Какой недостаток не присущ разрядным лампам

Газоразрядные лампы. Что такое и как работают

Газоразрядная лампа – это прибор, передающий энергию в виде потока света, видимого человеческому глазу. Независимо от типа это оборудование работает за счет электрического разряда в газах, парах металлов или их смеси.

Преимущество – возможность получить высокую эффективность при минимальных затратах электроэнергии. Цвет зависит наполнения колбы.

Средний срок службы от 3-х до 20-и тысяч часов. В зависимости от интенсивности свечения электродов разрядные лампы монтируются не только на открытом воздухе, но и в помещениях. При использовании в быту желательна установка в закрытые светильники, оборудованные защитным стеклом.

Устройство

Все газоразрядные светильники состоят из:

• стеклянной колбы с покрытием или без покрытия в виде цилиндра, дуги, сферы, шара, свечи, кольца;
• цоколя;
• разрядной трубки (горелки);
• электродов (основного и поджигающего/поджигающих).

Эксплуатация невозможна без ПРА (пуско-регулирующего аппарата). Особенность принципа работы – необходимость в балласте, обеспечивающем независимость от перепадов напряжения.

Внимание! Без регулирующей системы газоразрядные лампы не способны долго служить.

Принцип работы лампочки

Главные элементы электроды – через них пуско-регулирующая система передает электроэнергию. Импульс пробивает газ между электродами, стабилизатор ограничивает силу тока (сила тока обратно пропорциональна напряжению), наполнение начинает излучать свечение, которое становится ярче по мере нагревания.

Источник света полностью загорается примерно через 2 минуты. Этот период времени требуется для полного испарения наполнения. Время загорания зависит так же от температуры окружающей среды. Для ускорения процесса некоторые производители монтируют в горелку несколько электродов.

Спектр излучения варьирует в широких пределах – от ультрафиолета до инфракрасных лучей. Яркость зависит от давления, вида наполнения, размеров колбы. Чем она меньше, тем интенсивнее свет.

Виды газоразрядных ламп

Для классификации газоразрядных источников света используются различные критерии: наполнение и форма колбы, конструкция электродов, давление.

По типу наполнения газоразрядные источники света делятся на 3 вида:

• люминесцентные (покрыты люминофором);
• газосветные (наполнены газом);
• металлогалогенные (светится пар металлов).

Из газов используется неон, криптон, ксенон, гелий, аргон или их смеси. Самые распространенные металлы ртуть и натрий. Большинство производителей используют пары ртути, хотя натрий эффективнее. Нередко газ и пары ртути применяются одновременно. Разряд дуговой, импульсный или тлеющий.

Люминесцентные изделия разделяются по внутреннему давлению:

• ДРЛ (дуговые ртутные люминофорные) высокого давления;
• ГРЛНД – низкого давления.

Производители предлагают колбы и электроды различной конструкции, системы для принудительного охлаждения.

Высокого давления

Источники света с высоким давлением (более атмосферы) подключаются к сети 220/380 В, мощность приборов может достигать нескольких десятков киловатт. Характеристики практически не зависят от температуры среды. Слишком высокая или слишком низкая температура меняет лишь период разгорания. Срок службы до 20-и тыс. часов, цоколь Е27 (для мощности 127 В) или Е40 (для остальных).

Отличие от изделий с низким давлением – повышенная мощность и компактные размеры.

Низкого давления

Для источников света с низким давлением (менее атмосферы) характерна колба в виде трубы. Покрытие флуоресцентное или люминесцентное. Наполнение – аргон, неон или натрий, электроды из вольфрама, покрытого кальцием, стронцием, барием. Эти газовые лампы используются для освещения помещений.

Лампы дугового разряда

Дуговой разряд применяется практически во всех газоразрядных лампах. Связано это с тем, что при дуговом разряде ослабевает катодное падение напряжения и уменьшается его роль в балансе энергии лампы. Дуговые лампы могут быть изготовлены на рабочие напряжения равные напряжениям электрических сетей. При небольшой и средней плотности тока дугового разряда, а также при невысоком давлении в лампе источником излучения в основном выступает положительный столб, а свечение катода практически не имеет никакого значения. Повышая давление газа или паров металла наполняющих горелку прикатодная область постепенно уменьшается, а при значительных давлениях (более 3 × 104 Па) ее практически не остается совсем. Увеличением давления в лампах достигают высоких параметров излучения при небольших расстояниях между электродами. Высокие значения светоотдачи при совсем малых расстояниях можно получить при сверхвысоких давлениях (более 106 Па). С ростом давления и уменьшением расстояния между электродами сильно возрастает плотность тока и яркость шнура разряда.

При увеличении давления и плотности тока происходит образование изотермической плазмы, излучение которой в основном состоит из нерезонансных спектральных линий, возникающих при переходе электрона в атоме на более низкие, но не основные уровни.

Дуговой разряд используют в самых различных газах и парах металлов от самых низких давлений до сверхвысоких. В связи с этим конструкции колб дуговых ламп чрезвычайно разнообразны как по форме, так и по роду применяемого материала. Для ламп сверхвысокого давления большое значение приобретает прочность колб в условиях высоких температур, что привело к разработке соответствующих методов их расчета и исследования параметров.

