Натриевые лампы высочайшего давления (НЛВД) являются одним из более действенных источников света и уже сейчас владеют световой отдачей до 160 лм/Вт при мощностях 30 — 1000 Вт, их срок службы может превосходить 25 000 ч. Маленькие размеры светящегося тела и высочайшая яркость натриевых ламп высочайшего давления существенно расширяют способности их внедрения в разных световых устройствах с концентрированным светораспределением.

Обычно, натриевые лампы высочайшего давления эксплуатируются в комплекте с индуктивным либо электрическим балластом (похоже на бюгельный протез, но на практике имеет совершенно другое значение). Зажигание натриевых лампы высочайшего давления происходит при помощи особых зажигающих устройств, выдающих импульсы до 6 кВ. Время разгорания ламп обычно составляет 3 — 5 минут.

К плюсам современных натриевых ламп высочайшего давления можно отнести относительно маленький спад светового потока в течение срока службы, который, к примеру, для ламп мощностью 400 Вт составляет 10 — 20 % за 15 тыс. ч при 10-часовом цикле горения. У ламп, работающих с более частыми включениями, спад светового потока вырастает примерно на 25% при каждом двукратном сокращении цикла. Такое же соотношение справедливо и для расчета понижения срока службы.

Принято считать, что эти лампы находят применение там, где экономические характеристики более важны, чем четкое проигрывание цвета. Их теплый желтоватый свет полностью подходит Для освещения парков, торговых центров, дорог, также, в неких случаях, для декоративного строительного освещения (Москва — броский тому пример). Но развитие этих источников света в последнее десятилетие привело к резкому расширению способностей их внедрения благодаря возникновению новых видов, также ламп малой мощности и ламп с усовершенствованной цветопередачей.

1. Натриевые лампы высочайшего давления с усовершенствованной цветопередачей

В текущее время натриевые лампы высочайшего давления представляют фактически самую эффективную группу разрядных источников света. Но у стандартных натриевых ламп высочайшего давления имеется ряд недочетов, из которых, сначала, стоит отметить очевидно ухудшенные цветопередающие характеристики, характеризующиеся низким индексом цветопередачи (Ra = 25 — 28) и низкой цветовой температурой (Тцв = 2000 — 2200 К).

Уширенные резонансные полосы натрия обуславливают золотисто-желтый цвет излучения. Цветопередача натриевых ламп высочайшего давления считается удовлетворительной для внешнего освещения, но недостаточной для внутреннего.

Улучшение цветовых черт натриевых ламп высочайшего давления идет, приемущественно, благодаря увеличению давления паров натрия в горелке при увеличении температуры прохладной зоны либо содержания натрия в амальгаме, повышению поперечника разрядной трубки, введению излучающих добавок, нанесению на внешнюю пробирку люминофоров и интерференционных покрытий и питанию ламп импульсным током высочайшей частоты. Понижение световой отдачи компенсируется повышением давления ксенона (т.е. уменьшением токопроводности плазмы).

Над неувязкой улучшения спектрального состава излучения натриевых ламп высочайшего давления работают многие спецы, и рядом забугорных компаний уже выпускаются высококачественные лампы с усовершенствованными цветовыми параметрами. Так, в номенклатуре таких ведущих компаний как General Electric, Osram, Philips находится широкая группа натриевых ламп с усовершенствованными цветопередающими качествами.

У схожих ламп с общим индексом цветопередачи Ra = 50 — 70 световая отдача ниже на 25 % и вдвое наименьший срок службы по сопоставлению со стандартными вариациями. Стоит также отметить, что принципные характеристики натриевых ламп высочайшего давления довольно критичны к изменению напряжения питания. Так, при понижении питающего напряжения на 5 — 10% мощность, световой поток, Ra теряют от 5 до 30 % от собственных номинальных значений, а при повышении напряжения резко падает срок службы.

Пробы отыскать экономный аналог лампе накаливания привели к созданию последнего поколения натриевых ламп. Сравнимо не так давно появилось семейство натриевых ламп малой мощности с усовершенствованной цветопередачей. Компания Philips представила серию ламп типа SDW мощностью 35 — 100 Вт с Ra = 80 и цветностью излучения, близкой к цветности излучения ламп накаливания. Световая отдача лампы составляет 39 — 49 лм/Вт, а систему лампа — ПРА 32 — 41 лм/Вт. Такая лампа с фуррором может применяться для сотворения декоративных световых акцентов в местах публичного использования.

Cерия ламп компании OSRAM COLORSTAR DSX совместно с электрическим ПРА POWERTRONIC PT DSX является полностью новейшей осветительной системой, позволяющей, используя одну и ту же лампу, изменять цветовую температуру. Изменение цветовой температуры с 2600 на 3000 К и назад делается при помощи электрического ПРА со особым тумблером. Это позволяет создавать для выставленных в витринах экспонатов световой интерьер, соответственный времени суток либо времени года. Лампы этой серии экологически неопасны, потому что не содержат ртуть. Цена осветительной установки из таких комплектов в 5 — 6 раз выше аналогичной, состоящей и осветительных приборов с галогенными лампами накаливания.

