Как работает днат лампа


устройство, принцип работы, как подключить

Среди всех ламп для искусственного освещения растений больше всего подойдет натриевая лампа, которая пользуется большой популярностью.

Такой источник света обладает высокой эффективностью, и является самым экономным и долговечным. Мощность ламп может составлять от 30 до 1000 Вт, в зависимости от сферы использования. Что касается срока эксплуатации, то ресурс ламп рассчитан на 25000 часов работы. Для большинства теплиц это выгодный вариант в плане экономии, так как освещать растения необходимо довольно длительное время, особенно зимой.

Отечественная продукция

Большим спросом на рынке пользуются российские лампы Рефлакс, которые оснащаются встроенным отражателем. За счет этого свет направлен прямо на растения. Отражатель ламп Рефлакс обладает высоким КПД равным 95%, который сохраняется в течение всего периода эксплуатации. Что характерно, одна лампа Рефлакс, мощностью 70 Ватт, подвешенная на высоту полметра, способна осветить территорию площадью около 1,6 м2. А так как использование других источников света подразумевает большие затраты на электроэнергию, то использование ламп Рефлакс более рационально. Что касается габаритов, то Рефлакс имеет размеры 76×200 мм. Благодаря этому лампы Рефлакс лучше всего подходят владельцам теплиц.

Преимущества и недостатки натриевых ламп

Натриевая лампа имеет существенные преимущества:
• Высокий КПД.
• Стабильный поток света.
• Высокая световая отдача примерно 160 лм/Вт.
• Долго срок службы, который в 1,5 раза превышает период эксплуатации прочих подобных ламп.
• Лампы имеют приятное золотисто-белое излучение.
• Эффективная работа в условиях тумана.
За счет того, что дуговая лампа рефлакс 250 излучает красный спектр – это идеальный источник света для цветения растений, в том числе и плодоносящих. А наличие синего спектра свечения способствует их активному росту и развитию. Вдобавок лампы могут работать в широком диапазоне температуры – от -60 до +40 градусов.
Наряду с достоинствами, имеются и некоторые недостатки. Главный из них заключается в сложности подключения. Обычный способ здесь не подходит, и здесь существуют свои особенности. Среди других минусов можно выделить следующие:
• Взрывоопасность.
• Наличие ртути в устройстве лампы.
• Долгое время включения, которое может составлять до 10 минут.
• Не подходит при выращивании нецветущих либо зеленых овощных культур (редис, лук, салат).
Кроме того, если необходимо использовать натриевые лампы высокого давления мощностью 250 Ватт или более, необходимо позаботится об охлаждении, так как лампы сильно нагреваются. Хотя для теплиц большого размера этот недостаток может обернуться преимуществом, обеспечив растения дополнительным нагревом.

Принцип работы

По внешнему виду натриевые источники света немного похожи на лампы ДРЛ. Здесь также имеется стеклянная колба элиптической либо цилиндрической формы, внутри нее располагается разрядная трубка («горелка»), с каждой стороны которой находятся электроды. Эти выводы соединены с резьбовым цоколем. По причине того, что пары натрия оказывают сильное воздействие на стекло, этот материал не применим для изготовления «горелки». Ее изготавливают из поликора (поликристаллической окиси алюминия), что позволяет повысить устойчивость к парам натрия и пропускать до 90% видимого света. Лампа ДНаТ 400 имеет разрядную трубку с диаметром 7,5 мм и длиной 80 мм. Электроды трубки изготавливаются из молибдена.
Помимо паров натрия, состав разрядной трубки содержит аргон, чтобы облегчить запуск ламп, а также содержит ртуть или ксенон, что позволяет увеличить световую отдачу. «Горелка» при работе разогревается до 1300 °C и чтобы сохранить ее в целости, из колбы выкачан воздух. Однако сложно поддерживать вакуум пока работает лампа, так как воздух может проникнуть через отверстия. Поэтому для предотвращения этого используются специальные прокладки. Стоит отметить, что при работе лампы ее колба разогревается до 100 °C. При включении импульсного зажигающего устройства (ИЗУ) создается импульсное напряжение, в результате чего образуется дуга. Но первое время натриевые лампы ДНАТ рефлакс 250 светят еще слабо, так как вся энергия расходуется на разогрев трубки. Спустя 5 или 10 минут яркость освещения нормализуется.

