Лампы ДРВ: принцип работы и технические характеристики

Лампы ДРЛ (дуговая ртутная люминофорная) – это ртутные лампы высокого давления, которые используются для наружного освещения в ночное время суток, освещения производственных помещений и прочих объектов, требования к освещению которых не включают условие высокого качества цветопередачи.

Конструкция:

В устройство лампы ДРЛ входит стеклянный баллон (1), который снабжается резьбовым цоколем (2). В середине стеклянного баллона зафиксирована ртутно-кварцевая трубка-горелка (3), которая наполняется аргоном с добавлением капли ртути. 4-х электродные лампы снабжаются главными катодами (4) и дополняются электродами (5). Электроды размещаются рядом с главными катодами и подсоединяются к катоду противоположной полярности посредством добавочного угольного резистора (6). Дополнительные электроды предназначены для упрощения зажигания лампы и стабилизации её работы.

Остановимся подробнее на устройстве лампы:

  1. Цоколь – простая конструкция, посредством которой происходит приём электроэнергии от сети путем контакта токоведущих элементов лампы ДРЛ (резьбовой и точечной) с контактами патрона светильника. Таким образом электроэнергия подается на электроды горелки.
  2. Кварцевая горелка – основной рабочий элемент ДРЛ лампы. Это кварцевая колба, с двух сторон оснащенная парами электродов – основным и вспомогательным. Пустое пространство в колбе заполняется аргоном с добавлением капли ртути.
  3. Стеклянная колба – наружная часть лампы, в которую помещается кварцевая горелка. К горелке от контактного цоколя подключается электрические проводники. Вместо воздуха колба заполняется азотом. Так же в колбе размещаются два ограничивающих сопротивления, которые находятся в составе цепи дополнительных электродов. Внутренняя поверхность колбы покрыта люминофором.

Первые модели ламп ДРЛ снабжались только двумя электродами. Такая конструкция ухудшала процесс поджога лампы и нуждалась в дополнительном пусковом устройстве (импульсном высоковольтном пробое промежутка горелки). Эта разновидность ламп вскоре была признана неэффективной и заменена на 4-х электродную. Нуждается только в дросселе.

Принцип работы:

Для изготовления горелки используется прозрачный, химически стойкий тугоплавкий материал – обычно кварцевое стекло или специальная керамика. Горелка заполняется точно отмерянными дозами инертных газов. Так же в горелку помещается металлическая ртуть. Светящееся тело РЛВД представляет собой столб дугового электрического разряда.

Оборудованная зажигающими электродами лампа зажигается так. Во время подачи на лампу питающей электроэнергии между расположенными на близком расстоянии основным и зажигающим электродом создается тлеющий разряд. Этому способствует минимальное расстояние между ними, меньшее, чем промежуток между основными электродами, и обладающее более низким напряжением для пробоя этого расстояния. При появлении в полости РТ достаточного количества носителей заряда (свободных электронов и положительных ионов) возникает пробой расстояния между основными электродами. После этого происходит возникновение тлеющего разряда, который практически моментально становится дуговым.

Устойчивость электрических и световых качеств лампы достигается в течении 10-15 мин. после включения. В это время ток лампы значительно превышает номинальный и ограничен только сопротивлением пускорегулирующего аппарата. Длительность пускового режима изменяется зависимо от температуры внешнего окружения – чем ниже температура, тем длительнее он будет.

Электрический разряд в горелке лампы ДРЛ вызывает видимое голубое или фиолетовое излучение, и мощное ультрафиолетовое излучение. Это излучение провоцирует свечение люминофора, который находится на внутренней поверхности стеклянной колбы лампы. Смешиваясь с бело-зеленоватым светом от горелки, красноватое свечение люминофора дает излучение яркого, близкого к белому, цвета.

Колебания напряжения в питающей электросети вызывает соответствующее колебание светового потока. Допустимым отклонением является колебание напряжения в пределах 10 — 15 %, которое сопровождается колебанием светового потока на 25 — 30%. При снижении питающего напряжения ниже, чем до 80% от нормального, лампа может не загореться, а горящая – погаснуть.

При работе лампа может сильно нагреваться. Эта особенность вынуждает использовать в конструкции световых приборов с лампами ДРЛ термостойкие провода, а в патронах – обращать внимание на качество контактов. При нагреве лампы сильно возрастает давление в её горелке, а, следовательно, возрастает и напряжение её пробоя. Вследствие этого напряжения питающей сети может не хватать для зажигания нагретой лампы. Поэтому перед повторным включением лампа должна остыть. Такой эффект дает лампам РЛВД значимый недостаток, так как даже короткий перерыв в электропитании гасит их, а повторное включение возможно лишь после длительной паузы.

Общая информация:

Лампы типа ДРЛ дают высокую светоотдачу, мало восприимчивы к атмосферным воздействиям, и их включение не зависит от температуры окружения.

  • лампы типа ДРЛ производятся мощностью 80, 125, 250, 400, 700, 2019 Вт.
  • средний срок службы составляет 10 тыс. часов.

Весомым недостатком ламп ДРТ является активное образование озона в процессе их роботы. В одних случаях это может оказаться полезным (например, в бактерицидных установках), а в других концентрация озона может превышать допустимую санитарными нормами, что вызывает необходимость активной вентиляции помещений, в которых задействованы лампы ДРТ.

Включение:

Включение ламп происходит посредством ПРА (пускорегулирующей аппаратуры). В стандартных условиях последовательно с лампой включается дроссель, а при температурах ниже -25°C схему включается автотрансформатор. При зажигании ламп ДРЛ фиксируется большой пусковой ток. Стабилизация работы ламп происходит в течение 7 и больше минут. Повторная активация возможна только после того, как лампа остынет в течении 10-15 мин.

Технические характеристики лампы ДРЛ 250:

Мощность, W

250

Ток лампы, А

4,5

Тип цоколя

Е40

Световой поток, Lm

13000

Светоотдача, Lm/W

52

Цветовая температура, К

3800

Срок горения, ч

10000

Индекс цветопередачи, Ra

42

Так же разработаны и производятся металлогалоидные лампы, в которые вводятся йодиды разных металлов, что позволяет повысить энергоэффективность работы лампы и изменить её цветность. Налажено производство ламп ДРВ, ДРВЭД со встроенным активным балластом, которые активируются как простые лампы накаливания.

Лампа ДРЛ — недорогой источник света, принцип действия которого основан на преобразовании капель ртути в пары. В основном используется в осветительных системах для улиц, промышленных объектов и иных комплексов, где не требуется высокое качество цветопередачи.

Разновидности ДРЛ

Существует несколько основных типов ДРЛ-лампы:

  1. Стандартная дуговая ртутная люминесцентная — характеризуется слабой цветопередачей, а во время свечения выделяется большое количество тепла. Для выхода на рабочий режим требуется около пяти минут с момента включения в сеть. Крайне неустойчивы к перепадам напряжения, поэтому эксплуатация допустима в цепях с постоянным источником питания. В конструкциях, в которых используются данные лампы, обязательно должны быть термостойкие провода.
  2. Дуговая ртутная эритемная вольфрамовая (ДРВЭД) — лампа, функционирующая без дросселя. Подключается через активный балласт так же, как и стандартные лампочки накаливания. За счет наличия йодидов металлов повышается светопередача и уменьшается потребление электроэнергии. Для большей яркости используется увиолевое стекло. Лучше всего подходят для комнат с недостатком естественного освещения.
  3. ДРЛФ — усовершенствованная ДРЛ, используемая для ускорения фотосинтеза растений. Изнутри колба покрывается отражающим материалом, благодаря чему лампочка и получила свое второе название — рефлекторная. Идеально подходит для подключения к сети переменного тока. Применяется в парниках и теплицах, где требуется дополнительный источник света.
  4. Дуговая ртутная вольфрамовая — повышенная световая отдача, большая продолжительность эксплуатации без пускорегулирующего аппарата. Отличный вариант для освещения улиц, паркингов, открытых площадок и т. п.

к содержанию ↑

Устройство

Форма изделия продолговатая, напоминающая обычные лампочки накаливания. Но есть определенные конструктивные различия между ними.

В состав ДРЛ входят следующие элементы:

  • стеклянная колба — то, что есть практически у всех источников света. Используется для защиты внутренних деталей;
  • металлический цоколь — используется для вкручивания в плафон электрического прибора;
  • трубка, заполненная парами ртути. Помещается внутрь стеклянной колбы и изготавливается из кварцевого стекла. Обычно ртуть разбавляется аргоном;
  • лампы могут оснащаться второстепенными электродами и катодами. Это ускоряет зажигание изделия, выход на рабочий режим и повышает стабильность;
  • угольный резистор необходим для соединения электродов и катодов.

к содержанию ↑

Принцип работы

После включения электротехнического элемента в сеть напряжение по цоколю поступает на все электроды, благодаря чему формируется тлеющий разряд. Внутри колбы появляются положительные ионы и свободные электроны. После достижения заданного уровня по количеству зарядов вместо тлеющего разряда образуется дуговой. В большинстве случаев на все это уходит не более одной минуты.

Для того чтобы лампа ДРЛ работала на максимуме своих световых параметров, потребуется около пяти минут. Связано это со временем, необходимым для испарения капель ртути, помещенных в газоразрядной камере. Так улучшается яркость дугового разряда.

На точное время выхода на рабочие параметры влияет температура окружающей среды — чем выше, тем быстрее.

к содержанию ↑

Технико-эксплуатационные характеристики

В процессе нагрева стеклянной колбы разбросанная по ее поверхности ртуть (в форме капель) начинает испаряться. Чем сильнее процесс испарения, тем прочнее разряд между электродами и катодами. Номинальный режим лампы ДРЛ — момент, когда все капли ртути преобразуются в пар.

Важно! После отключения питания от лампы ее можно будет повторно включить только после полного остывания.

Изделие характеризуется повышенной чувствительностью к скачкам температуры, поэтому его функциональность без колбы невозможна (исходя из физических законов).

Колба отвечает за две важные функции:

  1. Барьер между газоразрядной камерой с парами ртути и окружающей средой.
  2. Ускорение процесса преобразования ультрафиолетовых лучей в спектр красного свечения, что возможно благодаря наличию на стенках люминофора. К красному свечению добавляется зеленое, формируемое внутренним разрядом, что приводит к возникновению белого света.

Скачки напряжения сильно влияют на работу лампы ДРЛ. Отклонение от номинального значения на 10–15 % считается допустимым, но если эта величина будет равна 25–30 %, то свечение станет неравномерным. При еще большем уменьшении лампа либо не загорится, либо погаснет (если до этого была в работе).

Расшифровка маркировки изделий очень проста — число указывает на модель лампы, которая совпадает с номинальной мощностью.

В таблице ниже представлены параметры конкретных моделей ДРЛ:

Модель Номинальное напряжение, В Мощность, Вт Длина, мм Диаметр, мм Цоколь Световой поток, лм Долговечность, ч
ДРЛ-125 125 125 177 77 E27 6000 12 000
ДРЛ-250 130 250 227 90 E40 13 500 15 000
ДРЛ-400 135 400 290 121 E40 25 000 18 000
ДРЛ-700 140 700 356 151 E40 40 000 20 000
ДРЛ-1000 145 1000 412 168 E40 60 000 18 000

к содержанию ↑

Схемы подключения

Лампа, состоящая из четырех электродов, подключается последовательно с дросселем. После соединения дросселя и ДРЛ к ним подается напряжение сети. При использовании дросселя не имеет значения полярность, поскольку его основное предназначение — стабилизация работы осветительного прибора. Дроссель должен соответствовать заданной мощности лампы. При добавлении в схему конденсатора достигается экономия электричества и становится возможной регулировка реактивной мощности.

к содержанию ↑

Схема подключения через дроссель

Функция дросселя — уменьшение значения тока, необходимого для работы источника света. При отсутствии дросселя лампа перегорает из-за большого напряжения. Элементы соединяются последовательно.

к содержанию ↑

Схема подключения без дросселя

Существует отдельная технология, применяемая для подключения ДРЛ без дросселя. Идеальным вариантом станет приобретение заводской ДРЛ, для которой не нужен дроссель. Изделие дополнено спиралью, работающей как обычный стабилизатор и разбавляющей световой поток.

Также к схеме может быть подключена обычная лампочка накаливания, мощность которой сопоставима с ДРЛ. Она выполняет функцию резистора, на выходе понижающего напряжение.

К схеме можно добавить один, два и более конденсаторов. Это актуально при соблюдении важного условия: следует с высокой точностью подсчитать ток, который они выдадут на выходе.

к содержанию ↑

Проверяем работоспособность

Для проверки работоспособности ДРЛ используются тестеры (омметры), что необходимо в том случае, если лампа отказывается работать или функционирует неверно. Подключите устройство к каждому витку на обмотке, проверяя их на разрыв и ток короткого замыкания:

  1. При обнаружении разрыва прибор покажет огромное сопротивление, поэтому придется заменить обмотку.
  2. При отсутствии разрыва и регистрации потери изоляции (благодаря чему появляется короткое замыкание) разница в сопротивлении будет менее значительной.
  3. При наличии короткого замыкания на обмотке дросселя повышение сопротивления может не наблюдаться и технические характеристики останутся прежними. С другой стороны, данный факт никак не влияет на работоспособность самой лампы.

Если омметр так и не показал каких-либо отклонений, то искать проблему следует в осветительном приборе или электросети. Возможно необходим ремонт светильника.

к содержанию ↑

Область применения

За счет дешевизны, долговечности, устойчивости к перепадам напряжения и средних (но иногда минимальных) показателей светоотдачи лампа ДРЛ используется для освещения:

  • улиц;
  • открытых территорий;
  • промышленных объектов;
  • складских помещений.

к содержанию ↑

Достоинства и недостатки

Из преимуществ изделий отметим следующее:

  1. Достаточная световая отдача на фоне низкой стоимости.
  2. Независимость от наличия атмосферных осадков.
  3. Продолжительный эксплуатационный срок — от 20 000 часов и выше.
  4. Практически полное совпадение спектра излучения с естественным освещением.
  5. Малые габариты.

Недостатки хоть и незначительные, но их намного больше:

  1. Существенная разница в цене по сравнению с более качественными разновидностями ДРЛ.
  2. В процессе эксплуатации формируется озон.
  3. Лампы с вольфрамовыми нитями значительно дешевле и компактнее.
  4. Со временем люминофор устаревает, что приводит к ухудшению излучаемого спектра.
  5. Из-за использования ртути требуется специальная утилизация.
  6. Задержка при включении.
  7. Требуется несколько минут до выхода на номинальный режим.
  8. Низкое качество испускаемого света.
  9. Дополнительное мерцание при работе.
  10. Рекомендуется устанавливать на потолке на высоте не ниже 4 м.
  11. Функционируют исключительно от переменного тока.

Осветительные приборы на основе дуговых ртутных люминесцентных ламп — одно из самых экономичных решений для освещения промышленных объектов, открытых территорий (паркингов), складских помещений и внутреннего двора загородного дома. Отдельные модели в составе столбовых фонарей сочетают высокую мощность и декоративный внешний вид.