Caractéristiques des lampes au sodium basse pression. Informations générales sur les lampes au sodium

Les lampes au sodium, comparées à d'autres sources d'éclairage artificiel, démontrent l'efficacité la plus élevée - proche de 30 %. Pour économiser de l'argent, il est recommandé d'acheter des ampoules haute pression. La lumière émise par les lampes au sodium à haute pression permet de distinguer les couleurs dans presque toute la gamme, à l'exclusion uniquement des longueurs d'onde courtes, dans lesquelles la couleur s'estompe quelque peu. Parlons aujourd'hui de l'émergence, de l'utilisation et du raccordement des lampes au sodium de nos propres mains.

Référence historique

La plus grande contribution à l'éclairage public provient des lampes à décharge au sodium à haute pression, qui constituent un obstacle majeur aux observations astronomiques. Plongeons dans l'histoire pour comprendre de quoi il s'agit. Les lampes tubulaires, qui présentent une faible pression de mercure, ont été inventées avant la guerre.

De telles lampes fluorescentes se sont rapidement répandues. Mais il n'a pas été possible d'obtenir une décharge en vapeur de sodium pendant longtemps, cela s'expliquait par la faible pression partielle du sodium à basse température. Après un complexe d'astuces technologiques, des lampes au sodium ont été créées qui fonctionnaient à basse pression. Mais en raison de leur conception complexe, ils n’étaient pas largement utilisés.

Mais le sort des lampes au sodium, qui fonctionnent à haute pression, a été plus réussi. Toutes les premières tentatives visant à créer des lampes dans une coque en verre de quartz se sont soldées par un échec. À haute température, l'activité chimique du sodium augmente et, par conséquent, la mobilité de ses atomes. Par conséquent, le sodium présent dans les brûleurs à quartz pénétrait rapidement à travers le quartz, détruisant ainsi la coque.

L'émergence des lampes au sodium

La situation a radicalement changé au début des années soixante, lorsque la société General Electric a breveté un matériau céramique jusqu'alors inconnu, capable de fonctionner dans la vapeur de sodium à haute température. Il a reçu le nom de « lukalos ». Dans notre pays, cette céramique est connue des habitants sous le nom de « polycor ».

Cette céramique est produite par frittage à haute température d'oxyde d'aluminium. À des fins d'éclairage, une seule modification de son réseau cristallin est considérée comme appropriée : la forme alpha de l'oxyde, qui possède l'accumulation d'atomes la plus dense dans le cristal.

Le processus de frittage de telles céramiques est très capricieux, car il doit être chimiquement résistant à la vapeur de sodium et doit avoir une grande transparence afin que la majeure partie de la lumière ne soit pas perdue dans les parois du tube à décharge. La vapeur de sodium, qui sert de milieu de décharge gazeuse dans les lampes au sodium, produit une lumière orange vif lorsqu'elle est éclairée. En raison de la présence de sodium dans la lampe, l'abréviation DNAT a été utilisée, ce qui signifie lampes à arc au sodium.

Avantages et inconvénients des lampes au sodium

Les lampes au sodium brillent deux fois plus efficacement que les lampes fluorescentes ordinaires de puissance similaire - cela peut s'expliquer par la petite taille de l'émetteur, dont les rayons lumineux sont beaucoup plus facilement dirigés dans la direction souhaitée et par d'autres caractéristiques de conception.

De plus, à l’aide de lampes à arc au sodium, vous pouvez recréer un éclairage bien plus important. Son plafond pour luminaires lumière du jour atteint 50 watts par pied carré, et avec l'aide de lampes au sodium, vous pouvez en obtenir 3 fois plus sans aucun problème !

D'un point de vue économique, les lampes au sodium sont plus rentables - elles ne doivent être changées qu'une fois tous les six mois, et 1 lampe DNAT-400 peut remplacer avec succès 20 LDS de 40 V. Il est également beaucoup plus pratique de travailler avec un ballast moyen qu'avec 15 petits. Étant donné que les lampes au sodium utilisent l'électricité deux fois plus efficacement, leur utilisation permet d'obtenir un certain résultat pour la moitié du coût.

L'efficacité des ampoules au sodium dépend directement de la température ambiante, ce qui limite légèrement leur utilisation, car elles brillent moins bien par temps froid. Il n'est pas non plus tout à fait clair qu'elles soient plus respectueuses de l'environnement que les lampes au mercure, car la plupart des lampes au sodium utilisent un composé de sodium et de mercure comme charge : l'amalgame de sodium.

Utiliser des lampes au sodium

Objets typiques où les lampes au sodium sont utilisées : autoroutes, rues, places, tunnels longue distance, aérodromes, carrefours, installations sportives, chantiers de construction, aéroports, gares, structures architecturales, entrepôts et locaux industriels, zones piétonnes et routes, ainsi que comme sources d'éclairage supplémentaires.

Si vous souhaitez décorer d'une manière ou d'une autre votre jardin, vous pouvez acheter des lampes au sodium, qui ont également trouvé leur application dans l'aménagement paysager. En raison des caractéristiques des lampes au sodium, de la lumière orange chaude et brillante, elles sont utilisées à des fins auxiliaires pour un effet décoratif unique qui imite une flamme nue ou un coucher de soleil.

L'achat de lampes au sodium est utile si le propriétaire cultive des plants, possède un jardin d'hiver, une serre ou une serre. Bien entendu, les lampes au sodium ne remplaceront pas la lumière naturelle et la lumière du soleil, mais vos plantes ne seront pas affectées par les changements de conditions météorologiques et les jours nuageux si les fleurs sont éclairées avec de telles lampes.

Principe de fonctionnement d'une lampe au sodium

À l'intérieur du cylindre externe du DNAT se trouve un "brûleur" - un tube en céramique d'aluminium et rempli de gaz raréfié, dans lequel un arc électrique est créé entre deux électrodes. Du sodium et du mercure sont introduits dans le brûleur, et pour pour limiter le courant, on utilise un ballast inductif ou électronique.

La tension du secteur n'est pas suffisante pour allumer une lampe au sodium froide, le principe de fonctionnement d'une lampe au sodium consiste donc à utiliser un IZU spécial - un dispositif d'allumage pulsé. Immédiatement après la mise sous tension, il génère des impulsions de tension de plusieurs milliers de volts, qui garantissent la création d'un arc. Le flux de rayonnement principal est généré par les ions sodium, leur lumière a donc une couleur jaune caractéristique.