Как подключить натриевую лампу

В силу особенности строения газоразрядных ламп не получится просто подключить их к бытовой электрической сети, так как имеющегося напряжения не хватает для запуска. Вдобавок нужно ограничить ток дуги. И натриевые лампы здесь не исключение. В связи с этим необходимо использовать в цепи пуско-регулирующий аппарат или сокращено ПРА. Они могут быть электромагнитными (ЭмПРА) либо электронными (ЭПРА). В практике западных стран такие устройства именуются балластами Magnetic Ballast (для ЭмПРА) и Digital Ballast (для ЭПРА). В некоторых случаях не обходится без применения импульсного зажигающего устройства или ИЗУ.
Использование ЭПРА для натриевых ламп 250 необходимо для их разогрева и дальнейшей бесперебойной работы. При этом на сам запуск затрачивается 3-5 минут, а полную мощность натриевые источники освещения набирают в течение еще 10 минут. Примечательно, что на момент запуска лампы ее номинальное напряжение увеличивается практически в 2 раза.

Устройство ПРА

Пускорегулирующий аппарат состоит из трех основных компонентов:
• Индуктивного дросселя.
• ИЗУ.
• Фазокомпенсирующего конденсатора.
Дроссель служит для ограничения тока дуги и его мощность должна быть такой же, как и у используемой лампы. К примеру, если применяется лампа ДНаТ 250, то, соответственно, мощность дросселя тоже должна быть не меньше и не больше 250 Ватт. В последнее время схема подключения ламп зачастую включает однообмоточный дроссель, тогда как двухобмоточные уже морально устарели.
ИЗУ необходимо для повышения напряжения до нескольких киловольт с целью образования дуги. Мощность ИЗУ может лежать в пределах от 35 до 400 Ватт. Помимо этого, устройство может быть двухконтактного или трехконтактного исполнения. Причем использование трехконтактных ИЗУ предпочтительнее.
Что касается конденсатора, то это необязательная составляющая. Но его наличие дает определенные преимущества, так как позволяет снизить нагрузку на бытовую электросеть. В свою очередь, это снижает риск возникновения возгорания проводки к минимуму. Боле подробно будет рассказано ниже.

Схемы подключения ламп ДНаТ

В зависимости от того, какое ИЗУ используется (с двумя выводами или тремя), натриевые лампы высокого давления 250 Ватт могут подключаться по-разному. Более подробно это отражает схема, изображенная ниже.

Схема подключения натриевой лампы

Как можно видеть из рисунков подключение дросселя (балласта) осуществляется последовательно, а вот ИЗУ подключается в цепь параллельно.
Для своей работы натриевые лампы используют мощность реактивного характера. В связи с этим желательно чтобы схема подключения включала специальный конденсатор, который позволит подавить помехи и снизить силу пускового тока. Что в итоге продлевает срок службы ламп. Также этот элемент просто незаменим в случае отсутствия компенсатора фазы.
Как видно на первом рисунке наличие фазокомпенсирующего конденсатора показано пунктирной линией. Его подключение осуществляется параллельно источнику питания.
Главное, подобрать конденсатор оптимальной электроемкости. К примеру, при использовании той же лампы ДНаТ-250 его емкость должна составлять 35 мкф. Если в схеме присутствует лампа ДНаТ 400, тогда можно подобрать конденсатор чуть большей емкости – 45 мкф. Использовать в схеме допускается только сухие элементы и рассчитанные на напряжение не менее 250 В.
При самостоятельном подключении ламп стоит взять кое-что на заметку. Длина провода, соединяющего сам источник освещения и дроссель, не должна превышать одного метра.

Меры предосторожности

В силу конструктивных особенностей, которыми обладает натриевая газоразрядная лампа 250, при работе этих источников света необходимо соблюдать крайнюю осторожность. Недопустимо отключать лампу сразу же после ее включения. Она должна остаться включенной как минимум 1 или 2 минуты. В противном случае лампа перестанет вовсе включаться и тогда ее необходимо обесточить и подождать некоторое время.
В помещении, где работают лампы необходимо наличие качественной вентиляции. Ее температура во время работы может подниматься до 100 градусов и более. А согласно некоторым источникам и все 1000. Поэтому хорошая вентиляция – это залог продолжительной и безопасной работы источников освещения. Не стоит трогать руками лампы высокого давления во время работы во избежание ожогов. То же самое касается и ее отражателя.
При установке источников освещения не нужно браться за колбу голыми руками, лучше всего использовать перчатки из материи. Или можно обернуть ее какой-либо бумагой или картоном, чтобы не оставлять на стекле жирных отпечатков пальцев. Поскольку температура нагрева очень высокая, то любой жировой налет или даже капли воды могут привести к взрыву лампы. В интернете можно найти много информации по этому поводу.
Но сильно нагреваться могут не только лампы высокого давления, это касается и используемого балласта. Его температура может подниматься до 80-150 градусов. Поэтому в целях предосторожности следует этот элемент схемы изолировать, спрятав под огнеупорный и прочный корпус. Это позволит предотвратить попадание внутрь сухих листьев, кусочков ткани или бумаги и прочих предметов.
Не стоит забывать и про элементарную технику безопасности при работе с электричеством. То есть исключить любую вероятность попадания воды на балласт, следить за целостностью электропроводки. Стоит всегда помнить, что в момент, когда запускается лампа ДНаТ, ИЗУ вырабатываются импульсы высокого напряжения. Поэтому лучше всего использовать специальные провода, которые рассчитаны для работы в экстремальных условиях. Они как раз рассчитаны на сильный нагрев.

Утилизация

Натрий по своей природе является летучим веществом и, контактируя с воздухом, он может резко воспламениться. По этой причине натриевые источники освещения недопустимо выбрасывать как обычный мусор. Как и любая энергосберегающая лампа, которая содержит ртуть, их тоже нужно утилизировать в специальные емкости. Если самостоятельно выбросить натриевые лампы ДНаТ с соблюдением мер предосторожности не удается, следует вызвать специальную службу.

Как работают лампочки | HowStuffWorks

До изобретения лампочки освещение мира после захода солнца было сложной, трудной и опасной задачей. Чтобы полностью осветить просторную комнату, потребовалась связка свечей или факелов, а масляные лампы, хотя и были достаточно эффективными, имели тенденцию оставлять остатки сажи на всем, что находится поблизости.

Когда в середине 1800-х годов наука об электричестве действительно начала развиваться, изобретатели повсюду требовали разработать практичное и доступное электрическое устройство для домашнего освещения.Англичанин сэр Джозеф Суон и американец Томас Эдисон сделали это правильно примерно в одно и то же время (в 1878 и 1879 годах соответственно), и за 25 лет миллионы людей во всем мире установили электрическое освещение в своих домах. Простая в использовании технология была таким усовершенствованием по сравнению со старыми способами, что мир никогда не оглядывался назад.

Объявление

Самое удивительное в этом историческом повороте событий заключается в том, что сама лампочка не может быть проще.Современная лампочка, которая не претерпела кардинальных изменений со времен модели Эдисона, состоит всего из нескольких частей. В этой статье мы увидим, как эти части соединяются, чтобы часами давать яркий свет.

Основы света

Свет - это форма энергии, которая может выделяться атомом. Он состоит из множества маленьких частиц, подобных пакетам, которые имеют энергию и импульс, но не имеют массы. Эти частицы, называемые световыми фотонами , являются основными единицами света.(Для получения дополнительной информации см. Как работает свет.)