Для внешнего освещения разработана модифицированн версия системы COLORSTAR DSX — COLORSTAR DSX2. Совместно со особым ПРА световой поток системы может быть уменьшен до 50% от номинального значения. Эта серия ламп также не содержит ртуть.

Натриевые лампы высочайшего давления малой мощности

Посреди выпускаемых в текущее время натриевых ламп высочайшего давления большая толика приходится на лампы мощностью 250 и 400 Вт. При этих мощностях эффективность ламп считается наибольшей. Но в ближайшее время существенно возрос энтузиазм к натриевым лампам высочайшего давления малой мощности из-за рвения к экономии электроэнергии при подмене ламп накаливания на разрядные лампы малых мощностей во внутреннем освещении.

Малая мощность натриевых ламп высочайшего давления, достигнутая забугорными фирмами, составляет 30 — 35 Вт. На Полтавском заводе газоразрядных ламп освоен выпуск маломощных натриевых ламп высочайшего давления мощностью 70, 100 и 150 Вт.

Трудности в разработке маломощных натриевых ламп высочайшего давления связаны с переходом на малые токи и поперечникы разрядных трубок, также с повышением относительной длины заэлектродных областей по сопоставлению с межэлектродным расстоянием, что приводит к очень высочайшей отзывчивости лампы на режим питания, на отличия в конструктивных размерах разрядной трубки и качество материалов. Потому при производстве натриевых ламп высочайшего давления малой мощности растут требования к соблюдению допусков на геометрические размеры узлов разрядных трубок, к чистоте материалов и точности дозы наполняющих частей. Уже есть принципные технологии, дозволяющие освоить массовый выпуск этих эконом, долговременных источников света.

Компания OSRAM предлагает также серию маломощных ламп, не требующих зажигающего устройства (горелки содержат смесь Пеннинга). Но их световая отдача на 14 — 15 % ниже, чем у стандартных ламп.

Одно из плюсов ламп, не требующих импульсного зажигающего устройства, — возможность их установки в осветительные приборы для ртутных ламп (при иных нужных критериях). К примеру, лампа NAV E 110 со световым потоком 8000 лм полностью взаимозаменяема со ртутной лампой типа ДРЛ-125> имеющей номинальный световой поток 6000 — 6500 лм. Подобные российские разработки издавна используются в нашей стране. В текущее время ОАО ЛИСМА, к примеру, выпускает лампы ДНаТ 210 и ДНаТ 360, созданные для прямой подмены ДРЛ 250 и ДРЛ 400 соответственно.

Безртутные НЛВД

В последние годы в почти всех странах предпринимаются приметные усилия в области охраны среды. Одно направлений этих усилий — уменьшение либо избежание одержания ядовитых соединений томных металлов (к примеру, ртути) в готовых изделиях промышленного производства. Так, мед указатели температуры, содержащие ртуть, равномерно заменяются безртутными.

Эта же тенденция обширно распространяется в области технологий производства источников света. Содержание ртути в 40-ваттной люминесцентной лампе снизилось с 30 до 3 мг. Что касается натриевых ламп высочайшего давления, этот процесс идет не так стремительно, в том числе и поэтому, что ртуть значительно наращивает эффективность этих источников света, признаваемых сейчас более экономными.

Имеющиеся и находящиеся в стадии разработки безртутные лампы, по-видимому, имеют огромное будущее. Уже упомянутая серия ламп Osram COLORSTAR DSX не содержит ртуть, что является суровым достижением компании. Но эти лампы, совместно со особыми электрическими ПРА, представляют собой системы специального предназначения, в каких их эффективность и простота занимают не 1-ое место.

Издавна известна серия безртутных ламп Mercury Free компании Sylvania. Производитель направляет повышенное внимание на усовершенствованные цветопередающие характеристики, сравнивая их со стандартными аналогами собственного производства.

Не так издавна вышла в свет разработка инженеров компании Matsushita Electric (Япония), представляющая собой безртутную НЛВД с высочайшей цветопередачей, не требующую специального импульсного ПРА.

В конце срока службы у классической лампы цветность излучения приобретает розоватый колер, вследствие конфигурации соотношения содержания натрия и ртути в амальгаме. Этот колер производит не очень приятное воспоминание, в отличие от желтого цвета опытнейшей лампы при тех же критериях. С повышением цветовой температуры Ra поначалу вырастает до наибольшего уровня (при Г = 2500 К), потом падает.

Для уменьшения отличия разработчики меняли давление ксенона и внутренний поперечник горелки. Были изготовлены выводы, что отклонение от полосы темного тела миниатюризируется при увеличении давления ксенона, но при всем этом вырастает напряжение зажигания. При давлении 40 кПа напряжение зажигания около 2000 В, даже беря во внимание присутствие контура для его облегчения. При изменении внутреннего поперечника с 6 до 6,8 мм отклонение от полосы темного тела миниатюризируется, но падает световая отдача, что для намеченной цели неприемлимо.

