Как сделать натриевую лампу

Обновлено: 03.07.2024

Устройство предназначено для использования совместно с газоразрядными лампами, взамен балластных дросселей.

Традиционное использование дросселей, в качестве ограничителей тока, приводит к возникновению значительной величины реактивной и полной потребляемой от сети мощности. Так, при использовании дросселей для ламп ДРЛ-125 коэффициент реактивной мощности =0,55. Электронные балласты повышают коэффициент мощности более чем до 0,92 с учётом потерь на переходах полупроводниковых приборов и токоограничительных элементах схемы. Один из известных недостатков газоразрядных ламп высокого давления – это невозможность быстрого повторного включения. Часто, при кратковременных “скачках” напряжения сети лампы гаснут и приходится ожидать несколько минут для повторного включения ламп. Это происходит при работе электроинструмента, сварочного оборудования в одной сети с лампами. Использование электронного балласта устраняет этот недостаток, лампы продолжают работать при “просадках” напряжения. Если же лампа погасла, то повторное включение происходит несколько раньше, чем при работе с дросселем.

Лампы ДРЛ, ДНАТ, в отличие от газоразрядных ламп комнатного освещения, не теряют интенсивности свечения при низких температурах воздуха. Лично я использую указанные выше лампы для освещения гаража, они являются основным источником света зимой, когда лампы ЛБ, ЛД едва светятся.

Для меня использование электронного балласта стало особенно актуальным при непрерывном росте стоимости электроэнергии.

Принципиальная схема и детали

Поиск готовых схемных решений электронных балластов привёл меня в уныние и негодование. Несмотря на активное использование энергосберегающих ламп, схем простых балластов для ламп ДРЛ я не смог найти.

Статья описывает достоинства использования МОП – транзисторов в полумостовых преобразователях. Именно по такой схеме построен балласт, как и большинство используемых сейчас балластов в энергосберегающих лампах. Основной сложностью создания балласта является отсутствие информации о типах и размерах магнитопроводов для трансформатора и балластного дросселя. Указанный в статье тип сердечника не дает возможности определить магнитную проницаемость, форму и размеры, необходимую информацию найти не удалось. Моя статья поможет вам определиться в выборе материалов и использовать доступные детали. В балласте изменена схема запуска, так как в наличии не оказалось двуханодных динисторов на момент испытаний. Уменьшено количество элементов, отсутствует управление включением ламп при наступлении сумерек. Таким образом, схема максимально упрощена. Дальнейшее описание будет предполагать нумерацию элементов указанную на схеме:

Известно, что полумостовые преобразователи с индуктивной обратной связью работают в режиме насыщения трансформатора Т1, таким образом, частота переключения транзисторов будет зависима от совокупности сразу нескольких факторов: тока протекающего в цепи лампы, тока в цепях L1, R6, VD2, L2, R7, VD3. Ток в цепи лампы непосредственно зависит и от частоты работы преобразователи и от индуктивности обмотки L4 трансформатора Т2. Таким образом, при создании первого экземпляра устройства, однозначно определить необходимое количество витков трансформаторов сложно. Первые экземпляры балластов намерено были изготовлены с магнитопроводом трансформатора Т2 избыточного сечения, чтоб исключить его насыщение. После успешного запуска и испытаний были уточнены размеры трансформаторов, количество витков, величина немагнитного зазора.

Таким образом, для использования с лампами ДРЛ 125, в качестве Т2, подойдёт ферритовый броневой магнитопровод из двух чашек M2000НМ, диаметром 30мм. В качестве трансформатора Т1 применено кольцо М2000НМ 17х10х5. Обмотка L3 содержит – 2,5 витка монтажного провода поверх обмоток L1, L2 в которых по 20 витков провода ПЭВ 0,35. Обмотки L1, L2 наматываются одновременно в два провода. При этом обмотка L4 содержит 52 витка, L5 – 3 витка провода ПЭВ 0,62 Немагнитный зазор трансформатора Т2 около 0,6мм.

