Для освещения улиц, цехов промышленных предприятий и других объектов, не требующих высокого качества цветопередачи, применяются ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ.
В отличие от люминесцентных ламп, где давление паров ртути составляло доли миллиметров ртутного столба, в ртутных лампах ДРЛ используется газовый разряд в парах ртути при давлениях, намного превышающих атмосферное. Такие лампы представляют собой толстостенную кварцевую трубку (горелку) с двумя или более электродами, вмонтированную во внешнюю колбу из термостойкого стекла, стенки которой изнутри покрыты люминофором. Внутри горелки находятся дозированная капелька ртути и газ apгoн, в торцы ее впаяны вольфрамовые электроды. Apгон облегчает зажигание разряда в холодной трубке, и после зажигания разряда начинается процесс испарения ртути, которая переходит в парообразное состояние. При установлении дугового разряда между рабочими электродами плотность и температура паров ртути по диаметру трубки будет неодинаковой, по оси трубки температура будет максимальной. Благодаря этому плотность тока в центре трубки максимальна, и разряд имеет вид светящегося шнура, расположенного по оси трубки.
С повышением давления паров ртути меняется характер спектра, излучаемого газовым разрядом, чем выше давление, тем больше яркость сплошного фона. В связи с изменением спектра излучения меняется цветность света, создаваемого ртутной лампой от синезеленой при низких давлениях до белой при высоких давлениях, Применение ламп ДРЛ для освещения оказалось возможным в результате получения температуростойких люминофоров, при помощи которых удалось исправить цветность излучения ртутного разряда. Дело в том, что цветность излучения разряда в парах ртути, дающего интенсивный свет синеватого оттенка, делает невозможным правильное восприятие цветовых оттенков: лица людей становятся мертвеннобледными, губы синевато-серыми, краски окружающих предметов искажаются. Поэтому ртутные лампы без люминофора считают практически малопригодными для освещения даже в тех случаях, когда к цветопередаче не предъявляются высокие требования например при освещении улиц. От этого недостатка удалось избавиться при помощи люминофора, который наносится на внутреннюю поверхность внешней колбы лампы ДРЛ. Колба эта имеет форму, обеспечивающую при работе лампы одинаковую температуру всей поверхности, покрытой люминофором. Люминофор хорошо поглощает невидимое ультрафиолетовое излучение, проходящее через кварцевые стенки трубки, и преобразует eгo в оранжевокрасное видимое излучение, исправляя тем самым цветность излучения лампы. При этом видимое излучение ртутного разряда люминофор почти не поглощает.
Ртутные лампы ДРЛ выпускаются двух модификаций: двухэлектродные и четырех электродные. В двухэлектродных лампах ДРЛ кварцевая горелка снабжена двумя рабочими электродами. Напряжение зажигания этих ламп во много раз превышает напряжение питающей сети. Они зажигаются при приложении к их электродам импульсного напряжения в несколько киловольт. Под действием этоrо импульса напряжения происходит электрический пробой между электродами apгон облегчает дальнейшее развитие разряда. После возникновения устойчивого разряда в apгоне за счет выделяемого в разряде тепла начинается процесс испарения ртути. Напряжение зажигания снижается, и в лампе устанавливается основной заряд. Существенный недостаток этих ламп состоит в том, что напряжение их зажигания в несколько раз превышает рабочее напряжение сети.
Для включения двухэлектродной лампы требуется сложный пускорегулирующий аппарат, состоящий из реактора, селенового выпрямителя, разрядника, конденсатора и резистора.
Дуговая ртутная люминесцентная лампа типа ДРЛ с исправленной цветностью.
а) двухэлектродная лампа; б) четырех электродная лампа; 1) ртутная
кварцевая трубка; 2) внешняя колба; 3) люминофор; 4) резьбовой цоколь;
5) рабочие электроды; 6) зажигающие электроды; 7) резисторы.
Двухэлектродная лампа (рис. 1, а) представляет собой прямую кварцевую трубку (горелку), вмонтированную в наружную стеклянную колбу из термостойкого стекла, покрытую изнутри слоем люминофора. Внутри горелки находится дозированная капля ртути и газ apгон, в торцы ее впаяны вольфрамовые электроды.
Схемы включения ламп типа ДРЛ.
а) схема двухэлектродной лампы; б) схема четырех электродной лампы с
реактором; в) схема четырех электродной лампы с автотрансформатором;
Л — лампа типа ДРЛ; Р — реактор; Wд — дополнительная обмотка реактора
(обмотка зажигания); РЗ — разрядник; В - селеновый выпрямитель; R - резистор;
С - конденсатор; Ат - автотрансформатор.
