Натриевые лампы низкого давления
Забытые чемпионы ушедшей эпохи
Многие слышали про лампы ДНаТ — жёлтые «солнышки» теплиц — и даже выращивали под ними свои любимые растения.
Однако гораздо меньше людей знают, что вместе с ДНаТ существовали натриевые лампы низкого давления, и именно они долгое время были абсолютными чемпионами по светоотдаче.
Однако гораздо меньше людей знают, что вместе с ДНаТ существовали натриевые лампы низкого давления, и именно они долгое время были абсолютными чемпионами по светоотдаче.
В начале 1920‑х годов инженеры Комптон из компании Westinghouse и позже Пирани из компании Osram проводили эксперименты с натриевым разрядом в трубках, подогреваемых внешней печью. В лабораторных условиях сам разряд давал эффективность выше 200 лм/Вт у Комптона и даже до 300 лм/Вт у Пирани. Стоит уточнить, что в расчёт не входила мощность, расходуемая на подогрев печью. То есть это не светоотдача реальной лампы, а эффективность «голого разряда».
Первые коммерческие натриевые лампы низкого давления запустила в 1932 году компания Philips. Тридцать натриевых ламп осветили 16-километровый участок дороги между городами Лейк и Гелин в Нидерландах — это стало первой в мире натриевой уличной системой освещения.
Реальность внесла свои коррективы. Переход от лабораторных трубок к уличным лампам дал резкое падение светоотдачи. Ранние НЛНД обеспечивали примерно 50–55 лм/Вт, но даже с учётом потерь в трансформаторе это было более чем вдвое эффективнее тогдашних ламп накаливания.
Ключ к дальнейшему росту светоотдачи НЛНД — минимизация теплопотерь разрядной трубки. Для натрия важно удерживать её при оптимальной температуре (~260 °C), поэтому была реализована сложная система термоизоляции и ИК‑отражения. к 1970‑м годам светоотдача НЛНД в уличных установках превысила 100 лм/Вт и продолжала расти.
Завершающим этапом эволюции стало семейство Philips SOX‑E, которая в 1983 году достигла символического барьера 200 лм/Вт по светоотдаче лампы.
Первые коммерческие натриевые лампы низкого давления запустила в 1932 году компания Philips. Тридцать натриевых ламп осветили 16-километровый участок дороги между городами Лейк и Гелин в Нидерландах — это стало первой в мире натриевой уличной системой освещения.
Реальность внесла свои коррективы. Переход от лабораторных трубок к уличным лампам дал резкое падение светоотдачи. Ранние НЛНД обеспечивали примерно 50–55 лм/Вт, но даже с учётом потерь в трансформаторе это было более чем вдвое эффективнее тогдашних ламп накаливания.
Ключ к дальнейшему росту светоотдачи НЛНД — минимизация теплопотерь разрядной трубки. Для натрия важно удерживать её при оптимальной температуре (~260 °C), поэтому была реализована сложная система термоизоляции и ИК‑отражения. к 1970‑м годам светоотдача НЛНД в уличных установках превысила 100 лм/Вт и продолжала расти.
Завершающим этапом эволюции стало семейство Philips SOX‑E, которая в 1983 году достигла символического барьера 200 лм/Вт по светоотдаче лампы.
Какой у них свет
Свет этих ламп — монохроматический жёлтый, почти полностью сосредоточенный вокруг 589 нм.
Из-за этого: цвета исчезают как класс — всё выглядит серо-жёлтым; зато почти вся электрическая энергия превращается именно в «видимый» для глаза свет.
Жёлтый свет натриевых ламп низкого давления — это не «дизайн» и не маркетинг. Это фундаментальное свойство атома натрия: при электрическом разряде он почти всю энергию излучает в двух очень узких линиях — 589,0 и 589,6 нм (D-линии).
Свет этих ламп — монохроматический жёлтый, почти полностью сосредоточенный вокруг 589 нм.
Из-за этого: цвета исчезают как класс — всё выглядит серо-жёлтым; зато почти вся электрическая энергия превращается именно в «видимый» для глаза свет.
Жёлтый свет натриевых ламп низкого давления — это не «дизайн» и не маркетинг. Это фундаментальное свойство атома натрия: при электрическом разряде он почти всю энергию излучает в двух очень узких линиях — 589,0 и 589,6 нм (D-линии).
Производитель не выбирал длину волны — он использовал то, что даёт природа
Из-за монохроматического спектра сложно различать цвета — всё выглядит серо-жёлтым
В чем главная особенность этих ламп
Натриевые лампы низкого давления первыми в истории реальных серийных изделий подошли вплотную к 200 лм/Вт.
На десятилетия это был недосягаемый уровень — ни лампы накаливания, ни люминесцентные, ни даже ДНаТ не могли сравниться. Коммерческие светодиодные светильники превысили этот показатель только в 2017 году.
Где их использовали
Сравнение по светоотдаче
Натриевые лампы низкого давления первыми в истории реальных серийных изделий подошли вплотную к 200 лм/Вт.