При использовании указанных материалов, частота работы преобразователя около 38кГц в начале “разгона” лампы, и около 67 кГц после выхода лампы в рабочий режим.

Так как балласты изготавливались из материалов, которые были в наличии, то следующий экземпляр отличался размером магнитопровода Т1. На этот раз использовалось кольцо вовсе неизвестной магнитной проницаемости с размерами 14х8х4,5. В качестве Т2, тот же магнитопровод из двух чашек 30мм.

Изменяя количество витков обмоток L1, L2 можно в значительной степени изменять частоту работы преобразователя, но при этом придется корректировать количество витков обмотки L4 трансформатора T2. Так второй экземпляр устройства настроен на частоту преобразования 50-75 кГц, при этом L1, L2 содержат по 10 витков, L3 – 1,5, а L4 всего 39 витков, того же провода, что и в первом балласте. Частоту преобразователя так же можно изменить используя стабилитроны VD2, VD3 на различные напряжения и резисторы R6, R7 разного сопротивления. Речь идет об изменении тока в указанных цепях, просто различными способами, наиболее удобными для конкретного случая. Не стоит забывать, что рабочий диапазон частот для материалов М2000НМ до 100кГц.

В качестве VD2, VD3 использованы импортные стабилитроны в стеклянном корпусе 12В, мощностью 1,2Вт, парами соединённые катодами. В качестве теплоотводов использованы радиаторы выходных транзисторов кадровой развёртки телевизоров 3УСЦТ.

На схеме в скобках указаны элементы, используемые в балластах для ламп ДНАТ 250, ДНАТ 400. В схеме можно использовать транзисторы, указанные в статье, файл которой прилагается. В моём случае использовались транзисторы от старых блоков питания компьютеров: 2SK1024 и 2SK2828 - для ламп ДРЛ125. Для ламп ДНАТ 250, ДНАТ 400, пришлось приобрести IRFP460.

В балластах для ламп ДНАТ кроме более мощных транзисторов необходимо применить теплоотвод большей площади. Вполне подходит радиатор охлаждения процессоров ПК размером 90х65х35. В схеме для ламп ДНАТ в качество стабилитронов VD2, VD3 используется по одному стабилитрону Д815Е без теплоотвода. Трасформатор Т1 намотан на кольце 30х20х6,5 мм. L1, L2 по 20 витков ПЭВ 0,35, L3 - 1,5 витка монтажного провода. Трансформатор Т2 выполнен на броневом магнитопроводе М2000НМ из двух чашек диаметром 50мм, с немагнитным зазором около 1мм. L4 cодержит 34 витка провода ПЭТВ 0,95, L5 – один виток того же провода (для ДНАТ 250). Частота работы при этом 14-20 кГц. Как уже было сказано выше, частоту преобразователя можно изменить различными способами, в том числе используя магнитопроводы разного размера для Т1. В данном случае столь крупное кольцо применено лишь по причине отсутствия в наличие другого подходящего по размерам. Необходимо заметить, что при применении колец меньшего размера следует контролировать температуру магнитопровода, в случае значительного нагрева изменить режим работы балласта, либо применить кольцо большего размера. При монтаже трансформатора Т1, подключать обмотки необходимо согласно рисунка.

Обмотки L1, L2 на рисунке изображены намотанными отдельно друг от друга лишь для более понятного считывания правила подключения обмоток. Под указанные элементы рассчитаны печатные платы на рисунке. Не крепить трансформатор Т2 к плате металлическими деталями через центральное отверстие. Мы делаем балласт, а не индукционную печь!

Настройка устройства

Настройка устройства заключается в подборе количества витков обмотки L4, для получения необходимого значения напряжения на лампе, после её прогрева. Так, для ламп ДРЛ 125, рабочим напряжением считается величина действующего напряжения 125В.

Большинство простых мультиметров не даст возможности измерить напряжение на лампе на частотах работы преобразователя. Для настройки лучше воспользоваться осциллографом. Современные осциллографы способны измерять действующее значение напряжения, в том числе с учётом формы сигнала. Если ваш осциллограф не имеет этой функции достаточно определить амплитудное значение напряжения. Так как напряжение на лампе близко по форме к синусоидальному, вычислить действующее (оно же эффективное или среднеквадратичное) значение напряжение можно умножив амплитудное значение на 0,7.

