Лампы ДРЛ: что это такое?

Вот что означает ДРЛ:

• Д – дуговая;
• Р – ртутная;
• Л – люминесцентная (либо люминофорная).

Конструкция ДРЛ

Это одна из распространённых конструкций электрических ламп. Принцип её действия основан на явлении электрического разряда в газе, протекающем при большом давлении в колбе. Это позволяет получать источник излучения на подобии спирали в лампе накаливания. Но им является не раскалённая вольфрамовая спираль, а яркий шнур светящихся паров ртути, который словно натянут между двумя электродами.

Такой источник света появляется только при достаточно большом давлении в колбе. Это самая настоящая вольтовая дуга, которая и определила первое слово названия лампы. Глядя на лампу видно цоколь с резьбой и эллиптическую совершенно непрозрачную белую внешнюю колбу, внутри которой находится устройство, выполняющее все главные функции и не видимое снаружи.

Это ртутно-кварцевая горелка. Она определила второе слово из названия.

Именно в ней появляется вольтова дуга. Электроды, между которыми она возникает, изготовлены из тугоплавкого сплава и расположены на концах трубки из кварца. Их качество и время жизни в основном и определяют ресурс лампы в целом. Горелки могут быть либо с двумя, либо с тремя — четырьмя электродами. Двухэлектродные горелки начинают свечение после подачи на электроды импульса напряжения способного пробить искровой промежуток между ними.

Это упрощает конструкцию горелки, но усложняет схему балласта (изображение слева). Недостатком двухэлектродной схемы также является зависимость от влажности окружающего воздуха. В сырую погоду пробой может происходить в цоколе лампы, и она не сможет зажечься. Также и повторный запуск лампы с двухэлектродной горелкой наиболее затянут во времени.

Переходные процессы

Дело в том, что лампы ДРЛ не могут быстро достигать своего номинального режима излучения света. Причина этого явления кроется в процессах, которые происходят в горелке после пробоя искрового промежутка. Основой излучения горелки является ртуть. А этот металл при обычных условиях окружающей среды пребывает в жидком виде и концентрация его паров при первом включении горелки близка к вакууму. А если температура воздуха, ниже нуля глубина этого вакуума увеличивается ещё больше.

Для поддержания пробиваемости искрового промежутка в широком диапазоне температур в горелку добавляется аргон. После пробоя промежутка между электродами в нем появляется свечение из-за электротока между электродами. Если течёт ток, значит, выделяется тепло. Горелка нагревается, а вместе с ней и ртуть осевшая на внутренней поверхности колбы горелки. Количество паров увеличивается, электроток, и яркость свечения тоже усиливаются.

Этот процесс длится в зависимости от начальной температуры окружающей среды и может быть дольше 5-10 минут для ламп большой мощности. Ртуть поначалу полностью испаряется, а затем её пары нагреваются. Когда давление внутри колбы горелки достигает максимального значения, определяемого силой тока вольтовой дуги, яркость света горелки стабилизируется. Параметры стабильного свечения ДРЛ определяются и горелкой и балластом.

Но если напряжение питания вдруг пропадёт на время большее, чем временные параметры ЭДС самоиндукции балласта, лампа погаснет. А поскольку давление в ней может быть около 100 килопаскаль, пробить такой искровой промежуток напряжением запуска лампы невозможно. Она должна остыть. Но перепад температуры внешней колбы происходит примерно от 400 градусов Цельсия до температуры окружающей среды. А горелка внутри неё находится в разрежённом азоте при почти идеальной термоизоляции.

Горелка в номинальном режиме разогревается до 800 – 900 градусов Цельсия. Поэтому лампа остывает довольно долго примерно, столько же сколько и запускается. А пробой нагретых паров ртути между двумя электродами невозможен. Поэтому двухэлектродная горелка остывает дольше четырёх — электродной. Это ещё один её недостаток. В четырёх – электродной горелке около каждого из основных электродов расположен один дополнительный.

Он через резистор соединён с шиной противоположного потенциала. Поэтому между основным и дополнительным электродом получается небольшой искровой промежуток, легко пробиваемый напряжением питания лампы. А схема включения четырёх – электродной лампы состоит из обычного дросселя и самой лампы:

Цветопередача и разновидности конструкции

Конденсатор, улучшающий запуск лампы, конструктивно объединяется с дросселем в одном корпусе. Схема б) применяется для местности с холодным климатом и сильными морозами в зимнее время. Однако, несмотря на яркость вольтовой дуги, она в парах ртути создаёт видимый свет неприемлемой цветопередачи с преобладанием синих оттенков.

Поэтому ультрафиолетовое излучение горелки преобразуется в видимый свет люминофором. Он наносится на внутреннюю часть колбы лампы. Люминофор и его люминесценция определили третье слово в названии лампы. Но, несмотря на люминесценцию аналогичную трубчатым и цокольным «энергосберегающим» лампам с тлеющим разрядом в парах ртути в ДРЛ невозможно получить качественный свет. Горелка светит слишком ярко, и её спектр накладывается на спектр люминофора. Да и задержки с включением и остыванием лампы делают её неприемлемой для использования в быту — максимум в гараже для наружного освещения.

Поэтому в составе аварийного освещения их использование также не приемлемо. ДРЛ лучше всего применять для освещения больших площадей особенно под открытым небом и при перепаде температур в диапазоне от – 40 до +40. Для качественной уличной подсветки применяются специализированные ДРЛ. В них балласт заменяет резистор, выполненный в виде вольфрамовой спирали. Он размещён внутри вакуумированной внешней колбы вместе с горелкой.

Совместное излучение света вольфрамовой спиралью, люминофором и горелкой обладает хорошей цветопередачей. Но такая конструкция лампы получается менее надёжной и долговечной, поскольку срок службы лампы определяет вольфрамовая спираль. Основные характеристики ДРЛ приведены на изображении ниже:

Лампы ДРЛ это недорогой и надёжный источник яркого белого света. Поэтому для них всегда найдётся место работы, где они окажутся наиболее эффективными.