий низкие потенциалы возбуждения и ионизации, ртуть в качестве буферного газа и ксенон – в качестве зажигающего. Наличие ксенона снижает тепловые потери через газ за счет меньшей теплопроводности, что несколько повышает световую отдачу ламп.

Рисунок 4. Схема натриевой лампы высокого давления в колбе из поликристаллического оксида алюминия:
а – общий вид; б – разрядная трубка; 1 – трубка из поликора; 2 – металлические колпачки; 3 – откачная трубка; 4 – ампула с натрием; 5 – отверстие для откачки; 6 – активированные электроды; 7 - выводы

Желто-золотистый цвет излучения ограничивает область применения ламп. В настоящее время натриевые лампы используют для освещения транспортных магистралей, площадей, спортивных сооружений и других открытых пространств.

Натриевые лампы изготавливают в цилиндрической разрядной трубке из поликристаллического оксида алюминия (рисунок 4). В зависимости от мощности лампы внешний диаметр трубки составляет 5 – 12, толщина стенок 0,5 – 1 мм. Трубка заключается во внешнюю колбу из прозрачного стекла. Внешняя колба вакуумирована (до давления не выше 0,01 Па), причем вакуум поддерживается на необходимом уровне в течение всего срока службы лампы с помощью специального газопоглотителя.

Зажигание натриевых ламп затруднено, поэтому для них разработаны зажигающие устройства, обеспечивающие подачу зажигающего импульса около 2,5 – 4 кВ. Натриевые лампы малочувствительны к изменению температуры окружающей среды, они могут работать при ее колебании от -60 до +50 °С, однако требуют соблюдения установленного положения при горении.

На электрические параметры ламп сильно влияет как напряжение сети, так и продолжительность горения ламп. Последнее требует использования для ламп специальной пускорегулирующей аппаратуры.

Основные параметры выпускаемых натриевых ламп высокого давления мощностью 250 и 400 Вт типов ДНаТ250 и ДНаТ400: световой поток 25000 и 47000 лм, срок службы 10 и 15 тысяч часов соответственно, начальное напряжение на лампах 100 В. Благодаря высокой световой отдаче и сроку службы натриевые лампы являются весьма перспективными источниками света.

В целях компенсации потерь натрия в процессе горения лампы его вводят с некоторым избытком. Это приводит к зависимости парциального давления натрия и ртути от температуры холодной точки, в которой конденсируется избыток амальгамы. Во время горения лампы на концах трубки оседает испарившийся с катодов материал, концы трубки темнеют, температура около катода повышается и давление натрия и ртути увеличивается. Повышение давления в свою очередь приводит к росту градиента потенциала и напряжения на лампе. По полученным данным, напряжение на натриевых лампах увеличивается на 1 % за каждые 1000 часов горения, что необходимо учитывать при разработке схемы включения. Для включения натриевых ламп нельзя использовать балласты от ламп типов ДРИ и ДРЛ.

Герметизация электродных вводов лампы представляет определение трудности, поскольку оксид алюминия, входящий в состав материала оболочки, имеет кристаллическую структуру и не может быть подвергнут обработке пламенем, например, как стекло. Поэтому на концы трубки надевают специальные колпачки из ниобия, через один из которых пропускают штенгель. Выбор ниобия определен его температурным коэффициентом линейного расширения, который оказался близким к температурному коэффициенту линейного расширения материала трубки. Спай ниобия с оксидом алюминия обеспечивается пайкой твердым припоем или склеиванием специальным цементом.

Источник: Афанасьева Е. И., Скобелев В. М., "Источники света и пускорегулирующая аппаратура: Учебник для техникумов", 2-е издание переработанное – Москва: Энергоатомиздат, 1986 – 272с.

artillum.ru

Натриевые лампы: принцип действия

Одним из осветительных приборов, используемых в системе освещения и нашедших широкое применение, являются натриевые лампы. Пары натрия размещаются внутри стеклянной колбы под низким давлением. Под действием электрического разряда, создается свечение ярко-желтого цвета, длина волны которого составляет 590 нм. Благодаря этому, натриевые лампочки обладают очень высокой световой отдачей. Максимальный эффект удалось получить после изобретения натриевых ламп с высоким давлением. Их принцип действия напоминает металлогалогеновые лампы, а натрий используется, как светоизлучающая добавка.

Действие натриевых ламп

Горелки для натриевых ламп изготавливаются не из кварца, а из поликристаллической окиси алюминия, представляющей собой тонкостенную трубку, диаметром 5-9 мм. Такая конструкция связана с высокой химической активностью натрия и высокой температурой в разряде.

Вводы для тока представляют собой колпачки или диски, которые герметично впаиваются внутрь тонкостенных трубок. Сами электроды изготавливаются из вольфрама, активированного торием. Вся конструкция горелки во внутреннем пространстве колбы, где создан сильный вакуум. В колбу закачивается инертный газ в виде аргона или ксенона, а также, в небольшом количестве вводится сплав натрия и ртути.

В процессе работы лампы, стенки ее горелки нагреваются из-за воздействия тока разряда. При этом, происходит испарение натрия и ртути, давление их паров начинает расти, в результате чего, возникает свечение яркого желтого света. Трубочка-горелка практически без потерь пропускает свет через стекло, из-за чего и получается высокая светоотдача.

Где применяются натриевые лампы

При очень высокой световой отдаче, качество цветовой передачи натриевых лампочек находится на низком уровне. Это обстоятельство и определило их применение для освещения улиц и прочих площадей открытого типа. Натриевые лампочки все шире используются для освещения отдельных видов производственных помещений, где отсутствуют жесткие требования к цветовой передаче.

Данные виды ламп дают хороший эффект в освещении дорожного полотна, поскольку желтый свет хорошо различается водителями. Они имеют высокую термическую и химическую стойкость, позволяющую увеличить срок эксплуатации до 28,5 тысяч часов.

Кроме низкой цветовой передачи, натриевые лампы имеют недостаток в световом потоке с большой глубиной пульсаций. В течение всего срока эксплуатации, напряжение в лампочке начинает возрастать через каждые 1000 часов, приблизительно на два вольта. В результате, лампы в конце своей работы, просто перестают зажигаться.

electric-220.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *