Рынок Натриевых ламп высокого давления и спрос. Перспективы рынка

Введение
Натриевая лампа (НЛ) – это источник света, в котором основным рабочим веществом, генерирующим свет, являются пары натрия (Na), щелочного металла, вещества с атомным номером 11 в таблице Д. И. Менделеева. Излучение возникает в результате газового разряда, который получают в процессе, применяя высокого напряжения к электродам. При достижении напряжения пробоя возникает поток электронов, передающих энергию атомам натрия. Полученная энергия генерирует переходы между спектральными уровнями атома, которые излучают кванты в видимой части спектра (оранжево-желтого цвета, D-линии с длинами волн 589 нм и 589,6 нм). Получаемое излучение можно считать почти монохроматическим.
Основное отличие этого класса газоразрядных ламп от люминесцентных, также использующих пары металла (ртути), состоит в том, что источником света являются непосредственно атомы металла, а не опосредованный механизм возбуждения переходов в атомах люминофора за счет люминесценции. Натриевые светильники имеют ряд неоспоримых достоинств, позволяющих им конкурировать на рынке светотехники.
В зависимости от рабочего значения давления паров натрия, выпускаются лампы двух видов источников света: натриевые лампы низкого давления (НЛНД) и натриевые лампы высокого давления (НЛВД).
Несмотря на свои недостатки, натриевые лампы являются одним из самых эффективных электрических источников света. Светоотдача натриевых ламп высокого давления достигает 150 люмен/Ватт, низкого давления — 200 люмен/Ватт.
Натриевые лампы высокого давления
Максимальная светоотдача получается при давлении паров натрия порядка 10 кПа и температурах 650–750 °С. Такие значения обеспечивают работу лампы высокого давления (НЛВД). При этом основной вклад в световой поток дает D-линия с длиной волны 589,6 нм. Помимо натрия добавляются пары ртути (амальгама натрия) и инертный газ ксенон (Xe), что позволяет снизить напряжение розжига до 2–4 кВ. Производятся также НЛВД без добавления ртути, обеспечивающие требования экологической безопасности.
Несмотря на то, что принцип работы лампы был понятен, производство НЛВД началось гораздо позже, в 60-х годах 20-го века. Только после разработки технологии получения специального светопропускающего материала для газоразрядной трубки, способного сохранять работоспособность при воздействии паров натрия и 1 300–1 400 °С, удалось наладить широкомасштабный выпуск НЛВД. В качестве материала, имеющего вышеуказанные свойства, послужила поликристаллическая окись алюминия Al2O3.
66294026606500Рисунок 1. Натриевая лампа высокого давления.
Конструкция натриевой лампы высокого давления , где:
1 – внешняя колба;
2 – цоколь;
3 – металлические контактные пластины;
4 – горелка;
5 – электроды;
6 – инертный газ (Ar, Xe);
7 – амальгама натрия;
8 – ниобиевый ввод;
9 – соединительные провода;
10 – пластины из молибдена;
11 – геттеры (газопоглотители).Трубка из окиси алюминия с размещенными внутри нее токовводами располагается внутри дополнительной, защитной колбы из стекла с повышенной термостойкостью. Внутренность защитной колбы откачивается (вакуумируется) и подвергается отжигу (дегазируется) для удаления ненужных примесей. Эта процедура обеспечивает рабочий температурный режим лампы и защищает токовые вводы из ниобия от воздействия посторонних примесей. В горелке НЛВД находятся инертный газ или смесь (Ne, Ar) и амальгама натрия (сплав натрия и ртути). Лампы дают оранжевый или желтый свет. Цветопередача этих ламп лучше, чем у НЛНД при меньшей светоотдаче (до 150 лм/Вт).
Подключение натриевых ламп
Для запуска натриевых ламп применяются специальные ПРА, позволяющие зажечь разряд (дугу) в лампе и ограничить лавинообразное нарастание тока, которое может привести к выходу работающей лампы из строя. По аналогии с люминесцентными лампами применяются ПРА двух видов: электромагнитные (ЭмПРА) и электронные (ЭПРА). Кроме этого иногда требуется применение импульсного зажигающего устройства (ИЗУ). Время запуска составляет 3–5 минут, а выход на полную мощность достигается в течение 10 минут. ПРА состоит из:
индуктивного дросселя, который служит для ограничения тока электрической дуги;
ИЗУ, необходимость которого обусловлена созданием в момент включения напряжения в несколько киловольт для поджига. Это устройство аналогично стартеру в люминесцентных лампах;
100584058737500фазокомпенсирующего конденсатора, позволяющего снизить нагрузку и уменьшить риски перегорания проводки.
Рисунок 2. Схема подключение натриевой лампы.
Преимущества и недостатки натриевых ламп
Преимущества:
высокая светоотдача: для НЛВД – 150 лм/Вт, для НЛНД – 200 лм/Вт. Такие значения позволяют этим лампам оставаться лидером по показателю эффективности среди электрических источников света;
большой срок службы – до 28 000 часов;
устойчивость параметров эффективности во время всего срока эксплуатации;
комфортный для человеческих глаз цвет излучения;
широкий диапазон рабочих температур – от –60 °С до +40 °С.