После появления дугового разряда из катодного пятна выбивается основная масса электронов. Светящаяся катодная часть разряда начинается с катодного пятна, представляющего из себя небольшую светящуюся точку на спирали. Катодных пятен бывает несколько. В самокалящихся катодах катодное пятно занимает небольшую часть его поверхности, перемещаясь по ней по мере испарения оксида. Если плотность тока высока на материале катода возникают местные тепловые перегрузки. По причине таких перегрузок приходится применять катоды специальных сложных конструкций. Количество конструкций катодов разнообразно, но все они могут быть разделены на катоды ламп низкого давления, высокого давления и сверхвысокого давления.

Рисунок 5. Трубчатая газоразрядная лампа низкого давления

Рисунок 6. Газоразрядная лампа высокого давления

Рисунок 7. Газоразрядная лампа сверхвысокого давления

Разнообразие материалов, применяемых для колб дуговых ламп, большие значения токов требуют решения вопроса о создании специальных вводов. Подробно о конструкциях газоразрядных ламп можно прочитать в специальной литературе.

Сферы применения ГРЛ

Этот вид осветительных приборов отличается широтой сфер применения.

На улицах они освещают:

• проезжую часть и пешеходные дорожки;
• парки и скверы;
• элементы наружной рекламы;
• эстрады;
• уличное освещение фасадов зданий;
• транспортные средства (автомобильные фары).

Люминесцентные пампы используются в офисах, школах, больницах, кинотеатрах, освещают витрины магазинов, рабочие места на промышленных предприятиях, устанавливаются в профессиональное световое оборудование театров, фонари для подводного плавания, фары.

Изделия с цоколем Е27 и Е14 используются в быту.

Характеристики

• Срок службы от 3000 часов до 20000.
• Эффективность от 40 до 220 лм/Вт.
• Цвет излучения: от 2200 до 20000 К
• Цветопередача: хорошая (Ra>80), отличная (Ra>90)
• Компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности

Необходимо знать

• Должны применяться в закрытых светильниках с защитным стеклом
• Для работы ламп необходимы пускорегулирующие аппараты (ПРА) и импульсные зажигающие устройства (ИЗУ).
• Неоновая лампа должны включаться в электросеть через токоограничительный резистор величиной сотни килоом — единицы мегаом.
• Нестабильно работают в «плохих» сетях: если напряжение сети отклоняется от номинала более чем на 5 %, то необходимо применять специализированные ПРА.

Области применения

• Магазины и витрины, офисы и общественные места
• Декоративное наружное освещение: освещение зданий и пешеходных зон
• Художественное освещение театров, кино и эстрады [профессиональное световое оборудование]
• Автомобильные фары
• Фонари для подводного использования (элемент дайверского снаряжения)

Преимущества

• Высокая эффективность ламп.
• Длительный срок службы по сравнению с лампами накаливания.
• Экономичность.

Недостатки

• высокая стоимость;
• большие размеры;
• необходимость пускорегулирующей аппаратуры;
• долгий выход на рабочий режим;
• высокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения;
• наличие токсичных компонентов и как следствие необходимость в инфраструктуре по сбору и утилизации;
• невозможность работы на любом роде тока;
• невозможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт);
• наличие мерцания и гудения при работе на переменном токе промышленной частоты;
• прерывистый спектр излучения;
• непривычный в быту спектр;
• невозможно регулировать мощность лампы с помощью диммера;
• затруднённое зажигание некоторых типов ламп при низких температурах.

Что нужно знать об индикаторных видах ламп

Индикаторная газовая лампа – это прибор с анодом и холодным катодом в виде цилиндра, стержня или диска, изготовленного из железа, алюминия, молибдена, никеля. При включении создается тлеющий заряд, излучающий оранжевый или красный цвет. Декоративные индикаторы оснащены балластовым редуктором и подключаются к бытовой сети 220 вольт. Для оснащения сигнальных источников света колба изнутри покрывается составом, превращающим красное излучение в зеленое. Для подсветки неоновые малогабаритные лампочки монтируются вместе со светодиодными.

Индикаторные лампы широко применяются в знаках. У них один анод и до 12-и катодов в форме букв или цифр. Такой знак хорошо виден на относительно большом расстоянии.

Подобное освещение используется:

• в подсветке афиш, витрин, мостов, зданий;
• в иллюминации во время праздников;
• для подсветки вывесок и интерьеров ресторанов и ночных клубов;
• в ландшафтном дизайне.

В быту яркий пример индикаторных лампочек – елочные гирлянды и небольшие светильники. Это осветительное оборудование компактное, экономичное, служит долго.

Как выбирать газовую лампу

При выборе необходимо знать характеристики 3-х групп ламп:

• МГЛ (металлогалогенных);
• натриевых;
• ртутных.

Металлогалогенные газоразрядные светильники содержат пары ртути и металлов. Давление высокое, свечение мощное и яркое. Колба из боросиликатного стекла отсекает ультрафиолетовые лучи. В моделях, используемых в промышленности, колба может отсутствовать. Мощность 70-2000 ватт, цоколь один или два.

Цвет близок к белому, но с оттенками, зависящими о наполнения:

• натрий желтый;
• таллий зеленый;
• индий голубой.

Доступны модели, в которых 90% белого цвета, и лампочки для подсветки аквариумов и парников с особым спектром. Для человека эти приборы более благоприятны, чем люминесцентные и натриевые.

Натриевые модели отличаются высокой светоотдачей компактными размерами. Срок службы от 25-и тыс. часов, спад потока света 10-20%. Некоторые производители к натриевым соединениям добавляют ксенон, что позволяет получить белое свечение. Модели с высокой мощностью монтируются в основном вне помещений. Из Европы поставляются лампочки с мощностью до 35 Вт, предназначенные для жилых помещений.