На десятилетия это был недосягаемый уровень — ни лампы накаливания, ни люминесцентные, ни даже ДНаТ не могли сравниться. Коммерческие светодиодные светильники превысили этот показатель только в 2017 году.
Где их использовали
- уличное освещение и автомагистрали;
- тоннели, порты, промзоны;
- астрономические обсерватории (их спектр легко «вырезать» фильтрами).
Сравнение по светоотдаче
Источник света | Эпоха активного применения | Светоотдача, лм/Вт | Комментарий |
Лампа накаливания | до 1960-х | 10−15 | Тепло с бонусом в виде света |
Люминесцентная | 1950−1990-е | 60−100 | Рывок по эффективности |
Ртутная (ДРЛ) | 1960−1980-е | 40−60 | Компромиссное решение |
ДНаТ (высокого давления) | 1970−2010-е | 100−170 | Стандарт в агроосвещении на долгие годы |
Натриевая НД | 1950−1990-е | 180−200 | Абсолютный рекорд своего времени |
Современные LED | 2015-н.в. | 160−240+ | Эффективно и качественно |
Натриевые лампы низкого давления первыми в истории подошли к светоотдаче в 200 лм/Вт
График чувствительности LUX с пиком в 555 нм и наложенная на него D-линия натривевой лампы низкого давления
Высокая эффективность объясняется тем, что происходят минимальные потери на "лишний спектр", а вся видимая энергия уходит в одну линию, которая близка к пику чувствительности человеческого глаза, к которому привязана шкала lm/lux. При этой длине волны глаз требует наименьшую физическую энергию для создания одинакового визуального ощущения по сравнению с другими спектральными областями.
Почему их не применяли в растениеводстве
При рекордных лм/Вт такие лампы почти бесполезны для растений:
Почему они исчезли
Несмотря на фантастическую эффективность, у ламп был фатальный недостаток — качество света. Индекс CRI у этих ламп был около нуля.
Нулевая цветопередача, громоздкие светильники, невозможность гибкого управления — всё это сделало их неудобными.
Когда появились LED, способные давать и высокую эффективность, и нормальный белый свет, судьба ламп низкого давления была решена.
Почему их не применяли в растениеводстве
При рекордных лм/Вт такие лампы почти бесполезны для растений:
- спектр слишком узкий;
- нет синего и красного диапазонов;
- крайне низкая эффективность по μmol/J
- свет этих ламп практически не стимулировал фотосинтез
Почему они исчезли
Несмотря на фантастическую эффективность, у ламп был фатальный недостаток — качество света. Индекс CRI у этих ламп был около нуля.
Нулевая цветопередача, громоздкие светильники, невозможность гибкого управления — всё это сделало их неудобными.
Когда появились LED, способные давать и высокую эффективность, и нормальный белый свет, судьба ламп низкого давления была решена.
В светильниках X-Space и X1-PRO установлены белые светодиоды Seoul Semiconductor со светоотдачей более 240 лм/Вт. В настоящий момент — это один из самых высоких показателей для коммерчески доступных моделей светильников.
Несмотря на то, что качество света от таких диодов неизмеримо выше, чем у НЛНД, о которых мы рассказали в этой статье, результаты технологии, которая возникла более 100 лет назад вызывают большое уважение.
Несмотря на то, что качество света от таких диодов неизмеримо выше, чем у НЛНД, о которых мы рассказали в этой статье, результаты технологии, которая возникла более 100 лет назад вызывают большое уважение.
Заключение
Натриевые лампы низкого давления (LPS) долгие годы сохраняли рекордное первенство по светоотдаче, первыми в серийных источниках света приблизившись к уровню 200 лм/Вт.
Однако энергетическая эффективность была получена ценой крайне низкого качества света: нулевой цветопередачи, отсутствия спектральной гибкости и ограниченной области применения. Для задач, где важны визуальный комфорт, биологическая эффективность или управляемость спектра — в частности, в растениеводстве — лампы LPS оказались практически непригодны.
С появлением светодиодных технологий, способных сочетать сопоставимую или более высокую эффективностьс полноценным спектром и компактностью, лампы низкого давления утратили своё значение и остались важным, но тупиковым этапом эволюции источников света.
Натриевые лампы низкого давления (LPS) долгие годы сохраняли рекордное первенство по светоотдаче, первыми в серийных источниках света приблизившись к уровню 200 лм/Вт.
Однако энергетическая эффективность была получена ценой крайне низкого качества света: нулевой цветопередачи, отсутствия спектральной гибкости и ограниченной области применения. Для задач, где важны визуальный комфорт, биологическая эффективность или управляемость спектра — в частности, в растениеводстве — лампы LPS оказались практически непригодны.
С появлением светодиодных технологий, способных сочетать сопоставимую или более высокую эффективностьс полноценным спектром и компактностью, лампы низкого давления утратили своё значение и остались важным, но тупиковым этапом эволюции источников света.