Особенности, схемы подключения и преимущества ламп дрл

Схема подключения лампы ДРЛ через дроссель

Существует множество объектов, где требуются приборы освещения с высокой мощностью свечения. Одновременно они должны быть экономичными, обладать продолжительным сроком эксплуатации. Этим требованиям в полной мере соответствуют лампы ДРЛ. Мощность ламп ДРЛ находится в пределах 50-2000 Вт, для их работы необходима однофазная сеть на 220 В и частотой 50 Гц.

Важнейшей деталью ДРЛ является дроссель, без которого они просто не смогут работать. Дело в том, что в процессе запуска и последующей работы, данные осветительные приборы попадают под влияние непостоянных пусковых токов и сопротивлений. Поэтому для ограничения рабочего тока, осуществляется подключение ДРЛ через дроссель, представляющий собой разнородный балласт в виде . В момент запуска они обладают высоким сопротивлением. При разжигании лампы в газовой среде наступает электрический пробой, приводящий к возникновению дугового разряда.

В процессе зажигания лампы, ионизированный газ под действием дугового разряда теряет свое сопротивление во много раз. По этой причине происходит возрастание тока с одновременным выделением тепла. Если величину тока не ограничить, под его действием мгновенно возникнет перегретая газовая среда. Внутренние детали окажутся поврежденными, и осветительный прибор полностью выйдет из строя. Для предотвращения негативных последствий используется схема подключения лампы ДРЛ вместе с дросселем, создающим необходимое сопротивление.

Подключение лампы ДРЛ через дроссель, подключается последовательно с лампой. Его реактивное сопротивление тесно связано с параметрами катушки индуктивности. То есть, 1 генри индуктивности способен пропустить 1 А тока при напряжении 1 В. Основными характеристиками катушки являются площадь сечения медного проводника и количество его витков, а также материал сердечника и поперечное сечение магнитопровода. Большое значение имеет величина электромагнитного насыщения.

Следует учитывать, что катушка индуктивности обладает и активным сопротивлением. Это необходимо учитывать при расчетах балласта к каждому типу лампочек ДРЛ, поскольку от мощности светильника будут зависеть размеры самого дросселя. Для более правильного подключения дросселя к ДРЛ, следует рассмотреть простейшую схему, обеспечивающую появление тлеющего разряда и его дальнейший переход в электрическую дугу. Такое подключение дает возможность с помощью индуктивности дросселя ограничить рабочий ток в светильнике до нужного значения. В этом случае гарантируется продолжительная устойчивая работа лампы, без их-либо сбоев.

Подобная схема включения лампы ДРЛ считается наиболее простой. В ее состав входит сама лампа и дроссель, соединенные последовательно между собой. Получившаяся цепь подключается к электрической сети 220 В со стандартной частотой 50 Гц. Таким образом, светильники ДРЛ могут без проблем использоваться и в домашних условиях. Дроссель для ламп ДРЛ в данной схеме выполняет функции стабилизатора и корректировщика работы. Его использование позволяет точно ответить на вопрос, почему моргают лампы ДРЛ без дросселя, поскольку именно этот прибор обеспечивает ровный и устойчивый свет. Без него невозможно нормальное подключение и запуск рабочего процесса.

Принцип работы:

Для изготовления горелки используется прозрачный, химически стойкий тугоплавкий материал – обычно кварцевое стекло или специальная керамика. Горелка заполняется точно отмерянными дозами инертных газов. Так же в горелку помещается металлическая ртуть. Светящееся тело РЛВД представляет собой столб дугового электрического разряда.

Оборудованная зажигающими электродами лампа зажигается так. Во время подачи на лампу питающей электроэнергии между расположенными на близком расстоянии основным и зажигающим электродом создается тлеющий разряд. Этому способствует минимальное расстояние между ними, меньшее, чем промежуток между основными электродами, и обладающее более низким напряжением для пробоя этого расстояния. При появлении в полости РТ достаточного количества носителей заряда (свободных электронов и положительных ионов) возникает пробой расстояния между основными электродами. После этого происходит возникновение тлеющего разряда, который практически моментально становится дуговым.

Устойчивость электрических и световых качеств лампы достигается в течении 10-15 мин. после включения. В это время ток лампы значительно превышает номинальный и ограничен только сопротивлением пускорегулирующего аппарата. Длительность пускового режима изменяется зависимо от температуры внешнего окружения – чем ниже температура, тем длительнее он будет.

Электрический разряд в горелке лампы ДРЛ вызывает видимое голубое или фиолетовое излучение, и мощное ультрафиолетовое излучение. Это излучение провоцирует свечение люминофора, который находится на внутренней поверхности стеклянной колбы лампы. Смешиваясь с бело-зеленоватым светом от горелки, красноватое свечение люминофора дает излучение яркого, близкого к белому, цвета.