Убедитесь в работоспособности цепей защиты (VD5, R8, C3, VD6, R9, VT4), подачей переменного напряжения от внешнего источника. При достижении напряжения немногим более 32В балласт должен отключиться. В случае неисправности цепей защиты, при включении устройства без лампы или при выходе её из строя, возможен выход из строя конденсатора С4, так как на нем возникает значительное напряжение. Так конденсатор на 1кВ выходит из строя в течение пары секунд, это результат работы последовательно колебательного контура L4C4. Такая схемотехника позволяет использовать балласт для ламп ДНАТ без специального пускового устройства.

В наше время появилось довольно много различных дуговых ламп высокого давления. Но наиболее высоким коэффициентом полезного действия среди них отличается ДНаТ, т. е. дуговая натриевая трубчатая лампа. Ее устройство практически схоже с ДРЛ – дуговой ртутной, только свечение намного ярче, она более экономична и долговечна. Мощность ДНаТ может составлять от 30 Вт до 1 кВт в зависимости от того, в какой сфере она будет использована.

Что же касается срока ее службы, то он составляет около 25 тыс. часов – мало какой из световых приборов может таким похвастаться. Но о преимуществах позже. Сейчас имеет смысл рассмотреть схему питания подобной газоразрядной лампы. Ведь хотя подобный источник света в чем-то схож по устройству с ДРЛ, все же в подключении его есть свои особенности.

Принцип и схема подключения

Помимо индуктивного дросселя, ограничивающего силу тока дуги, в схему ПРА или ЭПРА (электронного пускорегулирующего аппарата) включено ИЗУ – импульсное зажигающее устройство. Именно оно отвечает за создание импульсов, имеющих напряжение в несколько тыс. вольт.

Схема подключения ДНаТ

Если обратить внимание на схемы подключения натриевой лампы, то можно заметить, что есть два варианта того, как подключить лампу ДНаТ. Во втором случае приборы освещения подключаются через 3-контактное импульсное зажигающее устройство, хотя большой роли это не играет. А вот в первой схеме показано включение ДНаТ с конденсатором. Делается это для того, чтобы сгладить напряжение, поступающее на ДНаТ, и тем самым увеличить ее срок службы. Подключение ДНаТ-светильников к дросселю необходимо осуществлять последовательно, а ИЗУ с осветительным прибором должны быть параллельно соединенными. При этом именно фаза, а не ноль идет на лампочку через индуктивный дроссель.

К тому же номинальная мощность ПРА (или ЭПРА), подключенного к осветительному прибору, должна совпадать с тем же параметром натриевой лампы.

Очень важен при монтаже схемы следующий момент. Не стоит игнорировать помеченные контакты. Если на него должен подключаться ноль – не нужно бросать туда фазу, и наоборот. Конечно, лампа зажжется, но срок службы как лампы, так и пускорегулирующего аппарата от этого значительно снизится.

Плюсы и минусы ламп ДНаТ

Подобные натриевые лампы имеют несколько основных преимуществ:

Очень высок коэффициент полезного действия.
Световой поток от подобного осветительного прибора достаточно стабилен.
Сила этого потока высока и составляет около 150 люмен/ватт.
Долговечность в полтора раза больше, чем у других подобных ей ламп.
Температура цвета оптимальна, свечение приятного золотистого оттенка.
Прекрасно работает даже в туман или снегопад.

Внешний вид лампы ДНаТ

Практически идеальна в качестве фитолампы, т. к. излучение от ДНаТ активно помогает росту растений.
Эти световые приборы хорошо показывают себя в работе при разнице температур от -60 до +40 градусов Цельсия.