При подаче напряжения на лампу (рис. 2, а) конденсатор С заряжается через селеновый выпрямитель В и ограничивающий резистор R. Когда заряд достигает напряжения зажигания разрядника (180-200 В), конденсатор разряжается через разрядник Р3 на дополнительную обмотку реактора Р (обмотка зажигания), в результате чего на концах основной обмотки балластного реактора индуцируется импульс высокого напряжения, зажигающий лампу Л.
Изоляция проводов, прокладываемых между двухэлектродной лампой ДРЛ и ПРА (пуско-регулирующий аппарат) , должна быть рассчитана на напряжение не ниже 3000 В. Стремление к упрощению ПРА и увеличению надежности работы привело к созданию четырехэлектродных ламп, которые в настоящее время получили большое распространение. Эти лампы конструируются таким образом, чтобы их зажигание происходило при рабочем напряжении сети.
На рис. 1 б) изображена четырех электродная лампа ДРЛ, она отличается от двухэлектродной лампы тем, что имеет дополнительно два зажигающих электрода, расположенных в непосредственной близости от рабочих электродов. Зажигающие электроды через резисторы, размещенные внутри внешней колбы, присоединяются к противоположным рабочим электродам. Внутри горелки находятся дозированная капля ртути и газ apгон. Зажигающие электроды в лампе предназначены для облегчения зажигания лампы. При включении лампы между зажигающими и рабочими электродами возникает тлеющий разряд, обеспечивающий необходимую ионизацию газа.
Разряд устанавливается между рабочими электродами, так как сопротивление газового промежутка меньше сопротивления включенного в цепь зажигающего электрода. Как было указано выше, зажигание четырех электродных ламп может производиться от сетевого напряжения.
Схемы их включения в сеть просты (рис, 2, б), последовательно с лампой включается реактор. В отдельных случаях, когда лампы приходится зажигать при особо низких температурах наружного воздуха, можно применить ПРА с автотрансформатором, обеспечивающим необходимое повышение напряжения питающей сети (рис. 2, в).
Характерной особенностью ламп ДРЛ является то что после включения лампы в сеть и зажигания в ней разряда для установления стационарного режима ее работы, в зависимости от мощности лампы, требуется время от 3 до 10 мин. Этот период можно назвать периодом разжигания лампы. Стационарное состояние наступает при полном испарении ртути, после чего все электрические и световые параметры лампы не изменяются. На длительность пускового периода лампы оказывает влияние температура окружающей среды. При пониженных температурах время пускового периода растет.
Следует учесть, что после отключения лампы повторное ее зажигание не может быть осуществлено до тех пор, пока она не остынет. Это вызвано тем, что у неостывшей лампы давление паров ртути повышено и в силу этого должно быть увеличено напряжение зажигания.
Вполне естественно, что время, необходимое для остывания лампы перед ее повторным зажиганием, зависит от окружающей температуры, это время составляет в среднем от 5 до 8 мин. По этой причине лампы ДРЛ не разрешается использовать для аварийного освещения.
Лампы типа ДРЛ при меняются в производственных помещениях высотой более 6 м, где не требуется правильнoгo различения цветов, для освещения дорог на территориях промышленных предприятий с интенсивным движением людей и транспорта и участков, требующих повышенной освещенности, для освещения улиц, дорог и площадей.
Основные характеристики ламп ДРЛ
Примечания: 1. Цоколь у лампы ДРЛ мощностью 80 и 125 Вт типа
Ц27, у остальных Ц40.
2. Для ламп ДРЛ изготовляются ПРА для включения в сеть 220 В.
Основные электрические, световые и технические характеристики четырехэлектродных и двухэлектродных ламп, а также их размеры приведены в табл.
Пускорегулирующие аппараты для включения четырехэлектродных дамп ДРЛ выпускаются двух основных типов: встроенные и независимые. Первый тип аппарата предназначен для встраивания в закрытые светильники наружного освещения и может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от -25 до +35º С и относительной влажности до 95 %. Второй тип аппарата снабжен защитным кожухом и устанавливается отдельно от светильника и может эксплуатироваться в производственных помещениях с нормальной средой с температурой окружающего воздуха от +5 до +35º С и относительной влажностью до 75%. Технические характеристики ПРА для двух- и четырехэлектродных ламп ДРЛ приведены в табл.
Основные технические характеристики ПРА
для ламп ДРЛ на напряжение 220 В
Примечания: 1. Обозначения: В — встроенный для установки в светильнике (температура окружающего воздуха от -25 º +35º относительная влажность 95%), Н — независимый для установки отдельно от светильника (температура окружающего воздуха от +5 до +35º,
относительная влажность 75%).
2. Средний коэффициент мощности ПРА для всех ламп 0,5-0,45.
Повышение коэффициента мощности в осветительных сетях с лампами типа ДРЛ.
