Принцип работы дрв лампы

В статье рассказывается о популярных гибридных ртутно-вольфрамовых лампах.

Иногда светотехника преподносит сюрпризы: неудачный источник света приобретает настолько большую популярность, что его массовым выпуском занимаются ведущие светотехнические фирмы. Речь идет о лампах дуговых ртутно-вольфрамовых (ДРВ).

Конструктивно ртутно-вольфрамовая лампа представляет собой разрядную ртутную горелку, аналогичную лампам ДРЛ. Но дополнительно в колбе монтируется последовательно с горелкой вольфрамовая спираль. Она размещена во внешней колбе, в среде аргона, и служит токоограничивающим элементом для горелки. Такая лампа не требует внешней пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) и может непосредственно устанавливаться в светильник вместо ламп накаливания.

Именно эта возможность и обусловила коммерческий успех ламп ДРВ. Дело здесь не только в бедности предприятий стран СНГ – спрос на данный тип ламп очень высок и в странах с развитой экономикой. Причина в том, что в наследство от мощных ламп накаливания достался огромный парк светильников зонтичного типа. Замена таких светильников, особенно в производственных помещениях, связана с затратами не только на сами осветительные приборы, но и системы крепления и разводку осветительных линий.

Поэтому, возможность непосредственной замены традиционных ламп на более эффективные гибридные источники обеспечило очень высокий спрос на лампы ДРВ. В Украине более 60% закупок ртутных ламп высокого давления приходится на ртутно-вольфрамовые источники света.

Но нужно отдавать себе отчет, что световые параметры подобных источников гораздо хуже даже не очень эффективных ламп ДРЛ. О причинах и особенностях работы ламп ДРВ и пойдет речь ниже.

На первый взгляд, эффективность гибридного источника должна быть выше, чем каждого в отдельности источника: ртутная горелка возбуждает люминофор, а вольфрамовая спираль дополнительно дает небольшой, но свой вклад в суммарный световой поток. На практике получается обратная картина: эффективность ламп ДРВ на 30-50% процентов ниже, чем у ламп ДРЛ с индуктивным дросселем.

Постараемся разобраться в причинах подобного явления. Прежде всего, об эффективности свечения вольфрамовой спирали, играющей роль ограничителя тока через горелку. Ее сопротивление и мощность рассчитывают из условий пусковых режимов ртутной горелки. При начальном поджиге напряжение на горелке равно двум катодным падениям потенциала, т.е. около 20В.

По мере разгорания горелки напряжение на ней растет до 60-70В, а на спирали оно, соответственно, уменьшается. Поэтому в рабочем режиме вольфрамовая спираль светит чуть лучше, чем лампа накаливания, включенная на половинное рабочее напряжение. Но ведь светит же! Вторая причина малой эффективности лампы ДРВ менее очевидна.

Горелка ламп ДРЛ обычно работает с индуктивным балластом. При переходе напряжения сети через амплитудное значение индуктивность начинает отдавать накопленную энергию в нагрузку, «затягивая» напряжение на горелке. Поэтому «площадка» высвечивания столба плазмы при питании от индуктивного балласта составляет около 80% длительности полупериода сетевого напряжения.

А вот при ограничении тока активным балластом (вольфрамовой спиралью) подобная подкачка энергии отсутствует. Поэтому длительность свечения горелки сокращается на 25-30%. Соответственно, падает световой поток и эффективность лампы. Вклад свечения вольфрамовой спирали не может компенсировать это падение, им можно вообще пренебречь.

Поэтому лампы ДРВ даже от ведущих производителей (Philips, OSRAM) имеют эффективность не более 30 лм/Вт. Для сравнения: лампы ДРЛ этих фирм имеют отдачу 40-50 лм/Вт. Сравнительно низкая световая отдача и небольшой срок службы, обычно не более 4000 часов, является характерным недостатком ламп ДРВ. Он определяется вольфрамовой спиралью и делает эти гибридные источники невыгодными для наружного освещения. Замена таких ламп требует применения вышек, что увеличивает расходы при эксплуатации. Но использование ламп ДРВ для внутрицехового освещения еще долго будет стимулировать спрос на эти лампы.

Номенклатура этих источников ограничена: лампы мощностью 160 с цоколем Е27 и более мощные лампы 250, 500Вт с цоколем Е40. Отдельными фирмами предлагаются лампы мощностью 700 и 1000Вт, но они имеют еще более ограниченное применение.

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.

Для освещения больших по площади территорий часто используется несколько устаревшая, но довольно эффективная лампа ДРЛ. Ее можно увидеть на улицах городов и поселков, в цехах предприятий и некоторых других местах. Аббревиатура ДРЛ может расшифровываться как устройство дуговое, ртутное, люминофорное.

Что представляет собой устройство ДРЛ?

Лампы типа ДРЛ состоят из:

• стеклянного баллона;
• резьбового цоколя;
• ртутно-кварцевой горелки;
• главных и дополнительных электродов;
• угольного резистора.