Но, естественно, ни один прибор не обходится без недостатков – идеальных изделий не бывает. Основных минусов 5:

Эти лампы крайне взрывоопасны.
Внутри присутствуют тяжелые металлы.
Требуется продолжительное время на розжиг (порой до 10 мин).
При использовании в качестве фитолампы она не подойдет для выращивания редиса, лука и салата, т. к. они являются нецветущими.
При необходимости подключить ДНаТ большей мощности (к примеру, ДНаТ 250 или ДНаТ 400) необходимо дополнительное охлаждение осветительного прибора.

Принцип работы

Строение, как уже упоминалось, очень похоже на ДРЛ наличием стеклянной колбы, внутри которой расположена трубка или горелка. Только вот стекло для изготовления трубки в ДНаТ использовать не получится (как в ДРЛ) по причине очень высокой температуры горения натрия. Для этого используется специальный материал – поликристаллическая окись алюминия. Только такой материал позволит пропускать 90% свечения и при этом будет устойчив к парам натрия.

Для изготовления электродов используют молибден. Световая отдача таких ламп увеличивается при помощи ксенона или ртути, ну а для облегчения запуска в натриевом осветительном приборе присутствует аргон.

Внутри колбы создан вакуум для поддержания ее целостности, т. к. при работе дуговая натриевая трубчатая лампа разогревается до 1 400 градусов Цельсия. Естественно, при работе лампы сложно предотвратить попадание воздуха через отверстия, но на этот случай предусмотрены специальные прокладки.

Строение ДНаТ

После подачи высоковольтного импульсного тока посредством ИЗУ в ДНаТ образуется электрическая дуга, разогревающая трубку. Происходит это в течение 6–9 минут, после чего натриевая лампа разгорается в полную силу. Так что принципы работы ДНаТ и ДРЛ практически совершенно одинаковы.

Некоторые неисправности

Как и любые газоразрядные лампы, натриевые со временем могут начать мигать. К примеру, световой прибор, разогревшись, вдруг гаснет, периодически повторяя это действие. Необходимо произвести замену лампы, а если это не поможет – есть смысл замерить напряжение в сети. Вполне возможно, что оно слишком низкое, и его не хватает на поддержание нормального горения натрия.

Бывает, что подобное происходит нечасто – тогда возможен плохой контакт или скачок напряжения. Ну а еще одна из возможных причин – это межвитковое замыкание. Лечится такое только заменой дросселя. При условии, что лампа новая и пускорегулирующий аппарат в порядке, необходимо просто подождать, пока ДНаТ разработается. Обычно на это уходит 2–3 часа.

Если слышен треск импульсного зажигающего устройства, а осветительный прибор не зажигается вовсе – причина, скорее всего, в обрыве провода с лампы на ИЗУ, либо ДНаТ и ЭПРА.

Имеет смысл осмотреть и соединения пускорегулирующего аппарата для натриевых ламп – такое происходит при их подгорании, а потому следует зачистить контакты, проверить проводку и снова попробовать ее зажечь.

Подведем итог

Дуговая натриевая трубчатая лампа уникальна в своем роде. Конечно, у нее есть недостатки, и главный – искажение цвета. И даже это поправимо, достаточно просто поднять светильник выше. Но все же минимальный расход электроэнергии, яркость и теплота свечения вкупе с ее долговечностью выводят ее в лидеры среди подобных осветительных приборов.

Конечно, кто-то может посетовать на сложное подключение и дороговизну, но это все окупается. Да и сложностей особых в монтаже схемы подключения лампы ДНаТ не наблюдается, подключить натриевую лампу сможет даже человек с малейшими навыками в электромонтаже.

Ну а для уличного освещения подобный осветительный прибор явно вне конкуренции, если, конечно, не принимать во внимание светодиодные фонари.

Пускорегулирующая аппаратура для натриевых ламп (ДНАТ)

Для зажигания газоразрядных ламп, в том числе и натриевых, потребуется специализированное оборудование ПРА (пускорегулирующая аппаратура), ведь непосредственное подключение ламп ДНАТ в сеть исключено.