Колебания напряжения в питающей электросети вызывает соответствующее колебание светового потока. Допустимым отклонением является колебание напряжения в пределах 10 — 15 %, которое сопровождается колебанием светового потока на 25 — 30%. При снижении питающего напряжения ниже, чем до 80% от нормального, лампа может не загореться, а горящая – погаснуть.

При работе лампа может сильно нагреваться

Эта особенность вынуждает использовать в конструкции световых приборов с лампами ДРЛ термостойкие провода, а в патронах – обращать внимание на качество контактов. При нагреве лампы сильно возрастает давление в её горелке, а, следовательно, возрастает и напряжение её пробоя. Вследствие этого напряжения питающей сети может не хватать для зажигания нагретой лампы

Поэтому перед повторным включением лампа должна остыть. Такой эффект дает лампам РЛВД значимый недостаток, так как даже короткий перерыв в электропитании гасит их, а повторное включение возможно лишь после длительной паузы

Вследствие этого напряжения питающей сети может не хватать для зажигания нагретой лампы. Поэтому перед повторным включением лампа должна остыть. Такой эффект дает лампам РЛВД значимый недостаток, так как даже короткий перерыв в электропитании гасит их, а повторное включение возможно лишь после длительной паузы.

Появление в сети реактивной нагрузки имеет, следующие негативные последствия:

Каждому дросселю полагается своя емкость конденсатора. Ни на дросселе , ни на ИЗУ , на схемах включения ламп эти конденсаторы не указаны. Эти конденсаторы подключаются параллельно сети 220 вольт до дросселя и служат для увеличения cos Ф сети, т.е. для компенсации реактивной мощности.

Изначально электромагнитный дроссель имеет очень низкий cos Ф. На корпусе дросселя указывается такой параметр как «лямбда» 0.42(0.44), 0.55 — это современное обозначение cos Ф, т.е. зарубежные электротехники, да и наши в последнее время для светотехнических расчётов ввели новое понятие — «фактор мощности»; его и следует принимать при расчётах как cos Ф. Грубо говоря, КПД дросселя изначально в пределах 50%. Это очень мало, почти 50% потребляемой электроэнергии расходуется зря, приходится платить за ложный ток.

При использовании входного конденсатора (параллельно сети) происходит компенсация емкостью индуктивности дросселя и ток, потребляемый комплектом лампа-дроссель, снижается почти в 2 раза. Считается, что с электромагнитным ПРА можно получить cos Ф, в самом лучшем случае, не более 0.92.

Электронные ПРА дают cos Ф 0.98-0.99, т.е. ток приблизится к току обычной лампы накаливания 250 ватт (если бы такая была). Например, ток потребляемый от сети электромагнитного ПРА с лампой ДНаТ-250 без конденсатора, почти 3А, а с ним — 1.4А. И так далее.

Для получения требуемой емкости конденсаторы можно включать параллельно, например 2 конденсатора по 16 мкф, подключенных параллельно, дают емкость 32 мкф., рабочее напряжение остается тоже — 250 вольт.

Не следует надеяться, что, поставив емкость побольше, Вы получите cos Ф больше 1. Если емкость будет больше, чем надо, лампа начнет мигать, если меньше, то ток потребления снизиться незначительно. То есть повышение емкости конденсаторов приведёт к уменьшению КПД и возникновению резонанса в цепи.

Ниже приведены величины емкостей в МКФ (все конденсаторы должны быть рассчитаны на переменное напряжение ~400V).

Строение лампы

Форма ртутных дуговых лампочек обычно вытянутая. Внешне их можно даже спутать с лампами накаливания. Однако они отличаются друг от друга по конструкции. Основные составные части лампочки ДРЛ:

Баллон из стекла. Присущ всем типам лампочек. Защищает внутренние детали от повреждений.

Металлический резьбовой цоколь. С его помощью лампу вкручивают в плафон осветительного прибора. Общая для всех световых источников деталь.

Устройство ртутной лампы высокого давления

Трубка с ртутными парами. Эта деталь находится внутри баллона. Для её изготовления обычно применяют кварцевое стекло. Ртутные пары внутри трубки испытывают определённое давление. Обычно в процессе производства её наполняют не просто ртутью, а аргоном и небольшим количеством ртути.

Дополнительный угольный резистор, с помощью которого электроды и катоды подключаются друг к другу.

Схема ДРЛ лампы для уличного освещения

Такова стандартная схема устройства ртутной лампочки. Однако каждая деталь требует более полного описания. Это поможет понять принцип работы всего приспособления. Остановимся подробнее на некоторых конструктивных элементах:

Контактный цоколь. Его конструкция довольно проста. Он принимает электрическую энергию от сети путём контакта токонесущих составляющих лампочки ДРЛ. Т. е. он проводит ток через её резьбовую и точечную части. Энергия поступает на электроды трубки (кварцевой горелки).