Принцип работы газоразрядной лампы

При проверке производительности лампы нужно соблюдать некоторые рекомендации:

1. Не спешите вставлять новую модель на место испортившейся, нужно убедиться, что дроссель не замкнут, в противном случае могут сгореть сразу несколько деталей.
2. Используйте при установке сначала диод с целыми спиралями, но не рабочую, в которой ранее мигал либо светился газ. Если спирали останутся в порядке, то можно устанавливать и вкручивать новую модель, если же сгорят, то стоит изменять сам дроссель.
3. Если нужен дополнительный ремонт, то начинать нужно со стартера, который выходит из строя чаще других составных конструкции лампы.
4. Что нужно помнить? Нужно знать, что проверить и стартер, и дроссель индивидуально без использования специализированных устройств – почти нереально.

Чем отличаются светодиодные светильники?

1. Высокий показатель экономии энергии и электричества.
2. Экологически чистые составляющие, не нуждаются в особой утилизации либо уходе.
3. Срок эксплуатации при непрерывной работе равен 40–60 тысяч часов.
4. Поток света нормализован во всём диапазоне питающегося напряжения от 170 до 264В, при этом показателей освещённости не меняется.
5. Быстрое разогревание и включение.
6. Не имеет в составе ртути.
7. Нет пусковых токов.
8. Хорошая цветопередача.
9. Есть возможность самостоятельно регулировать мощность.

Плюсы и минусы изделий

К преимуществам газоразрядных источников света относят:

• компактные размеры;
• высокую эффективность;
• экономичность;
• хорошую подачу и стабильность света;
• устойчивость к отрицательным воздействиям среды;
• долгий срок эксплуатации.

При выборе учитываются и недостатки:

• высокие цены;
• дополнение пускорегулирующей аппаратурой;
• длительность периода для выхода в режим работы;
• наличие в колбах токсичных веществ;
• мерцание и шум;
• непривычный неравномерный спектр излучения.

Достоинств все же больше, чем недостатков. Цена полностью компенсируется экономичностью и длительным сроком службы.

Вывод

Несмотря на все свои достоинства и недостатки, газоразрядные лампы еще долгое время не выйдут из обихода. Особенно они незаменимы там, где требуется спектр приближенный к солнечному. Для мощных осветителей – это пока универсальный вариант, так соотношение всех характеристик и цены отличает их от иных типов освещения.

Устройство и схема подключения лампы ДРВ 250

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.

Плюсы и минусы ламп ДРВ

В целом достоинства и недостатки ДРВ объясняются их конструктивными особенностями, присущим газоразрядным приборам.

• Совместимость со светильниками для ламп накаливания. Не требует ПРА.
• Теплое белое свечение, более приятное для глаз.
• Более качественная цветопередача.
• Низкая цена.
• Энергоэффективность.

• Долгий розжиг – от трех до семи минут.
• Наличие ртути.
• Низкий световой поток.
• Недолговечность.
• Сложности утилизации. Ртутные лампы утилизируются исключительно сертифицированными компаниями.
• Скорое снятие с производства и возможный запрет эксплуатации. Согласно положениям Минаматской Конвенции в 2020 году ртутьсодержащие приборы должны быть выведены из эксплуатации. Соответственно придется искать альтернативу. Единственный достойный вариант – светодиодное освещение.
• Моральное устаревание.
• Работа на постоянном токе невозможна.
• Люминофор подвержен деградации.

В домашних условиях такие источники света не нашли применения. Этому не способствует ни качество света, ни длительное время выхода на рабочий режим.

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

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.

Достоинства ламп ДРИ

Помимо компактных люминесцентных ламп большим спросом у потребителей пользуются лампы ДРИ. Это металогалогенные осветительные приборы, которые также известны под названием МГЛ. Они применяются в качестве замены ламп накаливания и натриевых ламп, поскольку отличаются рядом более высоких качественных характеристик.

Особенности конструкции МГЛ требуют наличия специальной горелки. Если раньше единственным вариантом были кварцевые горелки, которые спустя какое-то время работы затемнялись, вступая в реакцию с рабочими веществами, сегодня львиная доля МГЛ выпускается с керамическими горелками, которые более устойчивы к износу. Другое достоинство ртутных газоразрядных металогалогенных ламп – шарообразная форма горелки, которая препятствует спаду светоотдачи. Высокая светоотдача – одно из главных преимуществ приборов данного типа. В среднем она составляет 70-95 Лм/Вт, однако встречаются источники света с более высокими показателями.

Привлекательность газоразрядных ламп продиктована и их высокой мощностью, которая может достигать 3500 Вт, однако такие источники света требуют особых условий, например, напряжения в сети 380 В. Для большинства потребителей таких ламп оптимальной по соотношению мощность- светоотдача выступают лампы ДРИ 250. Их излучения достаточно для освещения больших площадей, при этом достигается экономия электроэнергии, к тому же отпадает необходимость в дополнительных источниках света, поскольку газоразрядные осветительные приборы способны заменить несколько ламп накаливания или люминесцентных ламп.

Высокий срок службы – достаточно спорное достоинство. В среднем он составляет 8-10 тысяч часов, что по сравнению с лампами накаливания действительно внушительный показатель. Импортные лампы могут служить в течение 15-20 тысяч часов, однако у тех же КЛЛ показатели мало чем отличаются, а светодиодные лампы и вовсе могут служить до 100 тысяч часов.

Также стоит отметить высокую цветопередачу, стабильное излучение света на протяжении всего срока службы и другие многочисленные достоинства ламп. Приобрести лампы ДРИ, а также ДРВ, ДРЛ, КЛЛ, светодиодные, галогенные и другие виды ламп можно в — у официального поставщика продукции . Партнерство с официальным дилером производителя гарантирует доступные цены, высокое качество товаров, защиту от подделок и грамотные консультации специалистов.

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.

Емкость конденсатора подбирается согласно следующей таблицы:

Мощность источника освещения

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.

ДРЛ и ДРВ лампы – это распространенная разновидность газоразрядных ртутных ламп. Они применяются для уличного и внутреннего освещения. Оба типа внешне почти не отличаются, особенно в выключенном состоянии. Это весьма эффективные в плане экономии энергии источники света, у которых наблюдается показатель свечения в пределах 30 лм/Вт. Это довольно много, но более современные разновидности лампочек могут иметь отдачу в 50 лм/Вт. Такое осветительное оборудование выпускают многие бренды имеющие мировое имя. При этом нужно отметить, что по причине содержания в лампах ртути, они запрещены во многих странах, поэтому постепенно количество ДРЛ и ДРВ уменьшается.

Как устроены ДРЛ и ДРВ лампы

При беглом взгляде на эти осветительные устройства можно найти некоторые сходства с обыкновенными лампами накаливания с цоколем Е27. Однако газоразрядные лампы имеют окрашенное в белый цвет стекло, с прозрачным участком непосредственно перед цоколем. Именно по причине непрозрачности нельзя увидеть, что внутри такие приборы имеют специфическое строение.

Устройство и принцип горения ДРЛ ламп

ДРЛ (Дуговая Ртутная Люминофорная) лампа. Ее конструкция предусматривает:

1 — Резьбовой цоколь 2 — Резистор 3 — Молибденовая фольга 4 — Зажигатель (вспомогательный) 5 — Несущая рамка 6 — Внешняя колба 7 — Сжатый спай 8 — Ртутная кварцевая лампа дугового разряда 9 — Азотный заполнитель 10 — Вольфрамовый электрод (основной) 11 — Свинцовые проволоки

Цоколь имеет стандартную конструкцию, как у подавляющего большинства бытовых лампочек применяемых в люстрах и фонарях. Он занимается приемом электроэнергии, передаваемой на его поверхность. В нем имеется две точки для приема. Один электрод располагается в центре, а боковая часть цоколя служит вторым электродом. Цоколь по резьбе вкручивается в патрон светильника.

Основным рабочим элементом лампы является кварцевая горелка. По ее сторонам располагается пара электродов. Один основной, а второй вспомогательный. Они расположены во внутренней кварцевой колбе, заполненной аргоном и парами ртути.

Стеклянная колба располагается поверх кварцевой. Для заполнения пространства в нее закачивается газ азот. Изнутри колба окрашена белым люминофором, поэтому она и не прозрачная.

Принцип работы таких ламп более сложный, чем у лампочек накаливания. При подаче электроэнергии на располагающиеся рядом электроды происходит создание тлеющего разряда. Это вызывает пробой энергии между ними. В результате тлеющий разряд перерастает в дуговой. Он создает в лампе голубое или фиолетовое излучение. Оно провоцирует яркое свечение люминофора, которым окрашивается изнутри стеклянная колба. Сам люминофор издает красноватый свет. В результате смешивания оттенков красного, голубого, фиолетового и создается яркий практически белый цвет.

Изначально лампа выдает небольшое количество света, и постепенно увеличивает свою эффективность. Спустя 10-15 минут с момента включения достигается максимальная яркость, скорость зависит от внешней температуры.

Колебания тока очень влияют на эффективность свечения ДРЛ. Даже при скачках электрического напряжения в пределах до 15% падения яркости могут составлять 30%. Если напряжение снизится до отметки 80%, то лампа погаснет.

Большим недостатком таких лампочек является их сильный нагрев. В результате возможно перегорание изоляции на проводе. Поэтому с этим при подключении нужно использовать только специализированный термостойкие патроны и кабель. В самой лампочке при работе сильно возрастает давление. В связи с этим после ее отключения нужно подождать, пока колба полностью остынет. Если включать повторно горячую лампочку, то она просто не зажжется.

Использование лампы ДРЛ подразумевает обязательное применение пускорегулирующей аппаратуры. В качестве нее обычно используется дроссель. Он ограничивает ток, который подается для питания лампы. Дроссель соответствует мощности осветительного прибора и направляет на него оптимальный объем энергии, чтобы минимизировать перегрев и предотвратить некомфортное освещение. Если при включении лампы не применять пускорегулирующий аппарат, то лампа почти мгновенно выйдет из строя.

Что представляет собой устройство ДРЛ

Лампы ДРЛ известны достаточно давно и не собираются уступать свою нишу другим источникам света. Они постоянно совершенствуются, но основные элементы устройства остаются одними и теми же, что обеспечивается физическим смыслом работы ДРЛ-ламп.

Устройство лампы ДРЛ 400.

Расшифровка сокращения лампы ДРЛ — дуговые ртутные лампы. Они относятся к газоразрядным светильникам. Внешне они похожи на обычную лампу накаливания, только с непрозрачной и слегка вытянутой колбой. Делают её из тонкого, но термически стойкого стекла. С одной стороны колба имеет резьбу разных стандартов для применения в классических патронах — это типоразмеры e40 и e27. E14 почти не встречаются, потому что данный цоколь используется в быту, световые источники ДРЛ почти никогда в нём не применяют.