Пускорегулирующая аппаратура для натриевых ламп (ДНАТ) включает в себя:

ИЗУ (импульсное зажигающее устройство), обеспечивающее запуск газоразрядной лампы. В момент ее включения, ИЗУ пропускает мощные импульсы высокого напряжения на электроды, благодаря чему происходит пробой в газовой смеси колбы и зажигание дуги. После этого выдача ВВ импульсов прекращается, впрочем, как и влияние импульсного зажигающего устройства на работу лампы;
Дроссель. Хотя электронные пускорегулирующие аппараты считаются более продуктивными, их стоимость значительно дороже импульсных. Поэтому самым распространенным и востребованным для подключения лампы ДНАТ является именно индуктивный дроссель. Электрический дроссель представлен в виде небольшого блока, который должен отвечать потребляемой мощности лампы. Он ограничивает и стабилизирует подачу тока, оказывает сильное противодействие всяким его изменениям, поддерживает убывающий ток и препятствует его нарастанию, тем самым обеспечивая длительные эксплуатационные свойства лампы и высокие показатели светоотдачи.

Таким образом, балласт обеспечивает стандартный разогрев и эффективную работу натриевых ламп на весь период заявленного производителями срока.

ДНАТ подключение. Схема

Возможны разные методы соединения газоразрядных ламп, в данном случае ДНАТ: производители ИЗУ могут предложить конструкцию с двумя и даже тремя контактами, с параллельным, последовательным и даже полупараллельным типом, что значительно меняет схему ДНАТ подключения. Она изображается почти на всех устройствах такого типа, что исключает ошибочность монтажа.

Схема подключения лампы ДНАТ с трех контактным ИЗУ

Схема подключения лампы ДНАТ с двух контактным ИЗУ

Схема подключения лампы ДНАТ, что изображена на первом рисунке, рассчитана на наличие в ней компенсирующего конденсатора, подключающегося параллельно источнику питания. Это конденсатор сухого типа С, который предназначен для компенсации индуктивной составляющей системы – уменьшения потребляемой реактивной мощности, снижения общего потребления электроэнергии, а также для продления эксплуатационного срока готового продукта.

К примеру, чтобы выполнить подключение лампы ДНАТ мощностью 250 Вт (3А) предусмотрена емкость компенсирующего конденсатора (показатели рабочего напряжения - 250В) всего 35 мкФ. Эта емкость может быть сформирована с помощью нескольких параллельно соединенных между собой конденсаторов.

Иногда показатели емкости могут быть предусмотрены заводом-изготовителем, но крайне большое увеличение может привести к возникновению резонанса в цепи, а, следовательно – к неэффективной работе готового изделия.

Если ДНАТ подключение происходит самостоятельно, следует учесть допустимое значение расположения ИЗУ. Оно должно находиться как можно ближе к цоколю продукта, при этом длина соединительных проводов в этой зоне должна быть минимальной (допустимо-максимальная величина составляет 1.5м).

Чтобы обеспечить качественное и безопасное подключение применяют высоковольтные провода зажигания специального назначения.

Отзывы

Вообще-то лампа будет хорошо работать при любом подключении фазы и ноля к ее цоколю.

Но есть нюанс по безопасности.
И тут Вы правы.
На рисунках нет патрона, в который вкручивается лампа.
Для наглядности я его на схеме опустил.
Если предположить, что вы выкручиваете перегоревшую лампу и при этом:

1.фаза подключена к резьбовой части патрона (как на рисунках)
2.Вы забыли отключить выключатель, либо он размыкает ноль, а не фазу

То при касании цоколя Вас хорошо стукнет.
А если фазу подключить к центральному контакту цоколя, то шанс поражения током минимален.
Но лично я бы, выкручивал лампу, держась за ее стеклянную колбу. При выключенном питании. И не думал бы о подключенной фазе.
Но в любом случае спасибо за уточнение.