Атомы испускают световые фотоны, когда их электронов возбуждаются. Если вы читали «Как работают атомы», то знаете, что электроны - это отрицательно заряженные частицы, которые движутся вокруг ядра атома (которое имеет чистый положительный заряд). Электроны атома имеют разные уровни энергии, в зависимости от нескольких факторов, включая их скорость и расстояние от ядра. Электроны разных уровней энергии занимают разные орбитали.Вообще говоря, электроны с большей энергией движутся по орбиталям дальше от ядра. Когда атом получает или теряет энергию, изменение выражается движением электронов. Когда что-то передает энергию атому, электрон может быть временно переведен на более высокую орбиталь (дальше от ядра). Электрон удерживает это положение лишь на крошечную долю секунды; почти сразу же он возвращается к ядру, к своей исходной орбитали. Когда он возвращается на свою первоначальную орбиталь, электрон выделяет дополнительную энергию в виде фотона, в некоторых случаях светового фотона.

Длина волны излучаемого света (которая определяет его цвет) зависит от того, сколько энергии выделяется, что зависит от конкретного положения электрона. Следовательно, разные виды атомов будут испускать разные виды световых фотонов. Другими словами, цвет света определяется тем, какой атом возбужден.

Это основной механизм, работающий почти во всех источниках света. Основное различие между этими источниками - процесс возбуждения атомов.

В следующем разделе мы рассмотрим различные части лампочки.

.

Как работает лавовая лампа?

Жидкостные лампы движения (которые большинство людей называют «лавовыми лампами») существуют уже несколько десятилетий. Теория жидкостной лампы движения выглядит примерно так:

В лампе две жидкости:

Объявление

  • Очень близкие по плотности
  • Нерастворимые друг в друге

Нефть и вода нерастворимы друг в друге (отсюда и происходит выражение «масло и вода не смешиваются»), но масло и вода имеют очень разные плотности (объем воды намного больше, чем тот же объем масла. ).Они не работают, поэтому вы ищете две жидкости, которые очень близки по плотности и нерастворимы. Этот сайт может помочь вам в этом поиске.

Теперь примените нагрев ко дну смеси. В жидкостной лампе движения тепло обычно исходит от лампочки. Более тяжелая жидкость поглощает тепло и при нагревании расширяется. По мере расширения он становится менее плотным. Поскольку жидкости имеют очень похожую плотность, бывшая более тяжелая жидкость внезапно становится легче другой жидкости, поэтому она поднимается.Когда он поднимается, он охлаждается, делая его плотнее и, следовательно, тяжелее, поэтому он опускается.

Все это происходит в замедленном движении, потому что поглощение и рассеяние тепла - довольно медленные процессы, а изменения плотности, которые мы здесь обсуждаем, очень незначительны.

Вот несколько интересных ссылок:

.

Start it Up - Как работают люминесцентные лампы

В классической конструкции люминесцентных ламп, которая по большей части пришла на второй план, для зажигания лампы использовался специальный механизм включения стартера. Вы можете увидеть, как эта система работает, на схеме ниже.

При первом включении лампы путь наименьшего сопротивления проходит через байпасную цепь и через выключатель стартера . В этой цепи ток проходит через электроды на обоих концах трубки.Эти электроды представляют собой простые нитей накала , как в лампе накаливания. Когда ток проходит через байпасную цепь, электричество нагревает нити. Это отрывает электроны от поверхности металла, отправляя их в газовую трубку, ионизируя газ.

Объявление

В то же время электрический ток вызывает интересную последовательность событий в выключателе стартера. Обычный выключатель стартера представляет собой небольшую газоразрядную лампу, содержащую неон или другой газ.Колба имеет два электрода, расположенных рядом друг с другом. Когда электричество первоначально пропускается через байпасную цепь, электрическая дуга (по сути, поток заряженных частиц) перескакивает между этими электродами, чтобы установить соединение. Эта дуга зажигает лампочку так же, как большая дуга зажигает люминесцентную лампу.