Le brûleur chauffe jusqu'à 1 300 degrés Celsius pendant le fonctionnement, de sorte que l'air a été pompé du cylindre externe pour le garder intact. Pour toutes les lampes au sodium sans exception, lors du fonctionnement, la température du cylindre dépasse 100 degrés Celsius. La lampe brille faiblement après l'apparition de l'arc, toute l'énergie est dépensée pour chauffer le brûleur. La luminosité augmente à mesure qu'elle se réchauffe et atteint des niveaux normaux après dix minutes.

Types de lampes au sodium

Si le fonctionnement économique de la lumière sur une longue période est plus important pour vous, il est préférable d'acheter des lampes au sodium basse pression, qui se caractérisent par des niveaux élevés de fiabilité de fonctionnement, de rendement lumineux sur une longue période et d'efficacité énergétique.

Les lampes au sodium sont idéales pour organiser l'éclairage public car elles sont capables d'émettre la couleur jaune monochrome familière aux gens, mais n'ont pas une transmission suffisante du spectre lumineux.

À d'autres fins, l'utilisation de lampes à basse pression est considérée comme difficile car les couleurs des objets éclairés par une telle lampe ne peuvent pas être distinguées. La perception des couleurs des objets à l'intérieur est déformée (par exemple, la couleur verte se transforme en bleu foncé ou en noir) et l'aspect design des locaux est perdu.

Pour économiser de l'argent, il est recommandé d'acheter des lampes au sodium haute pression. La connexion de lampes au sodium haute pression est particulièrement adaptée aux gymnases, aux complexes industriels et commerciaux. La lumière émise par les lampes au sodium à haute pression permet de distinguer les couleurs dans presque toute la gamme, à l'exception des courtes longueurs d'onde, dans lesquelles les couleurs peuvent s'estomper quelque peu.

Installation de lampes au sodium

Les lampes au sodium sont désormais largement utilisées dans divers secteurs de l'économie. Cependant, en raison d'une transmission insuffisante du spectre de couleurs, elles sont le plus souvent utilisées comme éclairage public. Les ampoules au sodium, contrairement aux ampoules aux halogénures métalliques, ne se soucient pas de la position dans laquelle elles fonctionnent.

Cependant, sur la base de nombreuses années de pratique, on pense que la position horizontale de la lampe est plus efficace, car elle émet le flux principal de lumière sur les côtés. Pour connecter n'importe quelle lampe HID, un ballast est requis. Les lampes au sodium ne font pas exception en ce sens : un ballast est nécessaire pour leur « échauffement » et leur fonctionnement normal.

Ballast

Pour les lampes au sodium, le ballast est un ballast, un ballast électronique et un dispositif d'allumage par impulsion. Sans aucun doute, les meilleurs ballasts sont à juste titre considérés comme électroniques, qui présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux ballasts inductifs, perdant en coût face à ces derniers : actuellement leur prix est assez élevé.

Les ballasts les plus courants sont les selfs inductives de ballast, nécessaires pour limiter et stabiliser le courant. Le ballast nécessaire, qui est connecté à la lampe de la manière requise, y est déjà présent, de sorte que le schéma de connexion des lampes au sodium se résume uniquement à fournir une tension d'alimentation aux bornes de la lampe.

Aujourd'hui, les selfs à double enroulement sont obsolètes, il faut donc privilégier celles à simple enroulement. Un starter ordinaire produit dans le pays peut être acheté dans une entreprise pour environ 10 $ et sur le marché - la moitié de ce prix.

Elle doit être destinée spécifiquement aux HPS et avoir la même puissance que la lampe. Il est nécessaire d’installer un starter « d’origine », sinon la durée de vie de la lampe pourrait être réduite plusieurs fois ou le rendement lumineux chuterait de manière catastrophique. Il est également possible de «clignoter» lorsque la lampe au sodium s'éteint immédiatement après s'être réchauffée, puis refroidit, et tout recommence.

Dispositif d'allumage par impulsion

Des IZU sont nécessaires, comme décrit ci-dessus, pour allumer la lampe. Les fabricants d'IZU produisent des appareils à 2 et 3 broches, le circuit de commutation de la lampe au sodium peut donc être légèrement différent. Mais cela est généralement représenté sur chaque boîtier IZU. Parmi les IZU domestiques, le plus pratique est le «UIZU», il convient aux lampes de toute puissance et peut fonctionner avec tous les ballasts.

Dans ce cas, vous pouvez placer l'UIZU à côté du ballast et à proximité de l'ampoule, en la connectant à ses contacts. La polarité ne joue pas de rôle particulier lors de la connexion de l'ICU, mais il est recommandé de connecter le fil rouge « chaud » au ballast.

Condensateur de suppression de bruit

Les lampes à arc au sodium sont consommatrices de puissance réactive, il est donc judicieux dans certains cas (en l'absence de compensation de phase) d'inclure un condensateur antiparasitage C dans le circuit de la lampe au sodium, ce qui réduit considérablement le courant d'appel et évite les situations désagréables. Pour les selfs DNaT-250 (3A), la capacité du condensateur doit être de 35 μF, pour les selfs DNaT-400 (4,4A) - atteindre 45 μF. Des condensateurs de type sec avec une tension nominale de 250 V doivent être utilisés.

Les connexions sont généralement réalisées avec un fil multiconducteur épais de grande section, le câble réseau doit également être conçu pour un courant élevé. Rendre les soudures fiables. Serrez fermement les vis, mais sans force excessive, afin de ne pas casser le bloc.

Lorsque vous connectez vous-même des lampes au sodium, il convient de prendre en compte cette recommandation : vous ne devez pas laisser la longueur des fils qui relient le ballast à la lampe au sodium dépasser plus d'un mètre.

Questions de sécurité

Si vous avez assemblé la lampe vous-même, assurez-vous que son schéma de connexion est absolument correct. Si le schéma de connexion n'est pas dessiné sur votre ballast, ou si le nombre de pattes du ballast/IZU ne correspond pas au schéma, vous devez consulter le vendeur de ces pièces ou un électricien expérimenté. Les conséquences d'une telle erreur sont catastrophiques : grillage d'un des 3 éléments du circuit, coupure de fiches, explosion de la lampe et incendie.

S'il y a de la graisse ou de la saleté sur le cylindre de la lampe au sodium, celle-ci peut éclater en raison d'un chauffage inégal immédiatement après le préchauffage. Par conséquent, ne touchez pas la lampe avec vos mains et essuyez-la avec de l'alcool au cas où après l'avoir installée dans la douille. Si des gouttes d'eau ou d'autres liquides entrent en contact avec une lampe allumée, cela provoque une explosion avec une probabilité de 100 % !

Lorsque vous utilisez un ventilateur, il convient de vérifier qu'il souffle et tourne là où il doit être. La lampe doit être suspendue solidement pour éviter de tomber - une lampe au sodium est lourde et peut casser quelque chose en cas de chute. Lors de la réparation d'une lampe, certaines mesures doivent être effectuées avec l'appareil allumé - ne le faites pas vous-même, sauf si vous avez une expérience suffisante avec des appareils à haute tension.

Pendant le fonctionnement de la lampe au sodium, une fois par mois, essuyez la poussière de la lampe et du réflecteur et vérifiez l'état du ventilateur. Il est recommandé de changer les lampes au sodium tous les 4 à 6 mois, car vers la fin de leur durée de vie utile, leur rendement lumineux diminue considérablement.

Dysfonctionnements de la lampe au sodium

En vieillissant, les lampes au sodium acquièrent l'habitude de « clignoter » : la lampe s'allume, se réchauffe comme d'habitude, puis s'éteint de façon inattendue, et tout se répète au bout d'un moment. Si vous remarquez ce comportement sur votre lampe, vous devriez essayer de changer l'ampoule. Si changer la lampe ne vous aide pas, vous devez mesurer la tension du réseau, elle est peut-être légèrement inférieure à la normale.

Si la lampe au sodium clignote de manière irrégulière, la raison réside dans un mauvais contact ou des surtensions dans le réseau. La situation la plus désagréable est un court-circuit dans le ballast entre les tours du bobinage, il faut alors le changer. Parfois, de nouvelles lampes peuvent clignoter, mais cela disparaît après quelques heures.

On entend souvent l'IZU crépiter après avoir allumé la lampe (signe de fonctionnement), mais la lampe n'essaye même pas de s'allumer. Cela se produit le plus souvent en raison de pannes dans le fil qui va à la lampe depuis l'IZU, ou indique une lampe grillée. Un fil cassé entre la lanterne et le ballast ou un IZU brûlé peut en être la cause.

Vous pouvez essayer de changer le fil entre la lampe et l'IZU. Il convient également de prêter attention aux contacts IZU et à leur état. Si cela ne résout pas le problème, changez la lampe. Si cela ne résout pas le problème, éteignez l'IZU, car il peut brûler le voltmètre avec ses impulsions, et mesurez la tension sur la douille de la lampe - elle doit correspondre à la tension du secteur au DNAT. S'il y a une tension sur la cartouche, changez l'IZU.

Si la lampe au sodium ne montre aucun signe de vie : l'IZU ne bourdonne pas, la lampe ne brille pas - il est fort probable que le contact du cordon d'alimentation soit cassé ou que le fusible soit grillé. Peut-être que l'IZU a grillé ou qu'une rupture d'enroulement s'est produite dans le ballast - vérifiez le ballast, s'il est intact, cela vaut la peine de changer l'IZU.

Le ballast peut être vérifié avec un ohmmètre ordinaire. Leur résistance normale est de 1 à 2 ohms. Si l'indicateur est nettement plus élevé, cela signifie qu'il y a eu une rupture du bobinage ou que le contact entre le bloc de connexion et les bornes du bobinage a été rompu (serrer les vis).

Tout est plus compliqué avec un court-circuit entre spires - cela affecte très peu la résistance CC, il est donc difficile à détecter et plus de puissance est fournie à la lampe que nécessaire. Lorsqu'une lampe au sodium est trop puissante, la lampe surchauffe rapidement et s'éteint, et par conséquent, un « clignotement » peut également être observé.

Vous savez désormais comment brancher une lampe au sodium ! En conclusion, il convient de noter que les lampes à arc au sodium constituent l'une des catégories de sources de rayonnement visible les plus efficaces, car elles se caractérisent par le rendement lumineux le plus élevé de toutes les lampes à décharge connues de l'humanité et par une légère diminution du flux lumineux avec une longue durée de vie.

Les lampes au sodium sont l'un des dispositifs d'éclairage utilisés dans le système d'éclairage et largement utilisés. La vapeur de sodium est placée dans un flacon en verre sous basse pression. Sous l'influence d'une décharge électrique, une lueur jaune vif est créée dont la longueur d'onde est de 590 nm. De ce fait, les ampoules au sodium ont une efficacité lumineuse très élevée. L'effet maximum a été atteint après l'invention des lampes au sodium à haute pression. Leur principe d'action est similaire et le sodium est utilisé comme additif électroluminescent.

Action des lampes au sodium

Les brûleurs des lampes au sodium ne sont pas fabriqués à partir de quartz, mais d'oxyde d'aluminium polycristallin, qui est un tube à paroi mince d'un diamètre de 5 à 9 mm. Cette conception est associée à la forte activité chimique du sodium et à la température élevée de la décharge.

Les entrées de courant sont des capuchons ou des disques hermétiquement scellés à l'intérieur de tubes à paroi mince. Les électrodes elles-mêmes sont en tungstène activé par le thorium. La structure entière du brûleur se trouve dans l’espace intérieur du ballon, où un fort vide est créé. Un gaz inerte sous forme d'argon ou de xénon est pompé dans le ballon et un alliage de sodium et de mercure est également introduit en petite quantité.

Lors du fonctionnement de la lampe, les parois de son brûleur s'échauffent sous l'influence du courant de décharge. Dans le même temps, le sodium et le mercure s'évaporent, la pression de leurs vapeurs commence à augmenter, entraînant une lueur jaune vif. Le tube du brûleur transmet la lumière à travers le verre presque sans perte, ce qui permet d'obtenir un rendement lumineux élevé.

Où sont utilisées les lampes au sodium ?

Avec une efficacité lumineuse très élevée, la qualité du rendu des couleurs des ampoules au sodium est à un niveau faible. Cette circonstance a déterminé leur utilisation pour d'autres espaces ouverts. Les ampoules au sodium sont de plus en plus utilisées pour éclairer certains types de locaux industriels où il n'y a pas d'exigences strictes en matière de rendu des couleurs.