Коэффициент мощности для ламп ДРЛ с некомпенсированным ПРА составляет в среднем 0,5. В отличии от люминесцентных ламп, где в большинстве случаев ПРА содержит необходимое количество конденсаторов, обеспечивающих доведение коэффициента мощности до требуемого значения, ПРА с лампами ДРЛ, как правило, не имеют конденсаторов для индивидуального повышения коэффициента мощности. Поэтому предусматривают как индивидуальную, так и групповую компенсацию реактивной мощности.
Групповые конденсаторные установки обычно располагают вблизи осветительных пунктов. Схема подключения трехфазного конденсатора к групповой линии дана на рис. 3.
Как видно из схемы, конденсатор подключается в начале групповой линии, питающей светильники, после трехполюсногo автоматического выключателя, установленного на групповом щитке. При этом реактивная мощность в самой группе не компенсируется, и поэтому сечение проводов групповой сети приходится выбирать по току при низком коэффициенте мощности, а ток расцепителя автоматического выключателя должен выбираться с учетом повышенного коэффициента мощности. Это дает возможность почти вдвое уменьшить количество отходящих линии от щитка, а автоматический выключатель использовать для одовременного отключения линии и конденсатора. При монтаже подобных установок не следует присоединять к одному зажиму автоматического выключателя, установленного в распределительном пункт, два провода (один идущий к светильникам, а другой конденсатору) это может вызвать повышенный нагрев зажима и нарушение характеристики расцепителя.
Литература — «Библиотека электромонтера». Выпуск 0530.
Зак Самуил Маркович, Пленсковский Юрий Андреевич. Монтаж светильников с газоразрядными лампами. Третье издание, дополненное
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.
Горелка, которую еще называют трубкой, заполнена аргоном и капелькой ртути. Дополнительные электроды установлены в четырехэлектродных изделиях. Они значительно облегчают процесс зажигания прибора. Само горение ее тоже становится более стабильным.
Цоколь – это конструкция для приема от сети электрической энергии. Он имеет резьбовую и точечную токоведущие части, которые в патроне светильника соединяются с соответствующими контактами и передают энергию на электроды.
Кварцевая горелка – основная часть изделия. Это трубка с электродами. Они бывают основными (2 шт.) и дополнительными (тоже 2 шт.).
Колба из стекла – это внешняя оболочка прибора. Внутри нее вставлена кварцевая горелка с проводниками, идущими от контактов цоколя. Практически все используемые для освещения дуговые ртутные люминесцентные лампы имеют колбу, из которой откачивается воздух и вместо него закачивается азот. В цепь дополнительных электродов включены ограничивающие сопротивления. Внутренняя сторона колбы покрыта слоем люминофора.
Первое устройство этого типа имело 2 электрода. Оно требовало дополнительного пускового устройства. В скором времени его сняли с производства. Для современной четырехэлектродной лампы нужен только дроссель. Процесс ее зажигания выглядит так:
- подается напряжение на близко расположенные электроды;
- между ними возникает тлеющий разряд;
- этот разряд пробивает расстояние, отделяющее основные электроды, между которыми появляется дуговой разряд;
- через 10–15 минут лампа начинает гореть в нормальном режиме.
Время, в течение которого ртутные лампы переходят в нормальный режим горения, зависит от температуры воздуха. При более низких температурах это время увеличивается. Ртутные лампы излучают видимый голубой цвет и довольно мощное излучение в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолетовое излучение вызывает свечение люминофора на внутренних стенках колбы. В результате ртутные лампы светятся ярким белым цветом. Цвет может слегка меняться в зависимости от падения или увеличения сетевого напряжения.
Лампочки во время работы нагреваются до высоких температур. Это требует высокого качества патронов и цоколя изделия. В этом заключается недостаток изделий. Недостатком таких светильников является и то, что газоразрядный прибор обязательно должен хорошо остыть перед новым включением.
Общие сведения о лампах
Устройство лампы ДРЛ рассмотрено. Теперь нужно познакомиться с общими сведениями, которые могут пригодиться. К ним можно отнести некоторые технические характеристики:
- светильники и сами лампы наделены большой устойчивостью к различным атмосферным влияниям и обладают высокой светоотдачей;
- мощность ДРЛ колеблется от 80 до 1 000 Вт;
- срок их службы составляет 10 000 часов.
Недостатком изделий является образование избыточного количества озона в процессе работы. Поэтому в помещении должна присутствовать качественная система вентиляции, способная удалять избыток этого газа.
В маркировке лампы присутствуют сведения о ее мощности. Они обозначаются цифрой, которая стоит после букв. Маркировка бывает следующая:
- ДРЛ 80;
- ДРЛ 125;
- ДРЛ 400;
- ДРЛ 500;
- ДРЛ 700;
- ДРЛ 1 000.
Каждая из них имеет свои собственные характеристики. Например, лампа ДРЛ 250 применяется очень часто. Ее характеристики:
- мощность ее составляет 250 Вт;
- потребляемый ток – 4,5 А;
- цоколь – Е 40;
- световой поток – 13 000 Lm;
- светоотдача – 52 Lm/W;
- цветовая температура – 3 800 К;
- срок горения – 10 000 часов.
Подобные характеристики есть у каждой лампы. На базе ДРЛ в наши дни выпускаются особые изделия, которые имеют название металлогалоидных ламп. В них входят йодиды разных металлов, изменяющие цвет видимого излучения. Они же повышают экономичность работы устройств.
Заключение по теме
Ртутные лампы различного типа давно применяются на производстве и в быту. Они бывают разной мощности, могут излучать видимые лучи различного цвета. Срок службы их очень длительный, достигает 10 тысяч часов. В светильники разного типа вставляется определенная дуговая ртутная лампа с разными цоколями. Ремонт изделий чаще всего ограничивается их заменой, так как износившиеся лампы теряют до 50% излучаемого света. При работе лампы издают жужжащие звуки.
Газоразрядная лампа имеет свои разновидности. ДРВ отличается наличием вольфрамовой нити, которая является одновременно источником света и ограничителем напряжения. Включается она как обыкновенная лампочка, без пусковой аппаратуры. ДРУФ испускают лучи в ультрафиолетовом спектре. ДНаТ 250 – трубчатое изделие с парами натрия. Для запуска необходимо применять специальное оборудование. Используют эти изделия в светильниках, расположенных на улицах, в производственных помещениях, прожекторах.
Разрядные лампы высокого давления
В эту группу ИС входят ртутные лампы высокого давления (ДРЛ), металлогалогенные лампы (ДРИ), натриевые лампы (ДНаТ), ксеноновые лампы (ДКсТ, ДКсШ).
Электрический разряд в парах ртути сопровождается электромагнитными излучениями в видимой области спектра и в области ближнего ультрафиолета не только при низких давлениях паров (что используется в ЛЛ), но и при достаточно высоких давлениях – около 10 5 Па. Такой разряд используется в дуговых ртутных лампах высокого и сверхвысокого давления, которые часто называют лампами высокой интенсивности.
Ртутные лампы высокого и сверхвысокого давления долгое время являлись самой распространенной и многочисленной группой ИС среди РЛ высокого и сверхвысокого давления. Это связано с тем, что при помощи ртутного разряда удается создавать весьма эффективные источники в ультрафиолетовой, видимой и близкой к видимой инфракрасной областях спектра. Эти ИС имеют широкий диапазон номинальных мощностей, продолжительность горения десятки тысяч часов, достаточно компактны, обладают при необходимости весьма высокими яркостями.
Исходя из конструктивных особенностей ртутные лампы высокого (РЛВД) и сверхвысокого давления (РЛСВД) подразделяются на следующие группы:
– РЛВД (типа ДРТ);
– РЛВД с исправленной цветностью (типа ДРЛ и ДРВЭ);
– трубчатые РЛСВД с естественным охлаждением;
– капиллярные РЛСВД с принудительным (воздушным или водяным) охлаждением;
– шаровые РЛСВД с естественным охлаждением.
Большинство типов РЛВД и РЛСВД имеют специфическое применение, и для целей освещения не используется. Так, РЛВД, являясь эффективными источниками ультрафиолетового излучения, применяются в медицине, сельском хозяйстве, измерительной и светокопировальной технике. Областью применения РЛСВД являются лучевые осциллографы, фотолитография, проекционные системы, люминесцентный анализ, т.е. те случаи, когда требуются источники высокой яркости в видимой и близкой к ней ультрафиолетовой областях спектра.
Характерной особенностью разряда в парах ртути под высоким давлением является практически полное отсутствие излучений в красноволновой области спектра. Разряд имеет линейчатый спектр и содержит всего 4 линии в видимой области. Поэтому возникает задача исправления цветности разряда ртутной лампы. Эта задача может быть решена одним из следующих способов:
– использование люминофоров – такие лампы получили название ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная);
– добавление в разрядную трубку излучающих добавок – галогенидов (металлогалогенные лампы типа ДРИ);
– сочетание люминофора с излучающей добавкой (лампы ДРИЛ);
– объединение ртутной лампы с лампой накаливания (лампа ДРВЭ – дуговая ртутно-вольфрамовая эритемная).