А что должна означать фраза ". производители ИЗУ могут предложить конструкцию с двумя и даже тремя контактами. "? Все нормальные производители натриевых ламп Филипс, ОСРАМ, Дженерал Электрик запускают свои натриевые лампы исключительно по последовательной или полупаралельной схемам, за исключением ламп со встроенным игнитором. А это означает наличие именно трех контактов. Параллельный игнитор (который с двумя контактами) не может использоваться для запуска таких ламп, поскольку подавляющее большинство балластов не имеют защиты от высоковольтных импульсов и очень быстро выйдут из строя. Посему, параллельное подключение используют для запуска ламп натриевых низкого давления или металлогалогенных ламп, рассчитанных на работу с ртутным балластом и не требующих высоковольтных пусковых импульсов. Исходя из этого, берусь утверждать, что схема №2, составленная именно из этих компонентов, не корректная. Каталог VS, чей балласт использован для примера, может это подтвердить. Игнитор ДеЛюкс использовался для запуска натриевых ламп только в сочетании со специально произведенным для этой схемы балластом.
В чем я ошибаюсь?

Здравствуйте, не подскажите схему подключения для лампы низкого давления Philips sox-e 131w?

при использовании обычной схемы с двухконтактным изу начинает дергаться, но не разгорается

все прекрасно разгорается с любой схемой подключения игнитора как параллельного так и последовательного 3х контактного.

День добрый, не могли бы вы подсказать схему подключения:
1 лампа газоразрядная натриевая lhp-t 100 вт
2 изу-т 70-700ДНаТ/220в-02.ухл2 (2 контакта)
3 пускорегулирующее устройство galad 1и250дрл44-033ухл1 (три контакта, и обозначены они 1 2 3 )
заранее спасибо

Да, дроссель от лампы ДРЛ будет работать с лампами ДНАТ.
Но на лампах ДНАТ 250 и 400вт будет потеря мощности. То есть освещенность будет меньше номинала.

не запускается лампа днат дросель на 3 фазы 1фаза 230 V 2фаза Р 3фаза лампа БЗУ 3фазное 1фаза лампа 2фаза D 3 фаза N подключил все по схеме и днат не работает но когда вкручиваю лампу накаливания то горит а вот днат не запускается может лы быть это бзу не рабочее .?

Так как же дросель с дрл имеет 4 конца .а дросель днат 2 ,как соединить дросель дрл ,конец начало чтоб получить два конца

Имеется дроссель ДНАТ в сборе с ИЗУ (трех контактным) на 1000вт, могу я к нему подключить лампу ДНАТ на 600 вт? Или нужно покупать дросcель ДНАТ на 600 вт?

P.S. В магазине сказали что могу, я купил у них лампу ДНАТ рефлакс на 600 вт, Подключил, лампа сразу же заработала, но прошло примерно 10 минут и внутренняя колба в лампе просто отвалилась.
Лампу сдал обратно в магазин и вернул деньги.

Необходимо покупать дроссель соответствующий мощности лампы.
То есть на 600 вт. Когда вы подключили лампу 600вт через дроссель 1000вт то через лампу течет ток рассчитанный на лампу 1000вт.
Ваша лампа 600вт будет светить как 1000вт, но правда, не долго.
Она не расчитанна на такой ток.

Дроссель рассчитанный на меньшую мощность просто не разожжет и соответственно не поддержит необходимый ток горения для ламп с превышающей его номинальную мощность. превышение мощности дросселя бьет только по карману покупателя оного девайса и увеличению массогабаритных показателей конечного изделия ИМХО

В Эквадоре по большей части напряжение 110 вольт, когда требуется подключить 220 пользуются трансформатором, а теперь стали подводить ещё одну фазу в 110 и на две фазы подключают обородувание рассчитанное на 220 без нуля. Прошу ответить можно ли так подключить лампу ДНАТ?

Привет ребята! подскажите мне можно ли подключать две лампы 250 ватт на 600ват баласте? если можно то как подключать? спасибо!

Привет! В гараже нашлось несколько совдеповских ПРА (но увы без маркировок) . подскажите как можно узнать для каких они ламп (ДНаТ или ДРЛ ) и какой мощности? Можно ли по сопротивлению обмоток? Или ещё как? СПАСИБО!