Недостатки:
инерционность при включении может достигать 10 мин;
наличие ртути;
взрывоопасность, т. к. при контакте натрия с воздухом возможно возгорание;
сложность подключения и обслуживания ПРА, который характеризуется большими габаритами и потерями (до 60% от потребляемой мощности);
плохие цветопередающие свойства (коэффициент порядка 25);
повышенная пульсация светового потока с частотой сети 50 Гц;
большое напряжение зажигания и еще большее – при перезапуске;
постепенный рост потребляемой мощности в течение эксплуатации – до 40% относительно первоначального значения.
Сфера применения натриевых ламп
Сферы использования натриевых ламп:
внешняя подсветка больших открытых пространств, улиц, загородных магистралей;
освещение туннелей, спортивных сооружений, строительных, контейнерных площадок;
освещение вокзалов и аэропортов, где пребывание людей кратковременно;
подсветка архитектурных сооружений;
освещение складских и производственных помещений, для которых нет необходимости обеспечения высоких показателей по цветопередаче;
использование в автомобильных фарах для улучшения видимости в тумане и при снегопаде;
center79438500НЛВД применяются в растениеводстве для круглогодичного освещения растений, что значительно повышает темпы роста и урожайность.
Уличное освещение натриевыми лампами.
932180272796000Применение натриевых ламп в растениеводстве. Для освещения растений в теплицах, цветниках и оранжереях чаще всего применяются натриевые лампы. Спектральный состав света, создаваемого газовым разрядом в парах натрия, оптимально подходит для выращивания плодоносящих растений. Лучшим выбором является версия натриевой лампы высокого давления марки ДНаТ (дуговая натриевая лампа). Многочисленные исследования показали, что для продуктивного роста растений необходима освещенность с длинами волн 470–670 нм. В спектральном составе НЛВД имеются такие пики.
Спектральный состав лампы ДНаТ 400
Лампы ДНаТ имеют очень высокую светоотдачу: при мощности ламп 400–600 Вт светоотдача достигает значений в 140 лм/Вт.
В продаже имеются лампы мощностью от 75 до 1 000 Вт. Для растениеводства достаточно ламп от 75 до 400 Вт. При большей мощности будет происходить перегрев листьев. Конструкция светильников для ламп ДНаТ должна обеспечивать защиту от загрязнения и попадания воды. Для предотвращения перегрева лампы необходимо предусмотреть возможность свободной циркуляция воздуха для отвода тепла. Следует отметить, что на эффективность системы освещения влияет правильно подобранный рефлектор (отражатель). Наилучшие показатели КПД по отражению у светильников, отражающая поверхность которых имеет форму параболы.
Выпуску дуговых ламп для целей растениеводства уделяют серьезное внимание компании-гиганты светотехнического рынка: Osram, Sylvania, Philips. Их изделия адаптированы для растениеводческих целей, они обеспечивают оптимальные спектральные характеристики и повышенный (по сравнению с обычными ДНаТ) на 7–10% световой поток.
Перспективы развития рынка
Чтобы оценить перспективы развития рынка, требуется обратиться к характерным недостаткам ДНаТ. В настоящее время многие производители выделяют средства на усовершенствование этой технологии. Среди них: Philips, Toshiba, GE, Osram.
В основном ведутся работы, направленные на повышение цветопередачи и снижение пульсаций светового потока, снижение риск взрыва колбы и горелки. Многие современные источники света этого типа уже имеют встроенную схему розжига и управления напряжением на электродах.
В настоящее время спрос на натриевые лампы высокого давления
Например, в компании «Световые технологии» замечено снижение покупательской активности. Существенного роста продаж не наблюдается, но сезонная динамика сохранилась. 
Так же и у завода Lampyris. Их компания отмечает заметный спад продаж по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Это объясняется сокращением количества потребителей.
А у компании ГК «Вартон», наоборот сложилось впечатление, что сложная экономическая ситуация не мешает развитию светодиодной отрасли и росту спроса не только в денежном, но и в количественном выражении. Потребители все чаще стараются использовать светодиодные светильники взамен устаревающих, потерявших актуальность изделий. При этом покупатели больше внимания обращают на недорогую линейку товаров.
Лидером на данном рынке на территории Россий является предприятие ООО «Лисма», потребители заинтересованы в продукции данной компании, и они постоянно получают заказы из разных уголков России – общий объем производства составляет около 40 000 ламп. Эта продукция экономичнее обычных ламп накаливания на 90% и экологически безопасна, что особенно ценят потребители. По прогнозам компании, спрос на этот вид товара будет увеличиваться.
Заключение
В настоящее время светодиодное освещение становится все более распространённым, но их эффективность в освещении больших площадей достаточно мизерно, а цена довольно высока. При выращивании растений светодиоды недостаточно эффективны из-за особенностей своего спектра излучения. ДНаТ-лампы десятилетиями удерживали лидирующие позиции. Не потеряли они актуальности и сейчас, хотя спрос на них снижается.
Список используемых источников:
https://yandex.ru/turbo/asutpp.ru/s/natrievye-lampy.html
https://www.elec.ru/articles/sostojanie-svetotekhnicheskogo-rynka-i-plany-ego-r/https://www.ltcompany.com/ru/http://zavod.lampyris.store/https://www.varton.ru/products/https://lisma.su/