Основные типы ламп: классификация и характеристики

Номенклатурное подразделение устройств

Общепринятая отечественная номенклатура источников освещения выделяет четыре типа натриевых приборов. Они выпускаются в разных модификациях и предназначаются для определенных задач. Чтобы понять, где использовать тот или иной вид ламп, нужно знать об их отличительных чертах.

Что собой представляют ДНаТ

ДНаТ – это дуговые трубчатые модули с винтовым цоколем и колбой из прозрачного кварцевого стекла. Имеют цилиндрическую форму и отличаются от аналогов широким диапазоном мощностей.

Демонстрируют хороший уровень КПД и входят в разряд экономных источников света.

Натриевые агрегаты выпускаются с цоколями разных размеров и это напрямую зависит от мощности источника света. Стандартом E27 оснащаются изделия до 70 Вт, а более сильные приборы от 100 Вт и выше комплектуются цокольным элементом E 40

Изделия обеспечивают качественное уличное освещение с выраженной контрастной видимостью при различных погодных условиях.

Подходят для расположения на междугородних магистральных трассах, в туннелях, на аэродромах и пр. Показывают отличные результаты при использовании в теплицах, оранжереях и парниках.

Светопоток от ДНаТ оказывает на растения благоприятное воздействие, почти полностью покрывая нехватку солнца и естественного освещения

ДНаМТ имеют такие же параметры, но выпускаются в эллипсоидной форме и оснащаются колбой из матового стекла для создания более мягкого рассеянного освещения.

Как функционируют ДНаЗ

ДНаЗ представляют собой источник света, оснащенный колбой со встроенным отражателем из зеркальной алюминиевой пленки, герметично расположенной на внутренних стенках прибора. Изготовляются в форме эллипса и оснащаются классическим винтовым цоколем.

За счет наличия отражателя ДНаЗ дают высокий уровень освещенности и дольше служат. Зеркальное покрытие не позволяет свету попадать на горелку, легко выдерживает нагрев до высоких температур, не портится и не разрушается в процессе эксплуатации

Максимально широко используются в агропромышленности. Успешно имитируют естественный свет и обеспечивают активный рост и развитие овощных и декоративных культур, произрастающих в теплицах.

В чем отличие ДНаС

ДНаС от всех остальных ламп отличаются наличием на внутренней поверхности колбы покрытия из светорассеивающего вещества. Такое техническое решение позволяет использовать модуль для прямой замены устаревших и экологически опасных газоразрядных ртутных ламп.

Модули ДНаС наиболее широко задействованы в исследовательских лабораториях, в области медицины, химической промышленности и прочих смежных отраслях.

Лампы накаливания

Такой вариант искусственного освещения характеризуется образованием света от тела накала, которое нагревается до высоких температурных показателей под воздействием электрического тока.

Конструкция может быть очень разнообразной, что напрямую зависит от назначения или условий эксплуатации, но обязательными элементами всегда являются стеклянная колба или баллон, тело накала, крючковые держатели, ножка, токовые вводы и предохранитель, а также стандартный корпус, изолятор и контакты донышка в цокольной части.

Преимущества таких ламп представлены:

высоким цвет-передающим индексом;
доступной стоимостью;
небольшими размерами;
отсутствием необходимости применять пускорегулирующие устройства;
мгновенным зажиганием;
низкой чувствительностью к перебоям в напряжении;
отсутствием токсичного воздействия на окружающих.

Тем не менее, снижение популярности обусловлено и некоторыми недостатками, в качестве которых можно рассматривать низкую светоотдачу и непродолжительный эксплуатационный срок.

Особенности натриевых ламп

До сих пор ученым и конструкторам не удалось создать такие светильники, которые бы могли полностью имитировать солнечный свет, давая полный спектр излучения.У любого из ныне существующих преобладает один какой-то спектр, а растениям в разные периоды вегетации наиболее необходимы красный и синий:

Преобладание синего спектра излучения важно для роста и развития растений;
Красный спектр стимулирует плодоношение и цветение.

Соответственно, для разных культур в определенные периоды развития необходима соответствующая досветка лампами для роста или лампами для цветения. К последним,как раз, и относятся НЛВД – натриевые лампы высокого давления, излучающие красную зону светового спектра.