На внутреннюю поверхность колбы-оболочки наносят люминофорное покрытие. Это помогает ультрафиолетовому излучению, возникающему при работе газовой дуги, смешиваться с другими цветовыми спектрами, давая в результате белый свет, похожий на дневной.

Внутри колбы установлены электроды. Их должно быть не меньше двух, чтобы между ними возник электрический разряд. Сейчас в ходу лампы с двумя парами электродов — основной и дополнительной. Такая схема реализована, к примеру, в лампе ДРЛ 700. Использование четырёх электродов содействует более плавному и гарантированному поджигу лампы дрл. Электроды герметично запаяны внутри трубки из кварцевого стекла, где и происходит процесс горения газовой дуги. Именно поэтому эту часть называют горелкой. Полость трубки заполнена под большим давлением инертным газом, чаще всего это аргон, а также небольшим количеством жидкой ртути.

На пути к одному из электродов установлен регулировочный резистор, который ограничивает максимальную величину подаваемого на электроды тока. Он необходим потому, что в процессе образования дуги напряжение на электродах вырастает, и нужно задать его верхний предел.

Достоинства и недостатки

Ртутные газоразрядные лампы — это электрический источник света, один из разновидностей газоразрядных моделей. Их работа основывается на прохождении электрического разряда через газообразную среду.

Важно! Для обозначения источников света подобного типа применяется термин «разрядная лампа» или РЛ.

Ртутные лампы делятся на:

1. ДРВ (расшифровка — дуговые ртутно-вольфрамовые);
2. ДРЛ (или дуговые ртутные люминофорные).

К достоинствам ламп прямого включения ДРВ относятся:

• Удобство подключения, использования и замены: они могут работать от сети переменного тока в 220 В и не нуждаются в пускорегулирующей аппаратуре;
• При разогревании увеличивается сопротивление и стабилизирует напряжение сети — даже при низком напряжении свет будет стабильным;
• Они могут работать от разных источников питания;

Принцип работы и схема подключения лампы ДРВ

При подаче напряжения на цоколь в горелке образуется тлеющий разряд, по мере прогрева он переходит в дуговой. Наличие ртути облегчает ионизацию газа. В выключенном холодном состоянии ртуть находится в виде капли, либо распределена по стенкам трубки. При разряде испускается ультрафиолетовое излучение, воздействие которого вызывает свечение люминофорного покрытия. Наличие спирали снижает эффективность разрядной трубки почти в два раза. Горелка изготавливается из кварцевого стекла либо специальной керамики. Она должна выдерживать высокие температуры и максимально пропускать УФ-излучение.

Таким образом, свет испускается и вольфрамовой спиралью, и люминофором. Может показаться, что световой поток будет больше за счет испускания света еще и нитью, чем у лам ДРЛ, однако это не так. Нити накала требуется большая мощность, а это препятствует большому световому потоку горелки. Если нить находится в обрыве, то данный экземпляр выводят из эксплуатации. Хотя находятся умельцы, которые используют только разрядную трубку. Категорически не рекомендуем поступать таким образом.

Так как в лампе уже есть балласт (он же и токоограничитель), то для запуска ДРВ-светильника не требуется никакой пускорегулирующей аппаратуры (бездросcельная лампа). Это лампы «прямого включения». Все они рассчитаны на рабочее напряжение 220В при частоте переменного тока 50 Гц, и питаются от осветительной сети напрямую. Дроссель не требуется, следовательно, они полностью могут использоваться вместо обычных ламп накаливания.

Технические характеристики ламп ДРВ и ДРЛ

На рынке представлены модели различной мощности: 160 Вт, 250, 500, изредка можно найти 700 и 1000 Вт.

Ниже представлены техническое описание на лампы ДРВ 250 (их используют для искусственного освещения теплиц):

• Длина лампы составляет 22,5 см, диаметр — 9,1 см;
• Срок эксплуатации — 3000 часов (в среднем);
• Световой поток — 4700 лм;
• Уровень световой отдачи — 18,8 лм/Вт;
• Напряжение равняется 220 Вт;
• Номинальный уровень мощности — 250 Вт;
• Вставлен цоколь типа Е40.

Другие модели будут иметь иные характеристики.

Принцип работы

Принцип работы газоразрядных светильников немного сложнее, чем у лампочек накаливания.

1. При подаче тока напряжение передается на токоведущие части цоколя;
2. Затем по цепи энергия проходит на электроды, расположенные в горелке, между ними появляется тлеющий разряд. Начинают накапливаться ионы и свободные электроны на поверхности;
3. По мере накопления ионов и электронов начинает нагреваться внутреннее пространство горелки, ртуть испаряется. Разряд происходит из тлеющего состояния в дуговое, которое создает излучение голубого или фиолетового цвета;
4. Это свечение провоцирует свечение люминофора, который создает красноватый свет. При смешивании всех цветов получается белый.

Чем больше паров ртути испаряется, тем сильнее увеличивается яркость разряда. В среднем на разгорание ДРЛ требуется 4-5 минут, ДРВ же загораются практически сразу.

Важно! Чем выше температура воздуха, тем меньше времени потребуется.

ДРВ и ДЛР лампа — что лучше выбрать

ДЛР расшифровывается как «Дуговая ртутная люминесцентная лампа». Активным светящим элементом в ней является электрическая дуга, возникающая между 2 электродами и работающая в парах ртути.

Лампа ДРВ — это ртутная вольфрамовая лампочка, которая работает без дросселя. Выглядит как комбинация горелки ДРЛ и вольфрамовой нити накаливания, последняя выполняет функцию индукционного пускорегулирующего аппарата.