Добрый день.
После сбора цепи: ЭмПРА 1000В с встроенным ИЗУ, лампа ДНаТ 1000В, провода не более 1 метра.
Подключение напрямую в розетку, зажигает лампу на пару минут, после она гаснет и включается только через некоторое время.
В чем причина?
Нужен конденсатор или стабилизатор напряжения?

Первый признак моргания ламп это начало конца ! (при условии что всё работало нормально ) второй недостаток напряжения тобиш ниже 220 вольт минус 10 процентов третий это при прогреве происходит неконтакт в цепи цоколя и т п

Геннадий
а можно вместо дросселя лампу накаливания включить? или две последовательно лампы ДНАТ без дросселя

Натриевые лампы: господство укрощенного химического элемента

В статье рассмотрены конструкция и применения натриевых ламп высокого давления.

Трудно сегодня живется астрономам. На какой бы участок неба не ориентировали они телескопы, на фотографиях спектров звезд всегда будут присутствовать линии натрия и ртути. Подобные спектры вовсе не доказывают, что звезды богаты на эти химические элементы. Причина сугубо земная: наружное освещение городов и автострад с помощью газоразрядных ламп высокой интенсивности создает настолько сильную подсветку атмосферы, что чувствительные астрономические приборы фиксируют свет рукотворных “звезд”.

Самый большой вклад в уличное освещение, и главной помехой для астрономических наблюдений, являются сегодня лампы натриевые разрядные высокого давления. О них и пойдет речь в данном материале.

Прежде всего, почему именно высокого давления? Дело в том, что разрядные трубчатые лампы с низким давлением ртути появились еще в предвоенный период. Люминесцентные лампы быстро получили широкое распространение. Но разряд в парах натрия долгое время не удавалось получить из-за низкого парциального давления натрия при небольших температурах.

После ряда технологических ухищрений удалость создать натриевые лампы, работающие при низком давлении. Но широкого распространения они не получили из-за сложной конструкции. Более удачно сложилась судьба у натриевых ламп, работающих при высоком давлении (НЛВД). Первоначальные попытки создать лампы в оболочке из кварцевого стекла закончилась неудачей. При высоких температурах возрастает химическая активность натрия. Подвижность его атомов (диффузия) так же растет. Поэтому в кварцевых горелках натрий быстро проникал через кварц, разрушая оболочку горелки.

Ситуация измелилась, когда в начале 60-х годов фирма “General Electric” запатентовала новый керамический материал, способный работать в парах натрия при высоких температурах. Он получил фирменное наименование “лукалос”. У нас эта керамика известна как “поликор”. Керамика изготавливается путем высокотемпературного спекания порошка окиси алюминия.

Оксид алюминия имеет более 10 модификаций кристаллической решетки, в зависимости от условий реакции окисления. Для светотехнических целей пригодна только одна модификация – альфа-форма окиси, имеющая наиболее плотную упаковку атомов в кристалле. Процесс спекания, а точнее “выращивания” керамики очень капризный. Ведь кроме химической стойкости к парам натрия, керамика должна иметь высокую прозрачность. Какой смысл делать лампу, если в стенках разрядной трубки (горелки) будет теряться большая часть света?

Керамическая горелка натриевых ламп и является главной отличительной чертой от остальных газоразрядных источников света. Керамика, работающая при температурах более 1000 градусов, способна удерживать натрий на протяжении десятков тысяч часов. Но это не значит, что натрию совсем не удается проникать наружу, в объем внешней колбы.

Плотная кристаллическая решетка действительно затрудняет диффузию атомов через керамику. Но кристаллические блоки оксида алюминия “скреплены” между собой аморфной, похожей на стекло, межфазной керамикой. Она состоит из добавок, которые ограничивают рост кристаллов поликора и примесей, неизбежных в любом материале.Проницаемость по границам кристаллов гораздо выше, чем через кристаллическую решетку. Поэтому срок службы натриевых ламп определяется именно потерями натрия через межкристаллический материал.