Ces types de lampes donnent un bon effet d'éclairage de la chaussée, puisque la lumière jaune est clairement visible pour les conducteurs. Ils ont une résistance thermique et chimique élevée, ce qui leur permet d'augmenter leur durée de vie à 28,5 mille heures.

En plus d'un faible rendu des couleurs, les lampes au sodium présentent un inconvénient en termes de flux lumineux avec une grande profondeur de pulsation. Pendant toute sa durée de vie, la tension de l'ampoule commence à augmenter toutes les 1 000 heures, d'environ deux volts. De ce fait, les lampes arrêtent tout simplement de s'allumer à la fin de leur travail.

La lampe HPS est aujourd'hui considérée comme l'une des sources lumineuses les plus économiques parmi les autres.

description générale

On les utilise partout, vous pouvez choisir une puissance allant de 70 à 400 watts. On les trouve principalement dans les systèmes d’éclairage public, notamment les autoroutes de transport, les gares, les aérodromes, les tunnels et les zones industrielles. Ainsi, les lampes de ce type sont applicables dans les endroits où il est nécessaire d'assurer une visibilité contrastée dans toutes les conditions météorologiques. La lampe HPS est utilisée dans les serres et les parterres de fleurs.

Fonctionnalités de connexion

Les lampes décrites doivent être connectées d'une manière spéciale. Dans un premier temps, cela nécessitera un ballast, autrement appelé ballast électronique ou électromagnétique. Vous aurez également besoin d'un dispositif d'allumage par impulsion. Tous ces composants peuvent être achetés avec les lampes dans les rayons spécialisés. Cependant, un certain nombre de fabricants produisent des lampes au sodium qui n'impliquent pas l'utilisation d'IZU. Ils utilisent une antenne de démarrage, réalisée sous la forme d'un fil, également torsadée autour du soi-disant brûleur.

Principales caractéristiques techniques

La lampe HPS présente de nombreux avantages. Parmi eux figurent une longue durée de vie, limitée à une limite de 1 200 à 25 000 heures ; efficacité et rendement lumineux élevé. Ce dernier chiffre peut atteindre 130 lm/W. Cependant, certaines caractéristiques techniques de ces lampes limitent considérablement la portée de leur utilisation. Si l'on prend en compte la caractéristique exprimée dans le rendu des couleurs, alors le HPS, dont la puissance peut être égale à 250 ou 400 Watts, ne constitue pas le choix optimal dans tous les cas. Cela est dû au fait que l'utilisation de telles lampes n'est conseillée qu'avec des exigences mineures en matière de rendu des couleurs.

Entre autres choses, la lampe HPS, dont la puissance est de 70, 150, 250 et 400 Watts, nécessite un temps d'allumage très long, qui varie de 6 à 10 minutes. Il est à noter que l'efficacité dépend directement de la température ambiante, ce qui limite son utilisation. Par exemple, à basse température, la lampe brille moins bien. Les experts disent que le respect de l'environnement est un paramètre ambigu par rapport aux lampes au mercure. Cela est dû au fait que la plupart des HPS utilisent de l'amalgame de sodium comme charge, qui est un composé de mercure et de sodium.

Caractéristiques supplémentaires

Si nous parlons de lampes au sodium haute pression, elles ont un rendement élevé de 30 %. Si l'on prend en compte l'analyse spectrale de la lumière émise par HPS, alors les longueurs d'onde allant de 550 à 640 nm représentent le rayonnement le plus impressionnant, proche de la perception humaine.

Si vous modifiez la tension d'alimentation, la tension de fonctionnement de la lampe changera, ainsi que d'autres paramètres. Pour cette raison, il faut tenir compte du fait que le fabricant conseille de faire fonctionner de telles lampes avec une légère variation de la tension d'alimentation, qui varie de 5% des deux côtés de la valeur nominale.

Application

Les lampes HPS, dont les caractéristiques sont décrites dans l'article, ont la caractéristique la plus importante, exprimée en puissance. Le choix de la fonctionnalité doit être adapté au domaine d'utilisation. Ainsi, les lampes HPS 250, ainsi que 70, 150 et 400 Watts peuvent être utilisées lorsqu'un éclairage artificiel est requis dans les serres, les pépinières et les parterres de fleurs. Les plantes se sentent plus à l'aise sous l'influence de lampes d'une puissance de 150 et 250 watts. Si vous décidez d'utiliser une puissance de 400 watts, les dispositifs d'éclairage ne peuvent pas être rapprochés des plantes à plus de 50 centimètres.

Des lampes plus puissantes ne doivent pas être installées dans les parterres de fleurs et les serres car elles peuvent simplement brûler les plantes. La lampe HPS haute pression est utilisée, comme mentionné ci-dessus, dans les passages souterrains, pour l'éclairage public et dans les complexes fermés. Cependant, la puissance la plus couramment utilisée est de 70 ou 150 W. Pendant le fonctionnement, il est important de s'assurer que la surface de la lampe est protégée de l'humidité et de la poussière. Par conséquent, pour une utilisation en extérieur, il est recommandé de sélectionner IP 65.

Ce que vous devez savoir d'autre sur les lampes HPS

Si vous souhaitez connecter vous-même la lampe HPS, alors les informations présentées dans l'article ci-dessus vous aideront. Cependant, avant d’acheter un tel produit, il est important de connaître toutes ses fonctionnalités. Par exemple, ces sources lumineuses sont à décharge gazeuse, ce qui indique que leur lueur est le résultat d'une décharge gazeuse dans un mélange gazeux de pression importante. Ce processus est effectué dans un ballon externe, qui est un brûleur rempli d'un mélange tampon gazeux.

Ceux-ci sont utilisés pour éclairer les locaux industriels et résidentiels car la lumière jaune caustique est accompagnée d'un coefficient de pulsation important. Cette composition spectrale peut réduire considérablement la capacité visuelle. De ce fait, il existe un risque de fatigue.

La puissance des lampes HPS est choisie en fonction du but d'utilisation. Lorsqu’on considère le rendement lumineux, on ne peut manquer de noter l’effet du vieillissement. Ainsi, à la fin de sa durée de vie, le rendement lumineux peut être réduit de 2 fois. De telles lampes ne peuvent être utilisées qu'à une certaine température, qui varie de -30 à +40 degrés.