Эффективность применения в теплицах

Сегодня в тепличных хозяйствах используют самые разные источники для освещения теплиц, и все они обладают своими достоинствами. Если говорить про натриевые лампы высокого давления для теплиц, то они выделяются в первую очередь такими выгодными характеристиками.Как:

Экономичность. Как известно, себестоимость выращенных в теплицах овощей во многом зависит от того, какая цена была уплачена за весь период их роста и плодоношения за энергоносители.
Описываемые светильники наряду со светодиодными потребляют очень немного электрической энергии, но, в отличие от последних, и сами стоят дешевле.

Экономичность особенно важна для освещения больших площадей

Долговечность. Срок службы лампы составляет от 12 до 20 тысяч часов.
Высокая светоотдача, в несколько раз превышающая светоотдачу обычных ламп накаливания.
Полезная для растений излучаемая красно-оранжевая часть спектра, позволяющая ускорять процесс образования цветов и завязей и получать высокие урожаи. Синюю часть спектра растения при этом получают днем из естественного освещения.

Для молодых растений важнее получать синюю часть цветового спектра

Наличие теплового излучения. Такие лампы для теплиц при свечении выделяют много тепла, что помогает экономить на отоплении теплиц в холодное время года.
Однако это же их свойство может оказать негативное влияние на растения в теплый период, вызывая вытягивание стеблей или даже ожоги (при близком расположении). Но этого легко можно избежать, если постоянно контролировать температурный режим в укрытии.
Высокий КПД, составляющий около 30%. Это значительно больше, чем у прочих альтернативных источников искусственного освещения.

Недостатки

Один из недостатков мы только что упомянули – это сильный нагрев работающих ламп. Кроме того, они достаточно долго разгораются – этот процесс может занимать несколько минут.
Наконец, натриевое освещение привлекает в теплицы и парники насекомых-вредителей, способных нанести ущерб растениям.Но есть и более существенные недостатки:

Их нельзя назвать безопасными, так как наполнителем для этих ламп чаще всего является смесь натрия с ртутью. Разбив лампу, придется распрощаться со всем урожаем.
Параметры работы светильников зависят от питающего напряжения, их не рекомендуется эксплуатировать, если колебания напряжения в сети отличаются от номинального более чем на 5-10%.
В холодную погоду лампы на основе натрия теряют эффективность свечения, что также ограничивает их применение в неотапливаемых теплицах.

Главные недостатки продукции

Помимо впечатляющего списка плюсов и положительных качеств, натриевые источники света имеют несколько специфических черт со знаком «минус».

Среди них выделяются такие позиции, как:

специфический цветовой диапазон, меняющийся в процессе продолжительной работы – не позволяет применять модули в помещениях, где установлены высокие требования относительно цветопередачи;
зависимость от погодных условий качества и насыщенности светопотока– при холодном температурном режиме излучение заметно ухудшается и теряет интенсивность;
высокий уровень чувствительности к параметрам электросети – при серьезных системных колебаниях использовать приборы нежелательно; эксплуатация допустима только в сетях с ровным напряжением, где лишь изредка наблюдаются незначительные колебания;
необходимость дополнительных элементов безопасности – в процессе горения образуется утечка натриевых атомов, а чтобы этого избежать, вместе с лампой используется разрядная монокристаллическая трубка;
длительность первичного розжига – при активации лампа загорается не сразу и выдает стабильный светопоток только через 6-10 минут;
проблематичное подключение и последующее обслуживание ПРА, имеющего внушительные габариты и подверженного потере до 60% мощности;
пульсация потока света с частотой сети 50 Гц;
стабильный рост потребляемой мощности на протяжении всего срока эксплуатации – иногда показатели превышают первичные цифры на 35-40%.

Учитывая все эти моменты, специалисты не рекомендуют использовать лампы для бытовых осветительных систем. В домашних условиях натриевые источники света просто не смогут проявить себя должным образом.

Зато там, где требуется экономичный, мощный, насыщенный свет без претензий к четкой и правильной цветопередаче модули отработают на пятерку и отлично справятся с поставленными задачами.