Безртутная натриевая лампа с высочайшим Ra имеет фактически такие же свойства, как и ртутьсодержащий аналог. Безртутная лампа имеет в 1,3 раза больший срок службы.

Газоразрядные лампы высочайшего давления мощностью 150 Вт с высочайшим индексом цветопередачи: а — безртутная, б — обыденный вариант.

Натриевые лампы высочайшего давления с 2-мя горелками

Возникновение в ближайшее время серийных образцов натриевых ламп высочайшего давления параллельно присоединенными горелками у ряда ведущих производителей дает основания считать, что это направление является многообещающим, так как схожее решение не только лишь содействует существенному повышению срока службы ламп да и избавляет трудности моментального перезажигания, расширяет потенциальные способности комбинирования горелок с разными мощностями, спектральными составами и т. п.

Невзирая на обозначенные приличные сроки службы, к вопросу о долговечности этих ламп необходимо подходить осторожно. Срок службы таковой таковой лампы вправду умножается только при том условии, что в протяжении жизни лампы горелки загораются попеременно. В неприятном случае, при окончании ресурса почаще работающая горелка начинает отчасти шунтировать вторую (это явление время от времени именуют электронной «течью»; при всем этом разреженный газ во наружной пробирке пробивается напряжением поджигающих импульсов) и, как следует, могут появляться трудности с ее зажиганием.

Натриевые лампы высочайшего давления с высоковольтным зажигающим устройством

Японские инженеры (Toshiba Lighting & Technology предлагают наилучшее с их точки зрения решение, позволяющее исключить упомянутые явления в двухгорелочной лампе. Конструкция лампы содержит два зажигающих зонда, обеспечивающих зажигание той либо другой горелки при подаче положительных либо отрицательных импульсов. Балласты для таких ламп содержат две катушки, намотанные на сердечник. Схема довольно ординарна и недорога. За счет обозначенной конструкции лампы горелки загораются попеременно. Попеременное зажигание горелок обеспечивает наименьшее «старение» горелок и значительно наращивает суммарное время их работы. Инженеры той же компании предлагают лампу со интегрированным зажигающим устройством, не требующую сложной схемы управления.

Некие тенденции совершенствования натриевых ламп высочайшего давления

В каких же направлениях конструкторы и исследователи отыскивают действенные решения для натриевых ламп высочайшего давления? Чтоб ответить на этот вопрос, необходимо сначала обратиться к очевидным недочетам этих ламп, касающихся зрительного комфорта, простоты и нужной электробезопасности конструкции. Посреди их можно выделить несколько принципных: нехорошие цветопередающие характеристики, завышенная пульсация светового потока, высочайшее напряжение зажигания и еще большее — перезажигания.

Судя по чертам ламп с высочайшими цветопередающими качествами, разработчикам удалось приблизиться к оптимуму для этой группы источников света. Борьба с пульсацией излучения, достигающей у натриевых ламп высочайшего давления 70 — 80%, обычно осуществляется при помощи всераспространенных способов, таких как включение ламп в различные фазы сети (в многоламповых установках) и питание током завышенной частоты. Внедрение особых электрических ПРА фактически исключает эту делему.

Импульсные зажигающие устройства (ИЗУ), эксплуатирующиеся в текущее время с большинством комплектов НЛВД — ПРА, усложняют эксплуатацию ламп и удорожают набор лампа—ПРА. Поджигающие импульсы ИЗУ плохо действуют на балласт и лампу, имеют место досрочные отказы этих устройств. Потому разработчики отыскивают методы понижения напряжения зажигания, дозволяющие отрешиться от ИЗУ.

Неувязка обеспечения моментального перезажигания обычно решается 2-мя методами. Можно использовать зажигающие Устройства, выдающие импульсы с завышенной амплитудой, либо использовать упомянутую лампу с 2-мя горелками, не требующую схожих устройств.

Срок службы у натриевых ламп считается большим посреди Разрядных источников света высочайшей интенсивности. Но и в этой области конструкторы желают достигнуть наилучшего. Понятно, Что срок службы и спад светового потока во время эксплуатации зависят от скорости ухода натрия из горелки. Уход натрия из разряда приводит к обогащению состава амальгамы ртутью и росту напряжения на лампе до того времени (150 — 160 В) пока она не погаснет. Этой дилемме были посвящены многие исследования, разработки, патенты. Из более успешных решений необходимо отметить используемый в серийных лампах амальгамный дозатор компании GE. Конструкция дозатора обеспечивает строго ограниченное поступление амальгамы натрия в разрядную трубку в течение всего срока службы лампы. В итоге срок службы возрастает, затемнение концов трубки миниатюризируется, и световой поток сохраняется практически неизменным (до 90% от исходного).

Непременно, исследование и улучшение натриевых ламп высочайшего давления еще не окончены, и потому стоит ждать новых, может быть нестандартных решений в большенном семействе этих многообещающих источников света.

В.Ю. Погребной

Сбережение энергии в освещении. Под ред. проф. Ю. Б. Айзенберга. М.: Издательство «Символ», 1999 г.