Lampy DRL: budowa, charakterystyka, zasady wyboru

Wciąż popularna lampa DRL – przedstawiciel gazowych urządzeń oświetleniowych, charakteryzujący się intensywnym strumieniem świetlnym i trwałością. Produkty zawierające rtęć sprawdziły się przy aranżacji sztucznego oświetlenia ulic i obiektów przemysłowych.

Jednak szereg niuansów techniczno-eksploatacyjnych nie pozwala na stosowanie ich w gospodarstwie domowym i poddaje w wątpliwość zasadność ich użycia w innych dziedzinach życia. Wszystko o gazowych urządzeniach oświetleniowych wysokiego ciśnienia dowiedzą się Państwo z przedstawionego przez nas artykułu. Nasze porady pomogą Państwu właściwie wybrać urządzenia.

Budowa lampy rtęciowej

Oprawy DRL należą do gazowych urządzeń wyładowczych wysokiego ciśnienia. Priorytetowym obszarem zastosowania jest oświetlenie ulic, zakładów, garaży i hal przemysłowych. DRL są stosowane tam, gdzie potrzebny jest silny strumień świetlny, a do jakości oddawania barw nie stawia się specjalnych wymagań.

Podstawowe części funkcjonalne:

1. Bańka. Zewnętrzna powłoka urządzenia wykonana jest ze szkła żaroodpornego. Wewnątrz znajduje się kwarcowy palnik, do którego doprowadzone są przewodniki. Połączenie elektrod z katodami następuje poprzez połączenie przeciwstawnych biegunów z rezystorem węglowym. Z bańki wypompowano powietrze, a wtłoczono azot, wewnętrzna powierzchnia pokryta jest luminoforem.
2. Trzonek. Odpowiada za odbiór energii elektrycznej z sieci poprzez połączenie punktowego i gwintowanego styku z oprawką wbudowaną w oprawę oświetleniową.
3. Palnik kwarcowy. Główny element funkcjonalny lampy rtęciowej. Konstrukcyjnie jest to kwarcowa bańka, w której po obu stronach umieszczone są elektrody: dwa główne i dwa dodatkowe zapłonowe.

Przestrzeń bańki pod ciśnieniem wypełniona jest gazem obojętnym, zapewniającym izolację wymiany ciepła między środowiskiem wewnętrznym a palnikiem. Dodatkowo dodaje się dosłownie kroplę rtęci. W stanie zimnym połączenie rtęciowe wygląda jak nalot na bańce lub ma postać kulki.

Aby zrozumieć zasadę działania rtęciowo-łukowej żarówki, należy zapoznać się z jej budową i rolą poszczególnych elementów

Zasada działania: istota procesów przejściowych

Działanie łukowej lampy rtęciowej opiera się na procesach wyładowania elektrycznego w środowisku gazowym, zachodzących w bańce pod wysokim ciśnieniem. Generuje to źródło świecenia typu spiralnego w żarówce. Jednak nie jest nim rozgrzana wolframowa żarnik, lecz sznur świecących par rtęci, «rozciągnięty» między elektrodami.

Stabilne świecenie lampy DRL rozpoczyna się po 8–10 minutach od podania energii. W tym czasie prąd płynący w oprawie oświetleniowej jest wyższy od wartości nominalnej, a ograniczany jest przez rezystancję urządzenia rozruchowo-regulacyjnego.

Czas rozruchu zależy od temperatury otoczenia – im zimniej, tym dłuższe jest «rozgrzewanie» lampy. Po włączeniu rtęć pod wpływem ogrzewania powoli odparowuje i stopniowo wzmacnia wyładowanie między elektrodami roboczymi.

Gdy składnik rtęciowy całkowicie przejdzie w formę gazową, a ciśnienie wewnątrz wzrośnie, żarówka osiągnie maksymalną skuteczność świetlną.