Ртутно-вольфрамовые лампы, в которых наряду с ртутной горелкой имеется вольфрамовая спираль, попутно исполняющая роль активного балласта, применяются в облучательных установках для эритемного (покраснение кожи, которое сменяется пигментацией – загаром) освещения людей (например, в соляриях) и животных.
Дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ)
Лампы ДРЛ (рис. 57) представляют собой трубку (горелку) 7 из прозрачного кварцевого стекла, рассчитанную на рабочую температуру около 800 °С и закреплённую при помощи траверсы 3 внутри внешней эллипсообразной колбы 2 (эта форма обеспечивает равномерное распределение температуры). Внутрь трубки после тщательного удаления посторонних газов вводится строго дозированное количество ртути и аргон при давлении 1,5…3 кПа. Аргон служит для облегчения разряда и защиты электродов от распыления в начальной стадии разгорания лампы, так как при комнатной температуре давление паров ртути очень низкое.
По концам горелки впаяны два активированных (покрытых слоем окислов щёлочно-земельных металлов) самокалящихся вольфрамовых электрода 4 и рядом с каждым из них по одному дополнительному – зажигающему электроду 5 длиной 2 мм. Такие лампы называются четырёхэлектродными, в отличие от прежде выпускавшихся двухэлектродных, не имевших зажигающих электродов. Наличие зажигающих электродов обеспечивает зажигание не разогретых ламп при напряжении не ниже 90 % номинального, так как первоначальный разряд возникает между соседними рабочим и зажигающим электродами. Напряжение на электроды подаётся через резьбовой цоколь 1. После возникновения разряда в лампе зажигающие электроды на её работу влияния не оказывают, потому что в их цепь включено токоограничивающее сопротивление 6.
Внешняя колба покрыта изнутри люминофором и заполняется смесью аргона и азота для предотвращения окисления и отвода тепла от горелки. Люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение ртутного разряда высокого давления, составляющее 40 % всего потока излучения, в недостающее излучение в красной части спектра. Качество исправления цветопередачи ламп типа ДРЛ определяется её «красным отношением», т.е. долей светового потока в красной области спектра (600…780 нм) в общем световом потоке лампы. В целом лампы ДРЛ даже с самым большим значением «красного отношения» существенно уступают ЛЛ по цветопередаче. Индекс цветопередачи этих ламп один из самых низких – 40…45.
Лампы ДРЛ включаются в сеть последовательно с балластным дросселем (рис. 58), потери мощности в котором составляют примерно 10 % мощности лампы. Только при низких температурах окружающей среды (ниже –30 °С) необходимо применять импульсное зажигающее устройство (ИЗУ), которое обеспечивает её зажигание при температурах до – 45 °С.
Для зажигания ламп ДРЛ характерно наличие периода разгорания, достигающего пяти-семи минут (рис. 59). В течение этого периода основные характеристики лампы претерпевают изменение вследствие изменения давления паров ртути в горелке – у ламп мощностью 80 Вт давление повышается до 10 6 Па, у ламп 1000 Вт – до 2,5·10 5 Па. В частности, пусковой ток лампы в два раза превышает номинальный.
По той причине, что после отключения лампы ДРЛ давление паров остаётся высоким, зажечь её повторно можно только после остывания через 5…10 минут. Поэтому в сетях аварийного освещения лампы ДРЛ не используются.
Если питающее напряжение исчезнет на полпериода или снизится ниже 90 % от номинального на два периода, лампа погаснет и зажжется вновь, когда остынет.
Пульсация светового потока этих ламп весьма значительна (коэффициент пульсации составляет 63…74 %).
Оптимальным положением лампы является вертикальное. При горизонтальном положении световой поток уменьшается на 2…5 %.
Лампы ДРЛ выпускаются мощностью от 50 до 2000 Вт. Их световая отдача составляет от 40 до 60 лм/Вт.
Средняя продолжительность горения – до 20 000 часов. К концу срока службы световой проток снижается до 60 % от номинального (через 100 часов горения). При изменениях подводимого напряжения в пределах от 90 до 110 % продолжительность горения меняется от 140 до 70 %, а световой поток – от 65 до 130 %.
Важно подчеркнуть, что в последнее время лампы ДРЛ вытесняются другими РЛ, так как уступают им по важнейшим характеристикам.
В условном обозначении ламп типа ДРЛ указывается их мощность, красное отношение (в скобках) и номер разработки, например, ДРЛ400(6)-4, где 6 – доля лучей в красноволновой области спектра.
Дуговые ртутные лампы с излучающими добавками (мгл)
Металлогалогенные лампы (МГЛ) появились в 60-е годы ХХ в. и благодаря своей высокой световой отдаче, приемлемому спектру излучения и достаточно большой мощности являются одним из самых перспективных источников света.