Conclusion

Une lampe avec une lampe HPS ne peut pas être utilisée lorsqu'il est nécessaire d'éclairer des locaux industriels et domestiques, mais elle a trouvé sa large diffusion dans d'autres domaines. Avant d'acheter, il est important de se familiariser plus en détail avec les caractéristiques technologiques de l'appareil. Les consommateurs peuvent même consulter le schéma de circuit d’une lampe HPS avant de faire un achat. Cette information ne sera pas superflue. De plus, il est important de demander au vendeur dans quelle mesure la lampe est adaptée à une utilisation dans certaines conditions. L'achat peut ne pas être conseillé si l'appareil est soumis à une exposition constante, par exemple, à des températures extrêmement basses ou extrêmement élevées tout au long de sa durée de vie. En conséquence, vous serez confronté au problème d'une panne rapide des lampes, ce qui entraînera des dépenses inattendues.

Les conceptions des premiers appareils d’éclairage étaient assez primitives. Ils étaient constitués de deux électrodes entre lesquelles brûlait une décharge d'arc. Ces conceptions présentaient deux inconvénients importants : en raison de l'épuisement professionnel, les électrodes nécessitaient un ajustement constant et le spectre d'émission comprenait une partie importante du rayonnement ultraviolet. Ainsi, les lampes à incandescence, puis plus tard les lampes au sodium, ont très vite occupé leur place dans l’éclairage intérieur et extérieur.

Pour être honnête, il faut dire qu’aujourd’hui encore, ces appareils d’éclairage rivalisent encore avec les marques de lampes LED plus économiques.

Mais il existe des domaines où l’utilisation d’ampoules au sodium sera pendant longtemps une priorité. L'optimisme est ajouté par le flux de rayonnement élevé, la longue durée de vie et les indicateurs de rendement élevé de ces appareils.

Conception et principe de fonctionnement

L'action d'une lampe à décharge au sodium repose sur la propriété de la vapeur de sodium, qui est capable d'émettre une lumière vive monochromatique dans le spectre jaune-orange. Cette substance gazeuse est contenue dans un flacon (tube) spécial appelé brûleur. Étant donné que la vapeur de sodium chauffée à haute température a un effet agressif sur les surfaces en verre, le tube est constitué de substances plus stables - verre borosilicaté ou oxyde d'aluminium polycristallin (selon le type de lampe).

De chaque côté du brûleur se trouvent des électrodes conçues pour créer des décharges d'arc qui chauffent la vapeur de sodium. Cette conception est logée dans un flacon en verre sous vide se terminant par une base filetée.

Il convient de noter ici qu'il existe deux types de tels dispositifs d'éclairage : NLND (basse pression) et NLHD (haute pression). La conception décrite ci-dessus donne une idée générale de la conception des lampes au sodium à décharge gazeuse des deux types. Ces lampes diffèrent par la conception des brûleurs et la pression de vapeur de fonctionnement à l'intérieur des tubes.

Dans les lampes au sodium basse pression, sa valeur ne dépasse pas 0,2 Pa et dans les lampes au sodium basse pression, elle est d'environ 10 kPa. En conséquence, les températures de fonctionnement de la vapeur de sodium diffèrent : 270 à 300 °C pour le NLND et 650 à 750 °C pour les brûleurs à haute pression. Il en ressort clairement que les brûleurs NLVD ont des niveaux de flux lumineux assez élevés, c'est-à-dire qu'ils brillent assez intensément.

Il n'est pas surprenant que les lampes au sodium haute pression aient progressivement remplacé les appareils d'éclairage de type NLND sur le marché. Bien que le spectre lumineux correspondant à la basse pression soit plus agréable à l'œil, les brûleurs NLND sont inférieurs aux modèles plus puissants avec une émission lumineuse assez élevée.

Compte tenu de cette circonstance, nous nous concentrerons spécifiquement sur les lampes de type NLVD. La conception d'une telle source d'éclairage est illustrée à la figure 1. Voici un schéma d'une lampe tubulaire HPS.

Riz. 1. Appareil HPS

Les chiffres indiquent :

• 1 – flacon extérieur ;
• 2 – base nickelée ;
• 3 – plaques de contact ;
• 4 – tube à décharge de gaz (brûleur);
• 5 – électrodes en molybdène ;
• 6 – vapeur de sodium mélangée à des gaz inertes (argon ou xénon) ;
• 7 – amalgame de sodium ;
• 8 – entrée de niobium compacté ;
• 9 – conducteurs métalliques ;
• 10 – plaques de molybdène ;
• 11 – getters (absorbeurs de gaz).

En figue. La figure 2 montre une photo d'une lampe au sodium de ce type.

Riz. 2. Exemple de photo d'une lampe sodium haute pression (HPS)

Les ampoules des lampes au sodium sont cylindriques (comme sur la figure 2), elliptiques, recouvertes à l'intérieur d'une fine couche de substance diffusant la lumière (DNaS). Ils peuvent être dépolis (DNaMT) ou contenir un réflecteur miroir à côté du brûleur (DNaZ).

Principe de fonctionnement.

Le brûleur de la lampe au sodium est allumé par un arc électrique qui se produit entre les électrodes. Un flux de particules chargées provenant de la vapeur de sodium se forme dans le canal de décharge électrique. À proprement parler, à l’intérieur du tube à décharge, il n’y a pas de sodium pur, mais un mélange de gaz. Pour un meilleur allumage de l'arc, de l'argon, du xénon ou de la vapeur de mercure sont ajoutés.

Aujourd’hui, des lampes sans mercure existent déjà. Leur conception est encore plus complexe, mais le développement se poursuit et elles remplaceront probablement un jour les lampes au mercure conventionnelles.

Après qu'une tension d'impulsion élevée soit appliquée aux cathodes, l'étage basse pression est allumé. La lampe brille faiblement pendant un certain temps. Après environ 7 à 10 minutes, après que la vapeur de sodium ait atteint la température de fonctionnement, la lampe passe en mode de puissance lumineuse maximale.