Несмотря на схожесть ДРЛ и ДРВ, разница между ними все же имеется:

• Для розжига ДРЛ требуется пускорегулирующий аппарат, для ДРВ он не нужен (это бездроссельная лампочка);
• Световой поток у ДРВ ниже на 40-50%, чем у ДРЛ, но он включается сразу, а не разогревается несколько минут;
• Срок службы ДРЛ больше, чем у ДРВ, поскольку вольфрамовая нить разрушается довольно быстро;
• Многие пользователи отмечают также, что лампочки ДРВ более энергозатратны.

Особенности конструкции ламп ДРЛ

Стандартное устройство состоит из цоколя с резьбой и стеклянной матовой колбы, за которой скрывается горелка. Трубчатая горелка наполнена инертным газом и ртутью. Раньше лампы ДРЛ включали 2 электрода, из-за чего запуск осветительного прибора происходил при помощи дополнительного устройства.

Проблема решилась, когда к конструкции добавили еще 2 электрода. Четырехэлектродные лампочки запускаются с помощью дросселя, что ускорило их зажигание, стабилизировало работу. Рассмотрим подробнее конструкцию ламп.

• Цоколь. Резьбовой элемент играет роль посредника между электрической сетью и электродами. Он принимает электрическую энергию через резьбовой и точечный элемент патрона, а затем переносит ее на электроды горелки.
• Ртутно-кварцевая горелка. Представляет собой стеклянную трубку, заполненную аргоном и малым количеством ртути. С двух сторон горелки размещено по 2 электрода. Они принимают электрическую энергию от цоколя, передают к горелке, за счет чего она вспыхивает ярким светом.
• Стеклянная колба. Внешняя часть защищает устройство, выполняет функцию светорассеивателя. Внутреннее пространство заполнено инертным газом, куда заведены электрические проводники, ограничители сопротивления, а по центру размещена горелка. Изнутри поверхность колбы покрыта люминофором (сульфидом цинка), который преобразовывает поглощаемую энергию в световое излучение.

Конструкция

Конструкция светильника ДРВ схожа с конструкцией ртутных горелок. Светильники ДРВ и ДРЛ состоят из следующих частей:

1. Цоколь стандартной конструкции. Имеет 2 точки для приема электроэнергии — в центре и сбоку. Сам цоколь вкручивается в патрон и легко меняется при перегорании;
2. Кварцевая горелка в виде трубки. Это основной элемент светильники. По обе стороны располагаются 2 электрона — основной и вспомогательный, сама колба заполнена аргоном и парами ртути;
3. Стеклянная колба. Она «надевается» сверху и заполняется азотом, изнутри окрашена люминофором белого цвета, из-за чего лампочка непрозрачная.

Утилизация ламп ртутного типа

Отработавшие ресурс и бракованные лампы ртутного типа относятся к отходам первого класса опасности. Они в обязательном порядке подлежат утилизации с помощью специального оборудования. В процессе переработки может применяться один из четырех способов:

• амальгамирование;
• термическая обработка;
• обжиг при высокой температуре;
• химический или металлургический способ.

Все методы утилизации направлены на отделение и выведение в осадок паров ртути, ее возгонки с последующим выжиганием органических компонентов. Конечными продуктами переработки ламп ДРВ и ДРЛ без дросселей являются сулема и сорбент.

Сфера применения

Лампочки ДРВ применяют для освещения больших пространств: улиц, открытых пространств (например, стоянок), промышленных объектов (открытых и закрытых).

ДРЛ применяются для освещения:

1. Улиц и дорог;
2. Скверов, дворов, площадей;
3. Складов, цехов и других больших промышленных помещений;
4. Автомобильных стоянок и заправочных станций.

ДРВ используют в следующих местах:

1. Бульварах, скверах, парках и других городских кварталах;
2. На объектах строительства;
3. Складах и промышленных объектах;
4. ДРВ 25 используют в теплицах, поскольку они дают более красный цвет.

Область применения

Этот источник света был хорош в свое время, однако сейчас есть более эффективные современные решения. Технически, ДВР допустимо применять и для уличного освещения, однако в этом качестве они используются очень редко. Но пока еще они встречаются в парковых зонах, автостоянках, стройплощадках. Это связано с изначальным малым сроком службы. Редкость этих ламп в уличных фонарях также объясняется и неудобством замены на высоте от шести метров.

Чаще их можно встретить внутри помещений. В основном ими освещают производственные площади промышленных объектов и склады.

Благодаря спектру свечения ДРВ-250 могут успешно применяться для досветки растений в тепличных условиях. Это касается только модели ДРВ-250.

Учитывая недостатки этих осветителей и скорое снятие их с производство данная технология освещения утрачивает свою актуальность.

Что такое газоразрядные лампы

Сейчас газоразрядные источники света широко распространены. Они дают освещение улицам, применяются в качестве головного света автомобилей, неоновые вывески – это тоже газоразрядные лампы. Еще они применяются для освещения дома и офисов. Видов и форм таких источников света очень много. Внешне они могут очень сильно отличаться, но их роднят физические принципы работы – разряд между электродами в герметичной колбе.

Устройство и принцип работы газоразрядных ламп.

Любая газоразрядный источник света представляет собой герметичную колбу, внутри которой расположены электроды. Между ними протекает разряд. В зависимости от модификации колба может быть разной формы. Материал зависит от предназначения осветителя. Наполнение также разнообразно.

