Молниезащита
Светотехника
Статьи / Светотехника / Натриевые лампы высокого давления. Устройство, описание, применение НЛВД.
  05.12.11  |  

Натриевые лампы высокого давления. Устройство, описание, применение НЛВД.

Натриевые лампы высокого давления. Устройство, описание, применение НЛВД.
Электрический разряд в парах натрия при низком давлении создает яркое желтое свечение с длиной волны 590 нм. Так как эта длина волны лежит близко к максимуму спектральной чувствительности глаза (555 нм), то световая отдача излучения натриевого разряда может быть очень высокой (теоретически более 250 лм/Вт). Первые натриевые лампы были созданы еще в начале 30-х годов 20-го века. Они действительно имели очень высокую световую отдачу, но очень плохую цветопередачу, большие габариты и малый срок службы, и практического применения в те годы не нашли.

В начале 60-х годов фирма General Electric на базе военно-промышленных технологий создала первые натриевые лампы высокого давления (НЛВД). По существу НЛВД — это одна из разновидностей МГЛ, в которой в качестве светоизлучающей добавки используется натрий. Однако из-за очень высокой химической активности натрия и более высокой температуры в разряде для изготовления горелки применяется не кварц, а поликристаллическая окись алюминия в виде тонкостенной трубки диаметром от 5 до 9 мм и длиной от 45 до 150 мм в зависимости от мощности (рис. 1).

Устройство натриевых ламп высокого давления

Рис. 1. Устройство натриевых ламп высокого давления

Керамика не позволяет создавать герметичные токовводы методом заштамповки фольги или проволоки, как это делается у всех других источников света. Поэтому для токовводов используются специальные конструкции (в виде дисков или колпачков из редкого металла ниобия), герметично впаянные в трубочки из поликристаллической окиси алюминия стекпоцементом (смесь окисей алюминия АL2O3 и кальция CaO). Для самих электродов используется вольфрам, активированный торием. Горелка помещается внутри внешней колбы, откачанной до высокого вакуума. Она наполняется инертным газом (аргоном или ксеноном) и в нее вводится небольшое количество амальгамы натрия — сплава натрия и ртути.

При работе НЛВД температура стенок горелки-трубочки повышается за счет тока разряда, ртуть и натрий испаряются, повышается давление их паров, и разряд начинает светиться ярким желтым светом. Трубочка из поликристаллической окиси алюминия внешне похожа на матовое стекло, но ее коэффициент пропускания для света разряда очень высок — примерно 92 %, поэтому свет выходит наружу почти без потерь. Время разогрева горелки до установившейся температуры (время разгорания лампы) меньше, чем у ДРЛ или МГЛ за счет меньшего диаметра трубки, и равно 5-7 минут.

Как и у всех МГЛ, для включения НЛВД используются специальные зажигающие устройства, дающие на лампу импульсы с напряжением 2-5 кВ.

Натриевые лампы высокого давления — это один из самых экономичных источников света: световая отдача ламп мощностью 600 Вт достигает 150 лм/Вт, то есть в 2,5 раза больше чем у ДРЛ и в 10 раз больше чем у ламп накаливания.

Низкое качество цветопередачи предопределило основную область применения НЛВД — освещение улиц и других открытых пространств. В последние годы эти лампы стали достаточно широко использоваться и при освещении некоторых производственных помещений, где нет жестких требований к различению цветов, например, высоких металлургических и металлообрабатывающих цехов, складов, локомотивных и вагонных депо и т.п.

Исследования врачей-гигиенистов показали, что контрастная чувствительность и острота различения у человеческого глаза при желтом свете имеют наибольшие значения. Поэтому замена других источников света на НЛВД при освещении дорог в принципе дает не только экономию электроэнергии, но и обеспечивает более четкое различение препятствий водителями транспорта. Однако прямая замена ДРЛ на НЛВД в старых светильниках долгое время была невозможной, так как для работы НЛВД нужны зажигающие устройства. В последние годы были созданы НЛВД, у которых за счет различных конструкторско-технологических усовершенствований напряжение зажигания снижено. Такие лампы могут просто устанавливаться в старые светильники вместо ДРЛ. При этом ДРЛ мощностью 400 Вт заменяются НЛВД мощностью 210 Вт, которые создают даже большую освещенность, что дает значительную экономию электроэнергии.

За счет исключительно высокой химической и термической стойкости поликристаллической окиси алюминия НЛВД имеют очень большие сроки службы — до 28500 часов. Фирма General Electric производит двухгорелочные НЛВД, в которых в одной внешней колбе параллельно друг другу расположены две одинаковые горелки, работающие поочередно. Срок службы таких двухгорелочных ламп — 55000 часов (15 лет с ежесуточной наработкой по 10 часов). Спад светового потока к концу срока службы у НЛВД меньше, чем у МГЛ и ДРЛ, и составляет 20 %.
В последние годы за рубежом широко рекламируются НЛВД «с улучшенной цветопередачей» (Ra= 60, Гцв= 2200 К) и «белого света» (Ra до 85, Гцв= 2500 - 2800 К). Однако эти лампы имеют значительно меньший срок службы (до 8000 часов) и меньшую световую отдачу (у ламп «белого света» — всего 50 лм/Вт), и никаких преимуществ перед МГЛ у них нет.

Российская фирма «Рефлакс» (Москва) разработала совершенно особый тип НЛВД, не имеющий аналогов за рубежом. Внешняя колба этих ламп имеет специально рассчитанную форму и покрыта изнутри высокоотражающим алюминием. За счет этого лампа сама выполняет функции светильника, то есть перераспределяет световой поток в пространстве требуемым образом. Лампы выпускаются с двумя видами светораспределения: широкого излучения с максимумом под углом 68о к оптической оси и полуширокого — с углом около 45о. Внутренняя оптическая система ламп «Рефлакс» обеспечивает КПД до 95 %, не достигнутый пока ни в одном светильнике с подобным светораспределением. Срок службы и световая отдача этих ламп — такие же, как у лучших ламп зарубежного производства.

К недостаткам НЛВД, кроме плохой цветопередачи и большого времени разгорания, относится и большая глубина пульсаций светового потока (80 %, а иногда и больше). Еще одним недостатком НЛВД является рост напряжения на лампе в течение срока службы (примерно на 2 вольта за каждые 1000 часов). Это приводит к тому, что лампы к концу срока службы перестают зажигаться.

Основное применение НЛВД, как уже было сказано, — освещение улиц, площадей, автостоянок, туннелей, высоких производственных помещений. За рубежом, особенно в Голландии, НЛВД очень широко используются и в сельском хозяйстве — в теплицах, оранжереях, селекционных камерах. Фирма Philips разработала для этих целей специальные модификации ламп SON-TAgro мощностью 400 и 600 Вт, отличающиеся несколько увеличенной долей излучения в синей области спектра, что способствует более гармоничному росту и развитию растений.



Другие статьи:

Классификация, маркировка и обозначения металлогалогенных ламп
Металлогалогенные лампы. Устройство, схема включения, параметры металлогалогенных ламп.
Ртутные лампы высокого давления. Схема включения, маркировка и обозначение ртутных ламп.