Для натриевых ламп применяются и монокристаллы окиси алюминия - “монокор”, больше известный, как сапфир. Разрядные трубки из такого материала имеют очень высокий коэффициент пропускания, высокую стойкость против диффузии натрия, но анизотропные (разные по направлениям) механические свойства затрудняет герметизацию горелок высокотемпературными цементами. Кроме этого, они заметно дороже поликристаллических горелок.

Горелка натриевых ламп имеет только два электрода, на которые нанесено эмиссионное покрытие для облегчения первоначального поджига лампы. В горелку дозируется инертный газ (обычно ксенон при давлении около 20 мм. ртутного столба), и амальгама (сплав) ртути с натрием, в виде шарика строго фиксированного состава и размера.

Срок службы лампы напрямую связан со сроком службы горелки. А тот, в свою очередь, определяется запасом натрия и эмиссионного состава на электродах. Со временем происходит утечка натрия через керамику, что приводит к возрастанию напряжения на горелке, которое вызывает потухание лампы сразу после выхода на режим.

После остывания лампа опять разгорается, чтоб опять погаснуть. Частый режим работы (короткие циклы включения-выключения) приводит к ускоренному расходу эмиттера - эмиссионного состава на электродах и лампа выходит из строя.

Горелка монтируется во внешней колбе из тугоплавкого стекла на траверсах (поддержках). К колбе после откачки и отпайки, крепится цоколь (обычно Е27 или Е40). Объем внешней колбы вакуумируется. Для получения более высокого вакуума еще в ней дополнительно распыляется газопоглощающий состав – геттер.

Вакуумная изоляция горелок необходима для защиты тугоплавких металлов конструкции горелки (ниобий, молибден) от окисления. Но главной задачей является устранение потерь тепла конвекционным способом. Ведь керамика, работающая при температурах свыше 1000 градусов, становится мощным источником тепловой энергии. При плохой теплоизоляции снижается эффективность лампы, перегреваются колба и цоколь лампы.

Сейчас выпускается широкий ассортимент натриевых ламп мощностью от 35 до 1000 Вт. По форме внешней колбы и особенностям применения можно выделить три основные группы натриевых ламп: ДНаТ с трубчатой колбой, ДНаС с эллиптической матированной оболочкой и ДНаЗ с зеркальным отражающим покрытием.

О применении натриевых ламп высокого давления ДНаТ особо говорить не стоит: это уличное освещение населенных пунктов, оживленных автострад и подсветка архитектурных ансамблей.

Лампы ДНаС разработаны как замена дуговых ртутных люминесцентных ламп (ДРЛ). Кроме эллиптической формы колбы они имеют особенности наполнения горелок: вместо чистого ксенона дозируется смесь благородных газов (смеси Пеннинга) для облегчения зажигания. Подобные лампы эксплуатируются без поджигающего устройства, вырабатывающего высоковольтные импульсы. Остальные типы натриевых ламп в подобном устройстве нуждаются.

Лампы ДНаЗ нашли применение в промышленных тепличных хозяйствах для ускорения фотосинтеза растений. Доля этих ламп в общем количестве источников, использующих излучение натрия, относительно невелика, и их можно отнести к лампам специального назначения.

Обладая очень высокой эффективностью и хорошей цветопередачей, натриевые лампы малой мощности (35 и 50 Вт) вполне могли бы найти применение в быту. Добавки в горелку редкоземельных металлов позволяют получить спектр излучения, почти неотличимый от солнечного света.

Но ахиллесовой пятой ламп является не сложная схема питания – современная электроника легко справляется с подобной проблемой. Время разгорания и выхода на рабочий режим – вот препятствие, которое сводит на нет все преимущества натриевых ламп в быту. Маломощные лампы выходят на режим 4-6 минут, а полностью параметры стабилизируются в течение 20-25 минут. Смириться с подобными неудобствами в освещении комнат редко кто согласится.

На сегодняшний день других, альтернативных источников света для целей наружного освещения практически не существует. Натриевые лампы еще долго будут занимать эту нишу, снисходительно взирая на попытки современных “выскочек” типа светодиодных светильников потеснить их.

Читайте также: