Принцип работы лампы дрл

Лампы ДРЛ на 125, 250, 400 Ватт — технические характеристики, подключение

Электрическая лампа ДРЛ относится к дуговым ртутным люминофорным источникам света, которые создают световой поток значительной мощности и при этом обладают небольшими габаритами. Они отлично зарекомендовали себя при организации уличного освещения, а также в качестве осветительных приборов для помещений промышленного типа.

Лампы типа ДРЛ

Конструкция и принцип работы

Как устроена разрядная ртутная лампа показано на рисунке.

Описание обозначений, представленных на рисунке конструкции лампы типа ДРЛ:

• A – покрытый никелем цоколь Е40 или Е27 (последний только у модели ДРЛ 125);
• B – резистор для ограничения напряжения;
• C – фольга (изготавливается из молибдена);
• D –дополнительный электрод (зажигатель);
• E –рамка;
• F – стеклянная колба (для нанесения люминоморфного покрытия используется ванадат иттрия);
• G- свинцовая проволока;
• H – основной электрод (покрыт вольфрамом);
• J – азот (используется в качестве заполнителя внешней колбы);
• K – ртутная дуговая лампа;
• L – сжатый спай кварцевого источника освещения.

Устройства данного типа могут использоваться в любых помещениях, в том числе и пожароопасных, если они устанавливаются во взрывозащищенные светильники.

Принцип работы

После того, как подается напряжение питания, оно через цоколь поступает на основной и дополнительный электроды, что приводит к образованию между ними тлеющего разряда. Это приводит к тому, что в колбе начинают образовываться положительные ионы и свободные электроны.

После того как количество носителей заряда достигает определенного «порога», на месте тлеющего заряда возникает дуговой. Как правило, от момента включения до появления стабильного дугового разряда проходит не более минуты.

Но для выхода на рабочие электрические и световые показатели лампе еще понадобиться от 7 до 10 минут. Это обусловлено тем, что заключенной внутри газоразрядного устройства капле ртути понадобиться время для испарения, после чего происходит существенное улучшение яркости дугового разряда.

Заметим, что время выхода в рабочий режим напрямую зависит от температуры окружающего воздуха, чем она выше, тем меньше этот промежуток времени.

Типы устройств

Светильники, работающие по описанному выше принципу, бывают следующих типов:

ДРЛ – люминесцентная дуговая ртутная лампа;

Модель HPL-N (Филипс)

ДРВ отличаются от ДРЛ ламп тем, что в них используется нить накала из вольфрама, которая исполняет две функции: источника света и является ограничителем напряжения электрического тока. Для работы устройства этого типа не требуется специальная пускорегулирующая аппаратура (бездроссельная электролампа);

ДРВ устройства высокого давления (HQL) , производители Osram и Philips

ДРЛФ – источники освещения, способствующие процессу фотосинтеза у растений;

Устройство ДРЛФ типа

ДРУФ и ДРУФЗ – излучают в длинноволновом ультрафиолетовом спектре;

Источник освещения ДРТ

ДНаТ – трубчатые лампы, в которых в отличие от ДРЛ, помимо ртути используются и пары натрия. Основная особенность – специфический оттенок излучения (оранжево-желтый или золотисто-белый) для запуска требуется специальное оборудование.

Ртутно-натриевая электролампа ДНаТ

Технические характеристики

Приведем основные параметры типов ДРЛ и ДРВ, как наиболее распространенных.

На таблице представлены технические характеристики моделей ламп ДРЛ (на 125, 250, 400 и 700 Ватт):

Тип	Мощность (Вт)	Пусковой ток (А)	Рабочий ток (А)	Напряжение (В)	Световой поток (лм)	Срок службы (ч)
ДРЛ-125	125,0	2,40	1,15	125	5900	12000
ДРЛ-250	250,0	4,50	2,13	130	13000	12000
ДРЛ-400	400,0	7,20	3,25	135	23500	15000
ДРЛ-700	700,0	12,00	5,40	140	40600	20000

Габариты и тип цоколя:

Тип	Цоколь	Максимальная длина (мм)	Максимальный диаметр (мм)
ДРЛ-125	E27, E40	178,00	76,00
ДРЛ-250	Е40	227,00	76,00
ДРЛ-400	Е40	250,00	91,00
ДРЛ-700	Е40	292,00/355,00	122,00/152,00

Таблица, характеризующая основные параметры устройств ДРВ:

Тип	Цоколь	Рабочий ток (А)	Световой поток (лм)	Мощность (Вт)	Срок службы (ч)
ДРВ-160	Е27,Е40	0,8	2500	160	4000
ДРВ-250	Е40	1,25	4600	250	4000
ДРВ-500	Е40	2,4	12250	500	4000
ДРВ-750	Е40	3,5	22000	750	4000

Сфера применения, достоинства и недостатки

Осветительные приборы ДРЛ используются для освещения улиц (в светильника РКУ, ЖКУ и т.д.)и больших складских и производственных помещений, из-за этого их еще называют промышленные лампы. Помимо этого этот тип источника света устанавливается в прожектор. К числу безусловных достоинств этих устройств можно отнести следующие:

• высокий уровень светового потока;
• продолжительный срок эксплуатации (не менее 12 тысяч часов);
• возможность эксплуатации на морозе;
• низкая цена на пускорегулирующую аппаратуру ламп ДРЛ типа.

Основные недостатки:

• из-за наличия ртути и люминофора требуется специальная технология утилизации (как того требует соответствующий ГОСТ );
• цветопередача низкого уровня (около 45%);
• зависимость от стабильности источника питания, а именно, в выключенном приборе лампа не зажжется, а тот, что горит — гаснет, если напряжение «просаживается» на 15-20%;
• при отрицательной температуре ниже -20° C, источник освещения может не зажечься, помимо этого при таких условиях эксплуатации существенно уменьшается его ресурс;
• повторное включение возможно только через 10-15 минут;
• после определенного времени эксплуатации (как правило, около 2000 часов) уровень светового потока существенно снижается.

Сфера применения осветительных приборов ДРВ практически такая же, как ДРЛ, но если провести сравнение этих двух типов, то первые имеют следующие преимущества:

• для работы не требуется специальное оборудование (ПРУ и ИЗУ устройства), что снижает стоимость монтажа и установки;
• возможность использования вместо обычной электролампы накаливания;
• высокая светоотдача;
• низкая стоимость.

К числу характерных для этого типа недостатков следует отнести:

• низкий КПД, практически вдвое меньше, чем имеет лампа ДРЛ;
• непродолжительный срок эксплуатации (около 4000 часов).

Подключение

Схема подключения ламп ДРЛ показана на рисунке, заметим, что проверить работоспособность этих источников освещения можно только включив их соответствующим образом.

Схема подключения дугового ртутного источника света

Обозначения на схеме:

• EL1 – устройство ДРЛ;
• С – конденсатор не электролитического типа(должен быть рассчитан на работу с напряжением не менее 250В), служит для снижения потребления электроэнергии за счет уменьшения реактивной мощности;

Видео: Схема подключения дросселя к лампе ДРЛ

Каждому типу лампы нужен соответствующий дроссель, его задача – понизить ток источника питания, подключение ее напрямую приведет к выходу их строя.

Фотография дросселей

Емкость конденсатора подбирается согласно следующей таблицы:

Мощность источника освещения (Вт)	Емкость конденсатора (мкФ)
125	12,0
250	25,0
400	32,0

Бездроссельные осветительные приборы (ДРВ), в отличие от ламп ДРЛ, не требуют специальной схемы включения.

Альтернативные источники освещения

Энергосберегающая лампа светодиодная – это отличный аналог другим источникам освещения, в том числе и ДРЛ, если ее купить, то можно существенно сэкономить на электроэнергии. Замена уличного освещения оправдает себя через три года эксплуатации, даже с учетом работ по переоборудованию.

Выпуском этих осветительных приборов занимаются многие известные зарубежные и российские компании (например, Лисма). В настоящее время цена этих приборов несколько выше, чем стоит лампа ДРЛ, но в ближайшее время эта проблема будет устранена, что сделает светодиодные источники освещения более доступными в Москве, СПб, а так же и в таких городах, как Саранск или Екатеринбург.

Как работает лампа ДРЛ

В ночное время в уличных светильниках широко используются дуговые ртутные люминофорные (ДРЛ) лампы высокого давления. Они применяются в производственных помещениях и на других объектах, не требующих качественной цветопередачи. Принцип работы ДРЛ лампы достаточно сложен, однако это позволяет придать осветительным приборам необходимые характеристики. Чтобы понять, как работает такая лампочка, нужно хорошо знать ее конструкцию.

Устройство лампы ДРЛ

Стандартная лампа ДРЛ состоит из стеклянной колбы, у которой снизу установлен цоколь с резьбой. Освещение происходит с помощью ртутно-кварцевой горелки, выполненной в виде трубки. Внутренняя часть трубки заполнена аргоном и небольшим количеством ртути.

У каждой лампы ДРЛ расшифровка аббревиатуры соответствует полному названию дуговых ртутных ламп. В более ранних конструкциях символ Д означал дроссель или лампу, где используется дроссель. В настоящее время используются бездроссельные лампы ДРЛ, доступные многим потребителям. Поэтому в связи с изменениями функциональности, в маркировке лампы ДРЛ расшифровка буквы Д была изменена.

Самые первые лампочки этого типа были оборудованы лишь двумя электродами. В связи с этим для их запуска требовалось дополнительное крупногабаритное устройство поджога, работающего за счет высоковольтного импульсного пробоя газового промежутка горелки. Эти лампочки были постепенно сняты с производства и заменены четырехэлектродными конструкциями, запускающимися только с помощью дросселя.

В четырехэлектродной лампочке имеются основные и дополнительные электроды. Соединение электродов с главными катодами осуществляется путем соединения противоположных полярностей добавочным угольным резистором. Применение дополнительных электродов позволяет стабилизировать работу лампы и значительно упростить ее зажигание.

Основная функция цоколя заключается в приеме электрической энергии из сети через точечный и резьбовой элемент от контактов патрона, установленного в светильнике. Затем, происходит подача электроэнергии к электродам. В кварцевой колбе имеются ограничивающие сопротивления в количестве двух штук, находящиеся в одной цепи с дополнительными электродами. На внутреннюю поверхность колбы наносится люминофор.

Принцип работы лампы ДРЛ

Каждая горелка изготавливается из прозрачного тугоплавкого материала, устойчивого к химическим воздействиям. Для этого используются керамические материалы или кварцевое стекло. Инертный газ, закачиваемый внутрь, имеет точную дозировку. Окончательный дуговой электрический разряд создается путем добавления металлической ртути, обеспечивая нормальное свечение лампы.

Запуск выполняется с помощью зажигающих электродов. Когда к лампочке подается питающая электрическая энергия, происходит создание тлеющего разряда между зажигающим и основным электродом, которые расположены очень близко относительно друг друга. В результате, происходит накопление носителей зарядов, достаточных для появления пробоя на расстоянии между первым и вторым основным электродом. Тлеющий разряд в самые короткие сроки принимает дуговую форму.

Устойчивый свет и работа лампы типа ДРЛ начинается примерно через 10-15 минут, после подачи электроэнергии. В течение этого времени ток, протекающий в лампочке, значительно выше номинального значения и ограничивается сопротивлением, находящимся в пускорегулирующей аппаратуре. Продолжительность пуска напрямую зависит от температуры наружной среды. При низких температурах пусковой режим становится более продолжительным.

В процессе горения, излучение электрического разряда становится голубым или фиолетовым, благодаря свечению люминофора. Происходит смешивание зеленовато-белого света горелки и красноватого люминофорного свечения. Получается яркий цвет, приближающийся к белому. Следует учитывать наличие колебаний напряжения электросети, оказывающих влияние на световой поток. При низком напряжении лампочка ДРЛ может попросту не запуститься, а та, которая горит – может погаснуть.