Le principe de fonctionnement est similaire à celui des lampes au mercure, mais pour allumer une lampe remplie de vapeur de sodium, une tension d'impulsion plus élevée est nécessaire que pour l'allumer. Une fois le brûleur réchauffé, les courants d'impulsion doivent être limités. Par conséquent, pour ce type de luminaires, les fabricants du NLVD ont développé des ballasts spéciaux avec des dispositifs d'allumage par impulsion intégrés. Sans utiliser un IZU, il est impossible d'allumer une lampe au sodium en la connectant directement au réseau électrique.

Classification des lampes au sodium

Comme indiqué ci-dessus, les lampes au sodium sont de deux types : NLND et NLHD. Ils peuvent également être classés selon le type de flacon, la composition des impuretés et la puissance de rayonnement. Étant donné que la pression de vapeur de sodium affecte directement le rendement lumineux de la lampe, nous passerons brièvement en revue les lampes basées sur ce paramètre.

Basse pression (LPND)

La NLND (basse pression du brûleur) a été la première à apparaître. Ils offrent un faible rendu des couleurs, mais ont un spectre d'émission agréable pour l'homme. Ils ont été largement utilisés dans les années 30 du siècle dernier. On trouve encore aujourd'hui des lampes à basse pression, mais elles sont remplacées par des lampes au sodium plus avancées, dont nous parlerons plus en détail.

Haute pression (HPL)

Le rendement élevé des NLVD en a fait un leader parmi les autres sources lumineuses à décharge. Le rendement lumineux de ces lampes atteint 150 lumens/watt. Ils peuvent travailler jusqu'à 28 500 heures. Certes, à la fin de leur durée de vie, leur rendement lumineux diminue et la couleur se déplace vers le côté rouge du spectre.

Dans un certain nombre de paramètres, les NLVD sont supérieurs aux lampes fluorescentes qui émettent une lueur froide et aux lampes aux halogénures métalliques qui consomment beaucoup d'électricité. Parmi les sources lumineuses électriques modernes, peu de lampes peuvent rivaliser avec une lampe au sodium.

Avantages et inconvénients

Les avantages des lampes au sodium sont les suivants :

• efficacité des lampes tubulaires;
• longue durée de vie;
• stabilité des paramètres électriques pendant presque toute la durée de vie ;
• nuances chaudes de rayonnement sodium (voir Fig. 3);
• une plage de températures assez large à laquelle les lampes au sodium fonctionnent de manière stable - de –60 à +40 degrés Celsius.

Malheureusement, il existe des inconvénients qui limitent le champ d'application du NLVD :

• fréquence gênante de scintillement de la lumière ;
• inertie à la mise sous tension ;
• risque d'explosion du NLVD ;
• la présence de mercure dans la plupart des modèles ;
• le rayonnement résonant s'affaiblit pendant le fonctionnement ;
• augmentation de la consommation électrique à mesure que la fin de la durée de vie approche ;
• la nécessité d'utiliser des ballasts pour connecter les lampes.

Les ballasts sont parfois source de bruit et consomment jusqu'à 60 % de la consommation électrique. Ils nécessitent également un entretien supplémentaire.

Malgré la présence des inconvénients énumérés, dans certaines zones où le rendu des couleurs de la source lumineuse est insignifiant, l'utilisation du NLVD est très bénéfique et, dans certains cas, tout simplement irremplaçable.

Champ d'application

La lumière jaune-orange des appareils d'éclairage est agréable à l'œil, mais sa nature monochromatique atténue les couleurs des intérieurs. Par conséquent, les lampes au sodium ne sont pas utilisées dans les locaux résidentiels comme dispositif d'éclairage principal. Ils ne peuvent servir que d’éléments d’éclairage décoratif.

La figure 3 montre une photo d'un tel rétroéclairage :

Figure 3. Lumière de la lampe au sodium

Des recherches ont montré que la lumière jaune a tendance à avoir un effet bénéfique sur le développement des plantes. Dans le même temps, leur croissance et leur productivité augmentent. En été, la végétation reçoit cet éclairage des rayons du soleil. Mais dans les serres où sont cultivés des légumes en hiver, il n'y a clairement pas assez de soleil. Les NLVD sont idéaux à ces fins (voir Figure 4).

L'utilisation de lampes au sodium pour éclairer les serres augmente non seulement la productivité, mais permet également d'économiser de l'énergie.

Figure 4. Éclairage de serre avec lampes au sodium haute pression

Faites attention à la nature monochromatique de la lumière des lampes au sodium. La couleur atténuée des plantes indique que presque toute la lumière des lampes est consacrée à la production de chlorophylle.

La monochromaticité est très utile pour éclairer les rues. Cette lumière n’est pas dispersée dans le brouillard. L'utilisation de lampadaires pour éclairer les autoroutes peut améliorer la sécurité routière. Les parcs et les sentiers dotés d'un éclairage public basé sur NLVD, qui ont un spectre de luminescence jaune, augmentent le confort des vacanciers la nuit.

Figure 5. Éclairage public utilisant NL

Plus rarement, ces lampes sont utilisées dans les locaux industriels (généralement des entrepôts), ainsi que dans la conception d'enseignes publicitaires et de décorations.

Connexion

L'allumage du brûleur nécessitant une tension d'impulsion élevée (parfois jusqu'à 1000 V), cela complique les schémas de raccordement des lampes au sodium. Il est nécessaire d'utiliser du matériel supplémentaire. Les ballasts pour vannes hydrauliques basse pression sont de deux types : les ballasts (électromagnétiques) et les ballasts électroniques (électroniques).

Les IZU sont connectés au circuit de la lampe en parallèle et les selfs sont connectées en série, parfois via un dispositif d'allumage par impulsion.

La figure 6 montre la connexion NLVD.

Figure 6. Schéma de connexion NLVD

Faites attention à la façon dont le starter (ballast) et l'IZU sont connectés.

Veuillez noter que lors du raccordement vous-même, vous devez respecter l'exigence : la longueur du fil de l'inducteur au culot de la lampe ne doit pas dépasser 100 cm.

Certains fabricants étrangers approvisionnent le marché en appareils d'éclairage au sodium avec des dispositifs de démarrage intégrés dans l'ampoule.

Problèmes de sécurité et d'élimination

Les risques liés au fonctionnement des lampes au sodium sont associés à la pression et à la température élevées à l'intérieur du brûleur. Même la surface du flacon chauffe jusqu'à 100 °C et peut provoquer des brûlures si elle est manipulée avec négligence. Il existe une possibilité de rupture du ballon sous l'influence des gaz chauds s'échappant du brûleur.