Do lampy podawana jest energia elektryczna, między elektrodą główną a zapłonową powstaje wyładowanie jarzeniowe. W miarę gromadzenia się nośników ładunku pojawia się przebicie między dwoma przeciwległymi elektrodami głównymi – powstaje promieniowanie łukowe.

Łuk elektryczny w oparach rtęci wytwarza światło o nieakceptowalnym oddawaniu barw, głównie w odcieniach niebiesko-zielonych. Luminofer odpowiada za przekształcanie promieniowania UV w czerwone tony światła. Połączenie kolorów daje chłodne białe świecenie żarówki DRL.

Specyfika zastosowania: zalety i wady lamp

Oprawy oświetleniowe typu DRL są montowane głównie na słupach do oświetlenia ulic, jezdni, terenów parkowych, obszarów przydomowych i obiektów niemieszkalnych. Wynika to z technicznych i eksploatacyjnych właściwości lamp.

Główną zaletą urządzeń rtęciowo-łukowych jest wysoka moc, zapewniająca jakościowe oświetlenie przestronnych obszarów i dużych obiektów.

Warto zauważyć, że dane katalogowe DRL dotyczące strumienia świetlnego są aktualne dla nowych lamp. Po kwartale jasność pogarsza się o 15%, po roku – o 30%.

Do dodatkowych zalet można zaliczyć:

1. Trwałość. Średni czas pracy deklarowany przez producentów to 12 tysięcy godzin. Przy czym im mocniejsza lampa, tym dłużej będzie służyć.
2. Praca w niskich temperaturach. To decydujący parametr przy wyborze oprawy oświetleniowej na zewnątrz. Lampy wyładowcze są mrozoodporne i zachowują swoje parametry robocze w ujemnych temperaturach.
3. Dobra jasność i kąt oświetlenia. Skuteczność świetlna urządzeń DRL w zależności od ich mocy waha się w granicach 45-60 Lm/W. Dzięki pracy kwarcowego palnika i powłoce luminoforowej bańki uzyskuje się równomierne rozłożenie światła z szerokim kątem rozproszenia.
4. Kompaktność. Lampy są stosunkowo niewielkie, długość produktu o mocy 125 W wynosi około 18 cm, a urządzenia o mocy 145 W – 41 cm. Średnica – odpowiednio 76 i 167 mm.

Jedną z cech charakterystycznych użytkowania lamp DRL jest konieczność podłączenia do sieci przez dławik. Rolą pośrednika jest ograniczenie prądu zasilającego żarówkę. Jeśli podłączymy oprawę oświetleniową z pominięciem dławika, to z powodu dużego prądu elektrycznego ulegnie ona przepaleniu.

Schematycznie podłączenie przedstawia szeregowe połączenie rtęciowej lampy luminescencyjnej przez dławik do sieci zasilającej. W wiele nowoczesnych opraw DRL wbudowany jest już mechanizm rozruchowy i regulacyjny – takie modele są droższe niż zwykłe lampy.

Szereg wad ogranicza zastosowanie opraw DRL w gospodarstwach domowych.

Znaczące minusy:

1. Czas rozgrzewania. Wyjście na pełną jasność – do 15 minut. Do nagrzania rtęci potrzebny jest czas, co w warunkach domowych jest bardzo niewygodne.
2. Wrażliwość na jakość zasilania elektrycznego. Przy obniżeniu napięcia o 20% i więcej od wartości nominalnej, włączenie lampy rtęciowej nie będzie możliwe, a świecąca oprawa zgaśnie. Przy spadku wskaźnika o 10-15% – pogarsza się jasność światła o 25-30%.
3. Hałas podczas pracy. Oprawa DRL emituje buczący dźwięk, niewyczuwalny na zewnątrz, ale odczuwalny w pomieszczeniu.
4. Pulsacja. Pomimo zastosowania stabilizatora, żarówki migoczą – wykonywanie długotrwałej pracy przy takim oświetleniu jest niepożądane.
5. Niski wskaźnik oddawania barw. Parametr charakteryzuje realność postrzegania otaczających kolorów. Zalecany indeks oddawania barw dla pomieszczeń mieszkalnych – nie mniej niż 80, optymalnie – 90-97. Dla lamp DRL wartość wskaźnika nie osiąga 50. Przy takim oświetleniu nie można wyraźnie rozróżniać odcieni i kolorów.
6. Niebezpieczeństwo użytkowania. Podczas pracy wydziela się ozon, dlatego przy eksploatacji lampy wewnątrz pomieszczenia wymagane jest zapewnienie wysokiej jakości systemu wentylacji.