Главные недостатки продукции

Среди них выделяются такие позиции, как:

специфический цветовой диапазон, меняющийся в процессе продолжительной работы – не позволяет применять модули в помещениях, где установлены высокие требования относительно цветопередачи;
зависимость качества и насыщенности светопотока от погодных условий – при холодном температурном режиме излучение заметно ухудшается и теряет интенсивность;
высокий уровень чувствительности ко всему, что происходит в электросети – при серьезных системных колебаниях использовать приборы нежелательно. Эксплуатация допустима только в сетях с ровным напряжением, где лишь изредка наблюдаются незначительные колебания;
дополнительные элементы, необходимые для обеспечения безопасного функционирования, – в процессе горения образуется утечка натриевых атомов, а чтобы этого избежать, вместе с лампой используется разрядная монокристаллическая трубка;
длительное время, необходимое на первичный розжиг – при активации лампа загорается не сразу и выдает стабильный светопоток только через 6-10 минут;
проблематичное подключение и последующее обслуживание ПРА, имеющего внушительные габариты и подверженного потере до 60% мощности;
пульсация потока света с частотой сети 50 Гц;
стабильный рост потребляемой мощности на протяжении всего срока эксплуатации – иногда показатели превышают первичные цифры на 35-40%.

Лампы натриевого типа отлично подходят для освещения магистралей, шоссе и проезжих дорог. Они дают качественный светопоток с хорошим уровнем рассеивания и позволяют снизить энергопотребление почти на 50%

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.

https://youtube.com/watch?v=mbmFqzkRe_I

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.

Особенности подключения

Если вы не знаете, как подключить ДНаТ, то можете обратиться к специалисту или попытаться разобраться самостоятельно.

В первую очередь нужно подготовить комплект, в который входит сама лампочка, дроссель, ИЗУ и желательно конденсатор. Схема подключения натриевой лампы обычно изображена на корпусе балласта или зажигающего устройства.

Для подключения лампочки используют двух- или трехконтактный зажигающий прибор. На фото выше показана схема подключения лампы ДНаТ с ИЗУ, которое имеет 3 вывода.

На картинке выше показано, как подключить лампу ДНаТ с применением зажигающего устройства с двумя выводами и с конденсатором.

Конденсаторное устройство в комплекте уменьшает нагрузку на проводку. То есть, кабеля будут греться меньше.

Подключается ДНаТ с трехконтактным ИЗУ по такому плану:

Сначала с помощью мультиметра проверяется изоляция балласта и конденсатора. Перед прозвонкой прибор нужно переключить на максимальное сопротивление. Это необходимо, чтобы проверить, не проходит ли ток на корпус.
Собирается комплект в компактном двухфазном щитке. Для лампочки на 400Вт подойдет автомат мощностью 5А. Он позволяет включать/выключать светильник и защищает детали от повреждения.
Из щитка выведите 2 провода с отрицательным зарядом: один подсоедините к лампе, а второй – клемме «N» на ИЗУ. Балласт устанавливают в разрыв фазной, а не нулевой жилы, которая идет к лампе.
Расключите фазный кабель. Одну жилу с автомата вставьте во входящий контакт балласта. А кабель из выходящего контакта подключите к зажиму «В» на зажигающем устройстве.
Средний провод «LP» от ИЗУ проведите к патрону лампочки.

После подключения можно проверить лампочки на работоспособность.

Если у вас зажигающее устройство с 2-мя выводами, то подключайте их параллельно ДНаТ. Для этого после дросселя заведите в ИЗУ фазную жилу, а ко второй клемме подключите нейтральную. Ее можно протянуть даже от патрона.

Двухконтактные зажигающие приборы не рекомендуется применять для мощных ДНаТ, так как во время запуска напряжение поступает не только на лампочку, но и на балласт. Из-за этого изоляция дросселя может повредиться. ИЗУ безопасно при подключении маломощных источников света, для запуска которых нужно не больше 2 киловольт.

Конденсаторное устройство подключается параллельно всей цепи. Для этого одну жилу заводят на фазный выход автомата, а второй на нулевой. Потом протяните провод и расключить его на патроне.

Конструкция и принцип работы

Действие натриевой газоразрядной лампы основано на свойстве паров натрия, способных излучать монохроматический яркий свет в жёлто-оранжевом спектре. Это газообразное вещество заключено в особой колбе (трубке), называемой горелкой. Поскольку разогретые до высокой температуры пары натрия агрессивно действуют на стеклянные поверхности, то трубку изготавливают из более устойчивых веществ – боросиликатного стекла либо из поликристаллической окиси алюминия (в зависимости от типа лампы).