Рассматривая принцип работы ртутных газоразрядных ламп (ДРЛ), следует учитывать ее сильный нагрев во время работы. Поэтому конструкция приборов освещения с такими лампами предусматривает использование термостойких проводов и качественных контактов, устанавливаемых в патроне. В процессе нагревания происходит рост давления внутри горелки с одновременным ростом пробойного напряжения. Из-за этого нагретая лампа может не включиться. Прежде чем производить повторное включение, нужно дать ей остыть.

Лампы ДРВ и ДРЛ отличия

Оба типа светильников являются газоразрядными ртутными лампами, а точнее их разновидностями. Они широко используются во внешнем и внутреннем освещении. Нередко возникает вопрос, как отличить лампу ДРЛ от ДРВ, поскольку внешне они абсолютно одинаковы. Тем не менее, каждая из них обладает индивидуальными особенностями, собственными техническими характеристики и принципами работы.

В обеих лампах для горелок использовано кварцевое стекло или специальный керамический состав. В каждую горелку помещены точные дозы инертных газов с небольшим количеством ртути. Напряжение поступает к ртутным лампам в область пары электродов, расположенных по бокам горелки. За счет маленького расстояния газ между электродами быстро ионизируется, после чего в этом месте возникает тлеющий разряд. Он постепенно переходит в зону между основными электродами, мгновенно превращается в дуговой разряд, после чего светильники с лампами ДРЛ начинают гореть в штатном режиме.

Полностью нормативные световые качества набираются лампами примерно через 10 минут после включения. Для ограничения номинального тока в лампах ДРЛ используется пускорегулирующий прибор с установленным сопротивлением. После того как амплитуда переходит значение сетевого напряжения, вся энергия, накопленная индуктивностью, уходит в нагрузку. В кварцевой горелке происходит некоторая задержка напряжения.

В лампах типа ДРВ (дуговых ртутных вольфрамовых) такая подкачка энергии не требуется поскольку в них отсутствует индуктивный балласт. Функции ограничения тока выполняются самой вольфрамовой спиралью, с заранее установленным сопротивлением и мощностью, соответствующим пусковым режимам горелки. Напряжение горелки будет нарастать по мере ее разогрева, и постепенно уменьшаться на спирали. В результате внутренняя колба ламп ДРВ будет светиться на 30% меньше, чем лампы уличного освещения ДРЛ.

Основным отличием этих двух ламп является невозможность использования ДРЛ без пускорегулирующего устройства, в качестве которого используется дроссель. Он служит ограничителем тока, питающего лампу и должен обязательно соответствовать ее мощности. Если включение производится без дросселя, такая лампочка моментально сгорит под действием высокого тока, проходящего через нее. Повторное включение лампы ДРЛ можно выполнять лишь после ее полного остывания.

Оба типа ламп обладают повышенной чувствительностью к перепадам температур. Поэтому вся конструкция защищена наружной колбой. Кроме того, ее внутренняя сторона покрыта люминофором, с помощью которого ультрафиолетовое свечение преобразуется в часть спектра красного цвета.

Срок службы лампы ДРЛ

Данные лампы получили широкое распространение для уличного и промышленного освещения. В случае необходимости они могут использоваться и для внутреннего освещения помещений. Такая популярность стала возможной, благодаря таким эргономическим показателям, как соответствие излучения солнечному свету, коэффициент пульсаций светового потока и другим. Немаловажное значение имеет и тот факт, что ламп ДРЛ варьируется в очень широком диапазоне, значительно расширяя сферу их использования.

Особое внимание следует обратить на сроки службы, заявленные производителями. Как показывает практика, ртутные лампы ДРЛ после 2-3 месяцев эксплуатации в зависимости от интенсивности использования, теряют значительную часть светового потока. Вместе с тем, расход электрической энергии остается на том же уровне. Кроме того, было достоверно установлено, что эти лампы обладают так называемым эффектом старения. То есть, через 400 часов работы их световой поток снизится примерно на 20%, а к концу срока эксплуатации данный показатель составит уже 50%.

Данные недостатки полностью перекрываются простотой и технологичностью, доступностью и низкой стоимостью ртутных газоразрядных лампочек. Их использование становится экономически выгодным при отсутствии жестких требований к освещению на конкретном объекте или участке.

Особенности, схемы подключения и преимущества ламп ДРЛ

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

{SOURCE}