Между электродами протекает разряд. Напряжения зажигания может быт существенно выше напряжения горения. Поэтому для запуска требуется пускатель. Он может быть примитивный в виде последовательно соединенных стартера и дросселя – катушки индуктивности. Но сейчас все чаще применяют электронный тип пуско-регулирующего аппарата – ЭПРА. Устройство его более сложное, но функции те же самые.

От формы, мощности, материалов изготовления, наличия люминофорного покрытия зависит применение газоразрядных лам. Следует заметить, что они чувствительны к температуре окружающей среды. При пониженных температурах розжиг становится более сложной задачей. Согласно ГОСТам, максимальное время запуска не должно превышать десяти секунд.

Область применения ГРЛ.

ГРЛ – общепринятая аббревиатура, означает газоразрядные лампы.

Все они имеют общие физические принципы, их применение очень разнообразно. Это могут быть всем привычные осветительные лампы дневного освещения, неоновые рекламные вывески, ультрафиолетовые бактерицидные облучатели (иногда их еще называют кварцевыми), облучатели, применяемые в соляриях для загара, и даже мощные корабельные и авиационные прожекторы. Это все ГРЛ. В зависимости от мощности и предназначения используется разная пускорегулирующая аппаратура. Даже спустя более 50 лет с момента появления, они не утратили своих позиций.

Автомобильный ксенон – это тоже ГРЛ.

Их можно даже встретить в мониторах, телевизорах, дисплеях ноутбуков. Они обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов. Хотя надо признать, сейчас все реже.

По энергопотреблению они занимают промежуточное место между тепловыми источниками света и осветительными светодиодами. Характеризуются длительным сроком службы.

Виды газоразрядных ламп.

По давлению различают:

• ГРЛ низкого давления
• ГРЛ высокого давления

Газоразрядные лампы низкого давления.

Люминесцентные лампы (ЛЛ) – предназначены для освещения. Представляют собой трубку, покрытую изнутри люминофорным слоем. На электроды подается импульс высокого напряжения (обычно от шестисот вольт и выше). Электроды разогреваются, между ними возникает тлеющий разряд. Под воздействием разряда начинает излучать свет люминофор. То, что мы видим – это свечение люминофора, а не сам тлеющий разряд. Они работают при низком давлении.

Подробнее о люминесцентных лампах — тут

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) принципиально ничем не отличаются от ЛЛ. Различие только в размерах, форме колбы. Плата с электроникой для запуска, как правило, встроена в сам цоколь. Все направлено на миниатюризацию.

Подробнее об устройстве КЛЛ — тут

Лампы подсветки дисплеев также не имеют принципиальных отличий. Питаются от инвертора.

Индукционные лампы. Этот тип осветителя не имеет никаких электродов в свое колбе. Колба традиционно заполнена инертным газом (аргон) и парами ртути, а стенки покрыты слоем люминофора. Ионизация газа происходит под действие высокочастотного (от 25 кГц) переменного магнитного поля. Сам генератор и колба с газом могут составлять одно целое устройство, но есть и варианты разнесённого изготовления.

Газоразрядные лампы высокого давления.

Существуют и приборы высокого давления. Давление внутри колбы превышает атмосферное.

Дуговые ртутные лампы (сокращенно ДРЛ) ранее применялись для наружного уличного освещения. В настоящее время применяются все реже. На смену им приходят металлогалогеновые и натриевые источники света. Причина – низкая эффективность.

Внешний вид лампы ДРЛ

Дуговые ртутные лампы с йодидами (ДРИ) содержат горелку в виде трубки из плавленого кварцевого стекла. В ней находятся электроды. Сама горелка наполнена аргоном – инертным газом с примесями ртути и йодидов редкоземельных металлов. Может содержать цезий. Сама горелка размещена внутри колбы из жаропрочного стекла. Из колбы выкачан воздух, практически горелка находится в вакууме. Более современные оснащаются горелкой из керамики – она не темнеет. Применяются для освещения больших площадей. Типичные мощности от 250 до 3500 Вт.

Дуговые натриевые трубчатые лампы (ДНаТ) имеют вдвое большую светоотдачу в сравнении с ДРЛ при тех же потребляемых мощностях. Эта разновидность предназначена для уличного освещения. Горелка содержит инертный газ – ксенон и пары ртути и натрия. Эту лампу можно сразу узнать по свечению – свет имеет оранжево-желтый или золотистый оттенок. Отличаются довольно большим временем перехода в выключенное состояние (около 10 минут).

Дуговые ксеноновые трубчатые источники света характеризуются белым ярким светом, спектрально близким к дневному. Мощность лам может достигать 18 кВт. Современные варианты выполнены из кварцевого стекла. Давление может достигать 25 Атм. Электроды изготавливаются из вольфрама, легированного торием. Иногда применяется сапфировое стекло. Такое решение обеспечивает преобладание ультрафиолета в спектре.

Световой поток создается плазмой около отрицательного электрода. Если в состав паров входит ртуть, то свечение возникает возле анода и катода. К этому типу относят и вспышки. Типичный пример – ИФК-120. Их можно опознать по дополнительному третьему электроду. Благодаря своему спектру они отлично подходят для фотодела.

Металлогалогенные газоразрядные лампы (МГЛ) характеризуются компактностью, мощностью и эффективностью. Зачастую применяются в осветительных приборах. Конструктивно представляют собой горелку, помещенную в вакуумную колбу. Горелка изготовлена из керамики, либо кварцевого стекла и заполнена парами ртути и галогенидами металлов. Это необходимо для корректировки спектра. Свет излучается плазмой между электродами в горелке. Мощность может достигать 3.5 кВт. В зависимости от примесей в парах ртути возможен разный цвет светового потока. Обладают хорошей светоотдачей. Сроком эксплуатации может достигать 12 тысяч часов. При этом имеет хорошую цветопередачу. Долго выходит на рабочий режим – около 10 минут.

