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.