Кварцевая горелка. Главная деталь всей конструкции. Это и есть кварцевая колба с четырьмя электродами (по два справа и слева). Половина электродов выполняет основную функцию, а половина — дополнительная деталь.

Кварцевая горелка в ртутной лампе

Стеклянная колба. Внешний элемент лампочки ДРЛ. Внутри неё расположена горелка из кварцевого стекла. К трубке от цоколя подведены электропроводники. Из колбы при изготовлении оборудования откачивают воздух и закачивают азот

Также внутри колбы имеются ограничители сопротивления (нужно обратить внимание на цепь добавочных электродов). Также во внутренней части колбы расположен люминофор

Четырехэлектродная ртутная лампа

Подключение лампы ДРЛ без дросселя

Иногда ДРЛ без дросселя может быть запущена с применением специальной технологии. Это делается в тех случаях, когда прибор вышел из строя, а заменить его в данный момент нечем. Вместо дросселя можно использовать обычную лампу накаливания, обладающей такой же мощностью, что и ДРЛ и обеспечивающей необходимое сопротивление. Другой вариант предполагает установку одного или нескольких . Здесь потребуются точные расчеты выдаваемого ими тока, полностью соответствующему необходимому напряжению для работы.

В последнее время появились специальные лампы ДРЛ-250, работающие без дросселя. В их конструкции присутствует спираль определенного типа, выполняющая функции стабилизатора и дополнительно разбавляющая излучаемый световой поток.

Иногда светильник после подключения отказывается работать или работает неправильно. В этом случае лампу нужно протестировать и убедиться в ее работоспособности. Для этого используются омметр или тестер, с помощью которых все обмотки проверяются на разрыв или короткое замыкание. При их обнаружении прибор будет показывать ненормальное значение.

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.

Маркировка

В отечественной практике цифра, идущая после ДРЛ, означает потребляемую мощность в Вт. Затем следует красное отношение: отношение красного потока (от 600 до 780 нм) к общему – выражается в процентах. Через дефис ставится номер разработки. Красное отношение характеризует цветопередачу, хорошими значениями считаются выше десяти.

По международному стандарту IEC 1231 применяется система ILCOS. Это конкуренты немецкой маркировки LBS и общеевропейской ZVEI. На рынке царит полный разброд. Согласно ILCOS:

1. QE обозначает эллипсоидную форму колбы.
2. QR обозначает колбу с внутренним отражающим слоем, грибовидную.
3. QG обозначает сферическую колбу.
4. QB обозначает изделия с встроенным балластом.
5. QBR обозначает изделия с встроенным балластом и отражающим слоем.

У Philips свой взгляд на вещи, а в General Electric не хотят слышать про то и другое. Собственно, лучше ориентироваться на справочники, либо читать информацию на упаковке. Помните, что цоколь бывает стандартным и других размеров. Доля производства ламп ДРЛ непрерывно снижается, поэтому нет смысла изучать сложные обозначения слишком подробно. А учитывая выход на рынок светодиодов, для дома и дачи лучше подыскать нечто современное и постоянно развивающееся. Что касается КПД, спор решится явно не в пользу разрядных ламп, хотя какое-то время они успешно осаждали нить накала.

Что это такое

ДРВ лампочки расшифруются как дуговая ртутная вольфрамовая, они очень известны среди покупателей. Их изготавливают на самых крупных промышленных фабриках.

Размерные варианты

Не опытным людям трудно визуально отличить лампочки ДРВ и ДРЛ. Различия заключаются в их технических особенностях. В конструкции этих лампочек можно увидеть:

• Цоколь. Деталь, которая принимает на себя электроэнергию из сети из-за соединения контактов патрона и лампочки;
• Кварцевый сосуд. Ее необходимо наполнять аргоном с совокупности с каплей ртути, обладает двумя основными и двумя вспомогательных электродами. Будет в роли горелки;
• Стеклянный сосуд. Он будет в роли ёмкости, в которую ставится кварцевый сосуд и цоколь. Внутри колба покрыта люминофором и в нее наливают азот.

Обратите внимание! Внутри вольфрамовой лампочки вместе с кварцевым сосудом помещается спираль из вольфрама. Она будет в роли токоограничивающей детали

Повышенная популярность дуговых ртутных лампочек объясняется экономичностью их применению. В различных новых светильниках или торшерах использую именно такие лампы. Можно сэкономить средства и не тратить их на:

• приобретение новейших и дорогих осветительных приборов;
• монтаж кронштейнов;
• проведение новой разводки.