Исправление цветности излучения МГЛ основано на том, что внутрь разрядной трубки вводятся химические соединения, которые позволяют исправить спектральный состав излучения собственно ртутного разряда без использования люминофора. Этому способствует то, что галогениды многих металлов испаряются легче чем сами металлы и не разрушают кварцевое стекло. Поэтому внутрь разрядных колб МГЛ кроме ртути и аргона, как в РЛВД, дополнительно вводятся в виде галоидных соединений (соединений с йодом, бромом, хлором) щелочные (натрий, литий, цезий) и другие агрессивные металлы (кадмий, цинк), которые в чистом виде вызывают весьма быстрое разрушение кварцевого стекла. После зажигания разряда, когда достигается рабочая температура колбы, галогениды частично переходят в парообразное состояние. Попадая в центральную зону разряда с температурой несколько тысяч градусов Кельвина, молекулы галогенидов диссоциируют на галоген и металл. Атомы металла возбуждаются и излучают характерные для них спектры. Диффундируя за пределы разрядного канала и попадая в зону с более низкой температурой вблизи стенок колбы, они воссоединяются в галогениды, которые вновь испаряются. Применение галогенидов резко увеличило число химических элементов вводимых в разрядную трубку и, как итог, позволило создать МГЛ с разнообразными спектрами.
Большинство МГЛ выпускается только с двумя рабочими электродами и не имеет (или имеют один) поджигающих электродов. По этой причине они включаются в сеть через импульсное зажигающее устройство (ИЗУ) и зажигаются импульсом повышенного напряжения, близкого к 2 кВ (рис. 60).
В зависимости от применения различают:
1) МГЛ общего назначения (типа ДРИ);
2) трубчатые и шаровые (типа ДРИШ) МГЛ с улучшенным качеством цветопередачи, применяемые для цветных теле- и киносъёмок;
3) МГЛ для многочисленных специальных применений, в основном технологических, например, для облучения растений.
Металлогалогенные лампы для общего освещения типа ДРИ
Лампы типа ДРИ по конструкции подобны лампам типа ДРЛ с горелками. Внешняя колба в отличие от ламп ДРЛ у большинства типов ламп ДРИ не покрыта люминофором, но иногда применяют стандартные колбы ламп ДРЛ с люминофорным покрытием (типа ДРИЛ).
Положение горения значительно влияет на параметры ламп ДРИ, поэтому некоторые типы МГЛ выпускают в различных модификациях, рассчитанных на разное положение горения (вертикальное и горизонтальное).
Пульсация светового потока ламп ДРИ существенно ниже чем у ламп типа ДРЛ и составляет около 30 %.
Температура окружающей среды оказывает незначительное влияние на процесс зажигания и на работу ламп ДРИ.
При изменении питающего напряжения характеристики ламп ДРИ меняются более заметно, чем у ламп типа ДРЛ: изменение напряжения на каждый процент приводит к изменению светового потока примерно на 2,5 %.
Лампы ДРИ выпускаются мощностью от 125 до 3500 Вт и, учитывая их малый объем, имеют высокую удельную мощность. Световая отдача ламп ДРИ сопоставима со световой отдачей лучших ЛЛ – более 100 лм/Вт и в перспективе должна достичь 120 лм/Вт. Средняя продолжительность горения – 10000…12000 ч. Индекс цветопередачи невысокий, но превышающий аналогичный у ламп ДРЛ – от 45 до 65. В лампах с галогенидами олова и йодидами диспрозия индекс цветопередачи – от 80 до 90.
Часть ламп ДРИ (типа ДРИЗ) выпускается в зеркальных отражающих колбах.
По стоимости лампы ДРИ существенно уступают другим РЛ большой мощности. Цена (2006 г.) ДРИ250 составляет 900 руб., против 115 руб. у ДРЛ250 и 325 руб. у ДНаТ250.
Несмотря на появление альтернативных источников света, лампа ДРЛ по-прежнему остается одним из самых востребованных решений, используемых для освещения производственных помещений и улиц. В этом нет ничего удивительного, если учесть преимущества данного осветительного прибора:
Считалось, что с появлением натриевых альтернатив лампа ДРЛ утратит свои позиции, однако этого не произошло. Хотя бы потому, что ее белый спектр света более естественен для человеческого глаза, чем оранжевый оттенок светового потока натриевых решений.
Что же такое лампа ДРЛ?
Аббревиатура «ДРЛ» расшифровывается очень просто - дуговая ртутная лампа. Иногда добавляют поясняющие термины «люминесцентная» и «высокого давления». Все они отражают одну из особенностей данного решения. В принципе, говоря «ДРЛ», можно особо не переживать, что может быть допущена ошибка в трактовке. Эта аббревиатура давно стала нарицательной, фактически, вторым названием. Кстати, иногда можно увидеть выражение «лампа ДРЛ 250». Здесь число 250 означает потребляемую электрическую мощность. Довольно удобно, так как можно подобрать модель под 
существующую пусковую аппаратуру.