С каждой стороны горелки расположены электроды, предназначенные для создания дуговых разрядов, разогревающих пары натрия. Эта конструкция размещена в вакуумной стеклянной колбе, заканчивающейся резьбовым цоколем.

Здесь уместно заметить, что существует два типа таких осветительных приборов: НЛНД (низкого давления) и НЛВД (высокого давления). Описанная выше конструкция даёт общее представление об устройстве газоразрядных натриевых светильников обоих типов. Различаются эти лампы конструкциями горелок и рабочим давлением паров внутри трубок.

В натриевых светильниках низкого давления, его величина не превышает 0,2 Па, а в НЛВД – порядка 10 кПа. Соответственно отличаются и рабочие температуры паров натрия: 270–300 °С для НЛНД и 650–750 °С в горелках высокого давления. Отсюда понятно, что горелки НЛВД обладают достаточно высокими уровнями световых потоков, то есть светят довольно ярко.

Нет ничего удивительного в том, что натриевые лампы высокого давления постепенно вытеснили с рынка осветительные приборы типа НЛНД. Хотя спектр света соответствующий низкому давлению более приятен для глаз, горелки НЛНД уступили более мощным моделям с довольно высоким световым излучением.

Учитывая данное обстоятельство, мы будем акцентировать внимание именно на лампах типа НЛВД. Конструкция такого источника освещения изображена на рисунке 1

Здесь приведена схема трубчатой лампы ДНаТ.

Цифрами обозначено:

1 – внешняя колба;
2 – никелированный цоколь;
3 – контактные пластины;
4 – газоразрядная трубка (горелка);
5 – молибденовые электроды;
6 – пары натрия с примесью инертных газов (аргон или ксенон);
7 – амальгама натрия;
8 – уплотнённый ниобиевый ввод;
9 – металлические проводники;
10 – молибденовые пластины;
11 – геттеры (газопоглотители).

На рис. 2 представлено фото натриевой лампы данного типа.

Колбы натриевых светильников бывают цилиндрическими (как на рисунке 2), эллиптическими, покрытыми изнутри тонким слоем светорассеивающего вещества (ДНаС). Они могут быть матированными (ДНаМТ) или содержать зеркальный отражатель рядом с горелкой (ДНаЗ).

Принцип действия.

Зажигание горелки натриевой лампы происходит от электрической дуги, возникающей между электродами. В канале электрического разряда образуется поток заряженных частиц из паров натрия. Строго говоря, внутри газоразрядной трубки находится не чистый натрий, а смесь газов. Для лучшего зажигания дуги добавляют аргон или ксенон либо пары ртути.

Сегодня уже существуют безртутные светильники. Они пока имеют более сложную конструкцию, но разработки продолжаются и, вероятно, они когда-нибудь заменят обычные лампы с ртутью.

Принцип действия похож на работу ртутных ламп, но для включения светильника, наполненного парами натрия, требуется импульсное напряжение высшее, чем для включения ДРЛ. После разогрева горелки импульсные токи необходимо ограничить. Поэтому для данного типа осветительных приборов производители НЛВД разработали специальные пускорегулирующие аппараты со встроенными импульсными зажигающими устройствами. Без использования ИЗУ зажечь натриевую лампу, включив её непосредственно в электрическую сеть, невозможно.

Возможные неисправности

Во время эксплуатации лампы могут появляться различные проблемы. Иногда, случается так, что ДНаТ 250 мигает, тогда, возможно, придется заменить источник света. Если после этого проблема не исчезла, то это может быть связано с тем, что напряжение в сети слишком низкое.

Лампочка может периодически гаснуть из-за плохого контакта или скачка напряжения. Еще она возможная причина – межвитковое замыкание, тогда нарушается изоляция обмоток катушки. Чтобы исправить проблему, замените балласт.

Если мигает новая лампа, а дроссель и зажигающее устройство исправные, то дайте время устройству разогреться.

Иногда случается так, что ИЗУ трещит, а светильник не зажигается. Это может быть связано с тем, что оборвался провод, идущий от источника света на зажигающее устройство. Тогда нужно проверить проводку и зачистить контакты.