История

Исторически первыми появились лампы низкого давления, где разряд происходил в парах натрия. Подразумевается не процесс изобретения, но промышленное освоение осветительных приборов. Если говорить, обобщая, коммерческий смысл использовать разрядные лампы для освещения внёс в промышленность Петер Купер Хьюит. И случилось это в 1901 году. С заполнением из ртути лампы показались создателю настолько удачными, что исследователь в новом году организовал компанию при поддержке Джорджа Вестингауза. Предприятия последнего занимались выпуском продукции.

Петер Купер Хьюит и Джордж Вестингауз

Шаг представляется логичным по простой причине, что Джордж Вестингауз вместе с Тесла вёл борьбу за внедрение переменного тока. И радовался каждому дельному изобретению, для работы которого требовался упомянутый род электричества. Натриевая лампа появилась в 1919 году, благодаря усилиям Артура Комптона. Годом позже в конструкцию внесли боросиликатное стекло. Характеризуясь малым коэффициентом температурного расширения, оно превосходно противостояло агрессивной среде паров натрия. Практическое применение ламп на улицах городов относится к началу 30-х годов (в Нидерландах – с 1 июля 1932 года).

Мощность светового потока натриевых ламп составляла 50 лм/Вт, что считалось достойным показателем. Несмотря на специфический жёлто-оранжевый цвет излучения. В СССР освоение натриевых ламп низкого давления не пошло. Ртутные сочли более приемлемыми. Вдобавок, появились натриевые лампы высокого давления. Описанные модели характеризуются некорректной цветопередачей. Сказанное касалось живых объектов и человека. Недостаток сумели частично преодолеть в 1938 году, введя в промышленное производство ртутные лампы низкого давления. Ключевые характеристики:

1. Световая отдача – 85 – 104 лм/Вт.
2. Срок службы – до 60 тыс. часов.
3. Перспективный спектр излучения.

Лампы ДРЛ появились в начале 50-х. Их эксплуатационные характеристики не дотягивают до приведённых выше (отдача 45 – 65 лм/Вт, срок службы 10 – 20 тыс. часов), но приемлемы. Лампы ДРЛ применяются для наружного и внутреннего освещения. Следующим шагом в развитии разрядных ламп стали РЛВИ (высокой интенсивности). Ключевым отличием стал повышенный КПД. В первых образцах показатель уже составлял 100 лм/Вт. Натриевые лампы высокого давления превосходят по показателям модели ДРЛ.

Люминесцентная ртутная разрядная лампа

Устройство лампы ДРЛ 250

ДРЛ — лампа, которая состоит из цоколя, резистора, ограничивающего напряжения, молибденовой фольги, электрода или зажигателя. Также она включает в себя рамку, ванадат иттривую стеклянную колбу, свинцовую проволоку, вольфрамовый электрод, азотный заполнитель, ртутную дуговую лампу и сжатый кварцевый спай. Стоит указать, что в первых моделях присутствовало лишь несколько электродов. Но подобный осветительный прибор плохо прогревался. В итоге нужно было иметь дополнительный пусковой элемент, а именно импульсный вольтаж. Он не позволял источнику работать эффективно и поэтому в скором времени он был заменен на дроссель.

Конструкция светильника

Стеклянная колба

Стеклянная колба является внешней приборной оболочкой. Внутри нее находится горелка кварцевого типа, имеющая проводники, идущие от цокольных контактов. Почти все применяемые осветительные дуговые лампы ртутного и люминесцентного типа обладают колбой, из которой выходит воздух и в которую проникает азот.

Обратите внимание! В цепи дополнительного электрода находятся ограничивающие проводниковые сопротивления. Внутренняя часть колбы имеет люминофорный слой

Стоит указать, что для работы современной лампы необходим только дроссель.

Цоколь

Цоколь является простейшим аппаратом, который принимает электроэнергию от сети благодаря контакту токоведущей лампы и контактам патрона. Полученная электроэнергия идет к электродам горелки.

Это конструкция, которая принимает электросеть и обладает резьбовой токоведущей частью. Последние соединяются контактами и осуществляют передачу электроэнергии на электродные элементы.

Горелка

Горелка — главный функциональный элемент в виде кварцевой колбы, которая оснащена обеими сторонами по двум основным и дополнительным электродам. Внутри горелка заполнена аргоновым газом, чтобы можно было заизолировать тепловой обмен между горелкой и средой, ртутной каплей. Во внешней колбе содержится кварцевая горелка осветительного прибора, подключенная к проводниковым элементам благодаря контактному цоколю. Также в емкости находится азот с двумя ограничителями сопротивления, подключенными к электродам и покрытыми с помощью люминофора.

Первые ртутные люминесцентные лампы имеют несколько электродов. Чтобы поджечь светильник, необходимо дополнительное включение пускового элемента или высоковольтного импульсного пробоя между горелкой. Более затратный ДРЛ был убран с производства и заменен при помощи четырехэлектродного варианта. Чтобы была осуществлена бесперебойная работа, нужно воспользоваться только дросселем.