Один из электродов представляет собой биметаллическую полосу , которая изгибается при нагревании. Небольшое количество тепла от зажженной лампы изгибает биметаллическую полосу, так что она контактирует с другим электродом.Поскольку два электрода соприкасаются друг с другом, току больше не нужно прыгать как дуга. Следовательно, через газ не протекают заряженные частицы, и свет гаснет. Без тепла от света биметаллическая полоса остывает, отклоняясь от другого электрода. Это размыкает цепь.

К тому времени, когда это произойдет, нити уже ионизировали газ в люминесцентной лампе, создав электропроводящую среду.Для возникновения электрической дуги трубке просто нужен скачок напряжения на электродах. Этот толчок обеспечивается балластом лампы, специальным трансформатором, подключенным к цепи.

Когда ток протекает через байпасную цепь, он создает магнитное поле в части балласта. Это магнитное поле поддерживается протекающим током. При размыкании переключателя стартера ток на короткое время отключается от балласта. Магнитное поле схлопывается, что вызывает внезапный скачок тока - балласт высвобождает накопленную энергию.

Этот выброс тока помогает создать начальное напряжение, необходимое для образования электрической дуги в газе. Вместо того, чтобы проходить через байпасную цепь и перепрыгивать через зазор в выключателе стартера, электрический ток течет через трубку. Свободные электроны сталкиваются с атомами, выбивая другие электроны, что создает ионы. В результате получается плазма , газ, состоящий в основном из ионов и свободных электронов, которые все свободно движутся.Это создает путь для электрического тока.

Удар летящих электронов сохраняет две нити теплыми, поэтому они продолжают испускать новые электроны в плазму. Пока есть переменный ток и нити не изношены, ток будет продолжать течь через трубку.

Проблема с такой лампой в том, что она загорается через несколько секунд. В наши дни большинство люминесцентных ламп рассчитаны на то, чтобы загораться почти мгновенно. В следующем разделе мы увидим, как работают эти современные конструкции.

.

Как работают светоизлучающие диоды

Диод - это простейший полупроводниковый прибор. Вообще говоря, полупроводник - это материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников сделано из плохого проводника, в который были добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления примесей называется легирование .

В случае светодиодов материалом проводника обычно является арсенид алюминия-галлия (AlGaAs).В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы идеально связаны со своими соседями, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. В легированном материале дополнительные атомы изменяют баланс, либо добавляя свободные электроны, либо создавая дыры, по которым электроны могут уходить. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.

Объявление

Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , так как в нем есть дополнительные отрицательно заряженные частицы.В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.

Полупроводник с дополнительными дырками называется материалом P-типа , так как он фактически содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут прыгать от отверстия к отверстию, перемещаясь из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами отверстия перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную.

Диод состоит из секции материала N-типа, прикрепленной к секции материала P-типа, с электродами на каждом конце. Это устройство проводит электричество только в одном направлении. Когда на диод не подается напряжение, электроны из материала N-типа заполняют дырки из материала P-типа вдоль соединения между слоями, образуя зону обеднения. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в исходное изолирующее состояние - все дырки заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и электричество не может течь.

Чтобы избавиться от зоны истощения, вы должны заставить электроны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки - в обратном направлении. Для этого вы подключаете сторону N-типа диода к отрицательному концу цепи, а сторону P-типа к положительному концу. Свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Отверстия в материале P-типа перемещаются в другую сторону. Когда разность напряжений между электродами достаточно высока, электроны в зоне истощения выталкиваются из своих отверстий и снова начинают свободно перемещаться.Зона истощения исчезает, и заряд перемещается по диоду.

Если вы попытаетесь пропустить ток другим способом, когда сторона P-типа подключена к отрицательному концу цепи, а сторона N-типа подключена к положительному концу, ток не будет течь. Отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду. Положительные отверстия в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду. Ток не течет через переход, потому что дырки и электроны движутся в неправильном направлении.Зона истощения увеличивается. (См. «Как работают полупроводники» для получения дополнительной информации обо всем процессе.)

Взаимодействие между электронами и дырками в этой установке имеет интересный побочный эффект - он генерирует свет!

.

Смотрите также