Принцип работы и устройство
Лампа ДРЛ не является чем-то принципиально новым. Принцип генерации невидимого глазом ультрафиолетового излучения в газовой среде при электрическом пробое известен давно и с успехом используется в люминесцентных трубчатых колбах (вспоминаем «экономки» в наших квартирах). Внутри лампы в среде инертного газа с добавлением ртути находится трубка из кварцевого стекла, выдерживающая высокие температуры. При подаче напряжения сначала возникает дуга между двумя близко расположенными электродами (рабочий и зажигательный). При этом начинается процесс ионизации, проводимость промежутка растет и при достижении определенного значения происходит переключение дуги на основной электрод, находящийся с противоположной стороны кварцевой трубки. Зажигательный контакт при этом из процесса выходит, так как подключен через сопротивление, а, значит, ток на нем ограничен.
Основное излучение дуги приходится на ультрафиолетовый диапазон, который преобразуется в видимый свет слоем люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность колбы.
Таким образом, отличие от классической в особом способе разжигания дуги. Дело в том, что для начала ионизации необходим первоначальный пробой газа. Раньше импульсные электронные устройства, способные создать достаточно для пробоя всего промежутка в кварцевой трубке, не обладали достаточной надежностью, поэтому разработчики в 1970 годах пошли на компромисс - разместили в конструкции дополнительные электроды, розжиг между которыми происходил при сетевом напряжении. Предвидя встречный вопрос о том, почему в лампах-трубках разряд, все-таки, создается с помощью дроссельной катушки, ответим - все дело в мощности. Потребление трубчатых решений не превышает 80 Ватт, а ДРЛ не бывает менее 125 Вт (достигая 400). Различие ощутимо.
Схема подключения лампы ДРЛ очень похожа на решение, используемое для розжига трубчатых люминесцентных осветительных приборов. Она включает в себя последовательно присоединенный дроссель (ограничение электрического тока), параллельно включенный конденсатор (устранение помех в сети) и предохранитель.
Лампы ДРЛ и ДРВ являются разновидностью газоразрядных ртутных ламп, используемых для внешнего и внутреннего освещения. Внешне эти два вида электрических устройств, практически не отличаются, но каждый из них имеет свои особенности в характеристиках и работе.
Устройство ламп ДРЛ и ДРВ
1 — Резьбовой цоколь
2 — Резистор
3 — Молибденовая фольга
4 — Зажигатель
5 — Несущая рамка
6 — Внешняя колба
7 — Сжатый спай
8 — Ртутная кварцевая лампа дугового разряда
9 — Азотный заполнитель
10 — Вольфрамовый электрод
11 — Свинцовые проволоки
ДРЛ расшифровывается как дуговая ртутная люминофорная лампа , ДРВ – это дуговые ртутно-вольфрамовые лампы .
Основные составные части ДРЛ :
Цоколь . Этот компонент имеет простую конструкцию и предназначен для принятия из сети электроэнергии, путём соединения контактов патрона с контактами лампы.
Кварцевая горелка . Этот элемент представляет собой кварцевую колбу с парами электродов (2-основных и 2 — вспомогательных) по бокам и является главной рабочей частью прибора. Пространство в колбе наполнено аргоном и капелькой ртути.
Стеклянная колба . Колба является наружной частью ДРЛ . Внутри неё находиться кварцевая колба, к которой подключены электрические проводники от цоколя. Колбу покрывают внутри люминофором и заполняют полностью азотом вместо воздуха. Также в этой части лампы присутствуют 2 ограничивающих сопротивления, которые соединены в одной цепи с дополнительными электродами.
Отличительной чертой ДРВ
от ДРЛ
является её конструктивная особенность – наличие в колбе вольфрамовой спирали. Остальные главные элементы такие же, как и в люминофорной ртутной лампе.
Спираль
— этот элемент, расположенный вместе с горелкой в аргоновой среде в стеклянной колбе устройства. Необходима вольфрамовая нить для выполнения токоограничивающих
функций.
Специфика работы ДРЛ и ДРВ
Горелка обеих ламп обычно выполнена из кварцевого стекла или же из специальной керамики. Она наполнена точными дозами инертных газов мизерной долей ртути.
Напряжение подаётся на ртутные лампы в место между парой электродов размещённых с одного и второго бока горелки. Т.е. между основным и вспомогательным электродом. Газ в данном промежутке, благодаря маленькому расстоянию, при подаче напряжения легко ионизируется, что способствует появлению тлеющего разряда (ТР). Когда на обеих сторонах горелки возникает ТР, ионизация постепенно переходит на зону, расположенную между основными электродами. Тлеющий разряд мгновенно превращается в дуговой и обеспечивает дальнейшее горение лампы.