Газоразрядные лампы, их плюсы и минусы

Освещение – неотъемлемый атрибут современности. Людям ХХІ века уже тяжело себе представить мир без освещения улиц, домов, офисов. Осветительные приборы присутствуют во всех сферах жизнедеятельности человека. Из всего разнообразия источников света многие люди отдают предпочтение газоразрядным лампам. В статье расскажем о принципах их работы, плюсах и минусах.

Газоразрядная лампа считается световым источником, источающим энергию, которую улавливает человеческий глаз. Основой конструкции является стеклянная колба, в нее закачивают газ или испарения металлов. Изделие оснащено электродами, расположенными по краям колбы.

Устройство лампочки

Электрический разряд активирует всю систему, проходя сквозь колбу. Активация происходит с помощью электрода, размещенного в центре конструкции и токоограничительного резистора под ним. Электрический разряд, проходя через колбу, способствует формированию свечения. Лампа также оснащена цоколем, он подходит для разных светильников, обеспечивает домашнее/уличное освещение.

Работоспособность лампы обеспечивает ионизация газа, находящегося внутри изделия. Конструкцию делают с инертными газами:

1. С неоном.
2. Криптоном.
3. Аргоном.
4. Ксеноном.
5. Другими газовыми примесями.

Встречаются осветительные приборы с дополнительными газами в составе. Такие модели могут быть натриевыми или ртутными.

Разновидности лампочек

Газоразрядные лампы имеют отдельные разновидности.

По происхождению светового луча лампы бывают:

1. Люминесцентными. Люминофор, покрывающий изделие, возбуждает газовый заряд, формирует световой луч.
2. Газосветными. Свет активирует газовый разряд.
3. Электродосветными. Газовый разряд активирует электроды, в результате формируется свечение.

По параметрам давления газоразрядные лампы бывают:

1. С высоким давлением.
2. С низким давлением.

Срок эксплуатации газоразрядного изделия – от 3 тыс. до 20 тыс. часов. Их помещают в закрытые светильники с предохранительным экраном. Они подходят для магазина, витрин, офисов, общественных мест, декоративного наружного освещения. Из газоразрядных конструкций делают профессиональное световое оборудование, используемое в кино, театре. Лампы с газовым разрядом устанавливают в автомобильные фары и фонари для аквалангистов.

Плюсы

Газоразрядные лампы обладают рядом достоинств. Их применяют из-за:

• Значительной светоотдачи, даже при установке в непрозрачные плафоны.
• Схожести с естественным спектром излучения.
• Разнообразия световых оттенков.
• Рассеянного света.
• Длительного эксплуатационного срока (при хорошем электропитании, балласте, наличии ограничителя для включения/выключения).
• Высокой устойчивости к внешним факторам (поэтому чаще всего используются в уличном освещении).
• Экономичности (предотвращают затраты на дорогостоящие детали к осветительному оборудованию).

Наибольший световой КПД имеют ртутные конструкции, у них долгий срок эксплуатации, они компактны, ими легко регулировать световой поток.

Отличительное строение газоразрядных лампочек расширяет область их применения. Ими освещают города/села, подсвечивают скверы, парки, наружную рекламу, рекламные щиты. Такие установки подходят для подсветки магазина, производственной территории, торговой площадки, общественного помещения. Газоразрядные осветительные приборы подходят для подсветки здания, пешеходной дорожки.

Газоразрядные лампочки широко применяются в автомобильном производстве. Для освещения транспортного средства используют конструкцию с высоким уровнем яркости (неоновую). Для заполнения фар применяется газообразная смесь с металлогаллоидными солями и ксеноном.

Минусы

Из недостатков газоразрядных установок выделяют:

• Недешевую цену.
• Крупные габариты.
• Работает на определенном напряжении.
• Деградацию люминофора – она меняет спектр, уменьшает светоотдачу, понижает коэффициент полезного действия.
• Риск химического заражения (люминесцентные лампы заряжены ртутью от 9 мг до 1 г).
• Высокую восприимчивость к нестабильному напряжению.
• Присутствие ядовитых ингредиентов, что усложняет утилизацию продукта.
• Отсутствие возможности регулировки ламп с разным напряжением.
• Систематическое мигание, жужжание во время работы.
• Необходимость в дополнительном приспособлении для запуска изделия – пускорегулировочной установки.
• Скачкообразный световой диапазон, вызывающий раздражение зрения, искажающий цветовую палитру предметов при освещении.

Ртуть, содержащаяся в газоразрядных лампах и обеспечивающая формирование свечения, является токсичным элементом. При нарушении герметичности лампы важно не подвергнуться воздействию ртутных паров. Для этого проводят санитарную обработку и стерилизацию помещения. При неправильной утилизации ртутного изделия загрязняется окружающая среда – из-за массового скопления ламп на свалке земля и вода заражаются ртутью.

Вывод

Газоразрядные лампочки чаще используются для наружного и автомобильного освещения. Они подходят для больших площадей, улучшают освещение, снижают энергопотребление на 50-80%. Такие изделия освещают рабочие места, световую рекламу, подсвечивают фасады. Применение люминесцентных лампочек подходит для общественных мест вроде школы, офиса, больницы, банка. Для домашнего использования рекомендовано приобретать более безопасные лампы.