Afin de se protéger contre les conséquences de la destruction, on fabrique des lampes dans lesquelles les lampes sont situées derrière un verre épais. Faites attention à la conception (Fig. 5).

En raison de la présence de mercure dans les lampes au sodium, des exigences particulières s'appliquent à leur élimination. Le matériel usagé ne doit pas être jeté dans les poubelles générales. Ils doivent être envoyés à des entreprises spéciales pour neutralisation et traitement.

Vidéo pour compléter l'article

Les lampes au sodium à décharge gazeuse sont les plus efficaces parmi les sources lumineuses existantes en termes de rapport puissance lumineuse/énergie dépensée, mais leur spectre est inconfortable pour l'œil humain. L'absence de couleur bleue crée une image monochrome de l'espace environnant. En raison de cette caractéristique, les lampes au sodium, malgré leur excellente efficacité, sont utilisées dans une mesure limitée, principalement pour l'éclairage public. Pendant ce temps, la prédominance des spectres jaune-rouge « solaire » et vert a un effet bénéfique sur la croissance de tous les types de plantes, largement utilisées dans les serres.

Que sont les lampes au sodium

Elles appartiennent aux lampes à décharge par analogie avec leurs « frères » halogènes et xénon. La source de la lueur est du sodium gazeux combiné à d’autres éléments, pompé dans un flacon en verre. Sous l'influence d'un arc électrique, le sodium chauffe à des températures élevées et commence à briller d'une lumière jaune-orange vive, se transformant en spectre rouge vers la fin de la durée de vie de la lampe.

Caractéristiques

La puissance des lampes au sodium est la plus élevée de leur catégorie - jusqu'à 200 Lm/W (Lumens par Watt). Les caractéristiques sont une faible température de couleur (2 100-2 700 K) et la dominance du spectre d'émission jaune-rouge avec une quantité minimale de bleu. Cette combinaison conduit au fait que les lampes de ce type remplissent l'espace environnant d'une lumière monochrome jaune-orange, de sorte que l'œil humain ne distingue pas assez bien les couleurs et les contours des objets. Ils perdent en profondeur et en volume ; l'orientation et l'estimation des distances aux objets deviennent difficiles. Mais pour les plantes à certains stades de croissance, le spectre du rayonnement « solaire » est précisément ce dont ils ont besoin.

Types de lampes

Selon leur principe de fonctionnement, ils se répartissent en deux grandes classes :

• Lampes au sodium haute pression (HPS - HighPressure Sodium).
• Lampes au sodium basse pression (LPS - Low-Pressure Sodium).

Les lampes LPS ont été développées dans les années 30 du siècle dernier. Elles ont le rendement le plus élevé (180-200 Lm/W), cependant, en raison d'imperfections de conception, ces lampes se sont révélées capricieuses et même dangereuses. Le verre de quartz ordinaire est sans défense contre les effets agressifs du sodium : il s'évapore rapidement et si le luminaire est cassé, le gaz peut exploser (s'enflammer) en réagissant avec l'oxygène.

Dans les années 60, General Electric a développé des céramiques à base d'oxyde d'aluminium (Polycor, Lucalos) capables de résister au sodium à haute température. Cette avancée nous a permis de revenir à la production de ce type de dispositifs d'éclairage, qui présentent un excellent rendement. Pour améliorer la lueur du gaz, celui-ci est pompé sous haute pression. Le circuit électrique est plus simple que celui du LPS. Malheureusement, une augmentation de la pression du gaz et d'autres facteurs ont entraîné une diminution significative de l'efficacité lumineuse - jusqu'à 50-150 Lm/W (en fonction de sa puissance), mais l'indice de rendu des couleurs (IRC) est passé de 20 à 85 et plus (de insuffisant à bon) .

Champ d'application

Les lampes à sodium basse pression ne sont pas largement utilisées dans le monde. En URSS et aux États-Unis, ils s’appuyaient sur des systèmes d’éclairage au mercure plus avancés technologiquement. Dans un certain nombre de pays européens, ils sont activement utilisés pour éclairer les autoroutes.

Les lampes au sodium haute pression sont plus courantes. Nous les utilisons pour éclairer les rues de la ville, dans l’aménagement paysager et pour éclairer des objets architecturaux. Utilisé dans les locaux industriels où une lumière vive n'est pas requise. Récemment, de grandes entreprises (Philips, General Electric et autres) ont considérablement amélioré la conception et les qualités de consommation de ces lampes : leur couverture spectrale s'est considérablement élargie, la température de couleur a augmenté (de 2 100 à 2 700 K) - certains modèles conviennent déjà pour éclairage des locaux résidentiels (industriels) . Il convient de noter en particulier l’utilisation de lampes au sodium dans l’agriculture en serre.

Classification

Les lampes au sodium diffèrent par plusieurs paramètres importants. Selon leur type de conception, ils sont divisés en :

• Miroir arc sodium (DSaZ).
• Arc sodium mat (DNaMT).
• Arc de sodium dans un flacon diffusant la lumière (DNaS).
• Arc sodium tubulaire (NAT).

Les lampes se distinguent également par leur consommation de courant (220V et 380V), qui, à son tour, est divisée par puissance : de 50 à 1000 W.

Lampes au sodium pour serres

Une analyse de la consommation énergétique des serres a montré que les processus les plus énergivores sont les processus d'irradiation et de chauffage des plantes. Environ 40 % de l’électricité consommée par les serres est utilisée pour l’irradiation. Par conséquent, les agriculteurs parviennent à augmenter leur production de légumes grâce à l’introduction de dispositifs d’éclairage économes en énergie.

Outre les paramètres microclimatiques optimaux des serres, la qualité de l'irradiation des plantes est d'une grande importance. Par conséquent, il est également pertinent d'étudier l'influence des paramètres de qualité d'éclairage sur les processus de croissance et de développement morphologique des plantules. L'utilisation de sources lumineuses fondamentalement nouvelles dans les technologies d'irradiation des plantes - des lampes au sodium modernes en combinaison avec d'autres sources lumineuses (par exemple des LED) - peut augmenter considérablement le rendement final.

Approche scientifique

Le leader dans le domaine de l'amélioration de l'éclairage des serres est la société néerlandaise Philips, ce qui n'est pas surprenant compte tenu de la position de leader de l'industrie des serres aux Pays-Bas. L'entreprise a mené des recherches scientifiques et pratiques (en 2012 en Ukraine, en 2013 aux Pays-Bas), qui ont prouvé que les lampes au sodium sont les plus préférables pour les plantes. Elles sont plus efficaces que les lampes fluorescentes compactes, qui ont un rendement lumineux inférieur et ne fournissent pas un spectre lumineux optimal. En parallèle, il a été prouvé que les lampes à incandescence et les lampes au mercure consomment trop d'électricité pour être économiquement viables.

Des résultats encore meilleurs sont obtenus si les plantes sont éclairées non seulement par le haut, mais aussi par les côtés, entre les rangées. Les diodes électroluminescentes (LED) économiques conviennent parfaitement à cela. La combinaison de lampes au sodium et de lampes LED contribue à une plus grande productivité. En 2012, la première serre industrielle a été créée à Ouman (Ukraine), où ces types de dispositifs d'éclairage ont été combinés. La superficie du site sous éclairage mixte avec lampes LED et sodium était de 6000 m2. Au total, 1 230 modules LED et 870 lampes HPS ont été installés dans la serre. L'expérience a montré que le rendement en tomates (sous réserve d'autres exigences) peut atteindre 73 kg/m2 par an.

Puis, grâce à une expérience similaire aux Pays-Bas (2013), l’utilisation combinée du HPS et du SD a permis une augmentation du rendement de 30 %. Par la suite, la technologie a été adoptée en Angleterre, au Danemark, au Canada, au Japon, en Chine et dans d’autres pays.

Technologie

En règle générale, les serres industrielles sont constituées de matériaux transparents afin que les plantes soient éclairées par le soleil. Cependant, aux latitudes supérieures à 40° (plus proches des pôles), la lumière naturelle n'est suffisante que pendant 4 à 5 mois (mai-septembre). Le temps restant nécessite un éclairage supplémentaire. De plus, à différentes étapes de la saison de croissance et pour différentes cultures, leur propre spectre de rayonnement est requis.

Une lampe à sodium est placée sur le dessus - elle charge les plantes avec la lumière jaune-rouge de la « lumière du soleil » (le spectre vert, également émis par ces appareils d'éclairage, n'est pas si important). Il est conseillé d'utiliser des LED (ou des lampes fluorescentes) comme outil supplémentaire d'irradiation latérale, dont le principal avantage est que, étant dans la partie inférieure des plantes cultivées verticalement, la lumière tombe sur les étages inférieurs des feuilles, qui ne sont pas visibles. recevoir suffisamment de lumière au plafond. Cette combinaison augmente l'intensité de la photosynthèse, favorise la croissance et le bon développement des plantes. Un éclairage supplémentaire sera utile aux stades où les cultures nécessitent un spectre de lumière bleue, presque absent dans les lampes au sodium.

Comment ça fonctionne

Des pigments spéciaux - caroténoïdes, chlorophylles a et b - sont responsables de l'absorption des photons lumineux dans les plantes. Les caroténoïdes absorbent la lumière exclusivement dans la gamme bleue, les chlorophylles - bleues et rouges. Cependant, les maxima d'absorption des chlorophylles - les principaux pigments photosynthétiques - se situent dans la plage de 640 à 680 nm, et ceux des caroténoïdes - dans la plage de 470 à 480 nm. Selon ces paramètres, les sources lumineuses les plus efficaces pour les conditions de serre sont considérées comme les lampes au sodium haute pression (HPLT) avec une plage de fonctionnement de 500 à 700 nm. Leur stabilité, leur durée de vie, leur efficacité lumineuse et leur efficacité économique sont les plus optimales.

Les lampes d'une puissance de 50 à 150 W sont moins fiables et ont une faible stabilité des paramètres pendant leur durée de vie que les lampes de puissance moyenne (250 W ou plus). Les raisons en sont la présence d'un effet redresseur notable lors de l'allumage des lampes de faible puissance, qui peut atteindre 2 minutes. Dans ce cas, un courant accru traverse la lampe, entraînant une pulvérisation intense des matériaux cathodiques et la formation d'un revêtement opaque sur la surface interne du tube à décharge. L'impulsion d'allumage et l'amplitude du courant de démarrage influencent l'importance de l'effet de redressement, c'est pourquoi l'énergie de l'impulsion doit assurer une transition rapide d'une décharge luminescente à une décharge en arc. Pour éviter l'effet de rectification du courant, des dispositifs de blocage CC sont utilisés. Par conséquent, dans les serres, les pompes à chaleur basse pression d'une puissance de 250 W ou plus sont plus souvent utilisées.

Cependant, de nombreuses études théoriques et expérimentales sur les processus de décharge, sur les électrodes et dans les zones proches des électrodes des lampes à décharge gazeuse ont montré qu'un certain nombre de problèmes nécessitent des améliorations supplémentaires. Pour les NLVT, utilisés dans la production de cultures en serre, il est nécessaire, tout d'abord, d'optimiser la composition spectrale du rayonnement pour des cultures légères spécifiques et de réduire la teneur en mercure dans le tube à décharge, évitant ainsi une éventuelle contamination de l'environnement par des vapeurs de mercure. à partir d’appareils en panne.

Problèmes environnementaux

La création de technologies modernes pour la culture des plantes en serre est associée à l'utilisation de lampes à décharge à haute intensité, notamment des lampes au sodium. Leur utilisation généralisée constitue un facteur positif pour l’intensification de cette production, même si elle est associée à un grave problème environnemental. La grande majorité des lampes à décharge modernes contiennent une substance toxique : le mercure. Les lampes au sodium, par exemple, peuvent contenir de l'amalgame de sodium (un alliage de mercure). Si une telle lampe tombe en panne sur les plantations à l'intérieur de la serre, les plantes placées en dessous (légumes verts, légumes, plants, fleurs d'intérieur) deviennent inutilisables.

La principale direction pour améliorer le respect de l'environnement est la création de lampes à décharge sans mercure très efficaces. Récemment, ce travail a été réalisé par des entreprises d'éclairage individuelles, notamment dans les pays de la CEI. Des lampes au sodium avec une quantité réduite de mercure dans le tube à décharge et des modèles totalement sans mercure existent déjà et sont de plus en plus utilisées dans l'agriculture en serre.