Стабильность световых качеств ламп после включения наступает через 10 минут. Ток ламп ДРЛ превышает номинальный и ограничивается исключительно сопротивлением пускорегулирующего прибора. После того, как через значение амплитуды переходит напряжение сети, индуктивность всю накопленную энергию отдаёт в нагрузку, при этом на кварцевой горелке напряжение затягивается. В лампах ДРВ подобной подкачки энергии нет из-за отсутствия индуктивного балласта. Ограничителем тока в лампочках этого типа выступает вольфрамовая спираль, сопротивление и мощность которой обусловлены условиями пусковых режимов горелки. Напряжение горелки возрастает вместе с её разгоранием , и постепенно сокращается на спирали. Поэтому свечение внутренней колбы ДРВ примерно на 30% меньше, чем в лампах ДРЛ .
Особенности ламп ДРЛ
Лампы ДРЛ нельзя использовать без пускорегулирующей аппаратуры (ПРА ), в качестве которого можно применять дроссель. Дроссель ограничивает ток, питающий лампу, поэтому он должен всегда соответствовать её мощности. Если ДРЛ включить без дросселя, то она мгновенно сгорит из-за большого тока, прошедшего через неё. После выключения ДРЛ возможность повторного включения появиться только после того, как она полностью остынет.
Вольфрамовые лампы не требуют использования ПРА
, без которой ДРЛ
не могут работать. Также их легко можно устанавливать в осветительные приборы вместо ламп накаливания.
Лампы чувствительны к температуре, поэтому в их конструкции предусмотрена наружная колба. Она является защитой от окружающей среды и горелки. При возникновении разряда внутри, в лампе излучается зелёный и ультрафиолетовый цвет. Благодаря люминофору, которым покрыта внутренняя сторона внешней колбы, ультрафиолет преобразовывается в свечение красного спектра. Комбинирование красного, зелёного и синего излучения формирует белое свечение этих ламп.
О маркировке:
- лампы ДРЛ и ДРВ маркируются просто – это три большие буквы, обозначающие тип лампы и несколько цифр после букв, указывающих на их мощность;
- ДРЛ 400 – дуговая ртутная люминофорная лампа с номинальной мощностью 400 ВТ;
- ДРВ 250 – дуговая ртутная- вольфрамовая лампа с Вт.
Области применения ламп
Ртутные дуговые лампы можно эксплуатировать внутри зданий и на открытых местностях. Лампы на вольфраме чаще используют для освещения внутренних помещений, чем люминофорные осветительные устройства, так как ими можно заменять лампы накаливания в любом светильнике. Но те и другие применяются практически одинаково в одних и тех же сферах для освещения.
Что обычно освещают лампами ДРЛ :
- дороги и улицы;
- площади, скверы;
- автостоянки и автозаправочные станции;
- складские помещения и промышленные цеха.
Что освещают чаще лампами ДРВ :
- городские кварталы;
- бульвары, парки и скверы;
- складские помещения и промышленные цеха;
- автомобильные стоянки и гаражи;
- строительные площадки;
- растения в теплицах (только ДРВ 250).
Явные плюсы и минусы ламп ДРЛ и ДРВ
Достоинства ДРЛ:
- Высокая светоотдача.
- Компактность.
- Длительный срок службы.
- Не нуждаются в импульсных зажигающих устройствах (ИЗУ ).
Недостатки ДРЛ :
- Критичность к скачкам напряжения сети.
- Пульсация светового потока.
- Низкая цветопередача.
Достоинства ДРВ:
- Не нуждаются в ПРА .
- Излучают нежный тепло-белый свет.
- Имеют улучшенную цветопередачу по сравнению с ДРЛ , передавая более полноценное спектральное свечение.
- Вольфрамовая нить способствует стабилизации напряжения питания.
- Возможность установки вместо традиционных лампочек накаливания.
- Более экономична от ламп накаливания.
Недостатки ДРВ :
- Меньший срок службы по сравнению с обычными лампами ДРЛ . Это объясняется недолговечностью вольфрамовой спирали, из-за неё снижается общий ресурс работы ДРВ .
- Меньший КПД от стандартных ртутных ламп.
Лампы ДРВ представляют хороший источник света для бюджетного переоснащения старомодных мощных осветительных приборов. Они способны улучшить показатели старых светильников, снизив энергопотребление и увеличив светоотдачу и спектр излучения. Но с ртутными лампами, какого бы типа они не были, надлежит обращаться достаточно осторожно из-за наличия ртути.