Ponadto obecność rtęci w bańce sama w sobie stanowi potencjalne zagrożenie. Takich żarówek po użyciu nie można po prostu wyrzucić. Aby nie zanieczyszczać środowiska naturalnego, są one utylizowane w odpowiedni sposób.

Kolejnym ograniczeniem stosowania lamp wyładowczych w gospodarstwach domowych jest konieczność ich instalacji na znacznej wysokości. Modele o mocy 125 W – zawieszenie na 4 m, 250 W – 6 m, 400 W i mocniejsze – 8 m.

Istotną wadą opraw DRL jest niemożność ponownego włączenia przed całkowitym ostygnięciem lampy. Podczas pracy urządzenia ciśnienie gazu wewnątrz szklanej bańki znacznie wzrasta (do 100 kPa). Dopóki lampa nie ostygnie, niemożliwe jest przebicie przerwy iskrowej napięciem rozruchowym. Ponowne włączenie następuje po około kwadransie.

Kryteria wyboru: ocena parametrów technicznych

Wybierając optymalny wariant oprawy oświetleniowej, należy wziąć pod uwagę następujące cechy:

• moc;
• kształt/rozmiar trzonka;
• jasność strumienia świetlnego;
• żywotność.

Moc. Przy wyborze tego parametru należy kierować się przeznaczeniem i lokalizacją oprawy. Jeśli urządzenie jest kupowane do oświetlenia drogi, należy uwzględnić odległość między latarniami – im jest większa, tym bardziej wydajne powinny być lampy.

Zakres charakterystyk mocy opraw DRL wynosi od 80 do 1000 W. Wartość ta jest podana na oznaczeniach lamp, np. DRL 250, DRL 400 itd.

Strumień świetlny. Główny wskaźnik emisji światła skierowanej w różnych kierunkach. Parametr mierzony jest w lumenach (lm). Właśnie według tego kryterium, a nie mocy, należy porównywać wydajność różnych typów lamp.

Oprawy z lampą DRL zużywają więcej energii elektrycznej, aby uzyskać wymagany strumień świetlny, niż ich odpowiedniki LED i oprawy DNaT. Jasność urządzenia LED o mocy 100 W odpowiada poziomowi natężenia oświetlenia rtęciowo-łukowego odpowiednika o mocy 400 W.

Znaczne oszczędności energii – mocny argument na rzecz diod LED. Wysoki koszt lamp LED zwraca się w pierwszym roku eksploatacji.

Trzonek. Oprawy DRL są produkowane z dwoma najczęściej stosowanymi typami trzonków:

• E27 – kształt gwintowany, średnica – 27 mm. Tym trzonkiem wyposażone są urządzenia rtęciowo-łukowe o mocy 80 W i 125 W.
• E40 – największy rozmiar w kategorii „E”. Trzonek o średnicy 40 mm stosowany jest w lampach o mocy 250 W i wyższej, przeznaczonych do oświetlania dużych powierzchni.

Oprócz typu wkręcania w oprawkę należy wziąć pod uwagę również gabaryty klosza oprawy.

Szerokość i długość lampy wyładowczej zależy od mocy urządzenia. Im wyższa wydajność oprawy DRL, tym jest ona większa i cięższa.

Żywotność. Ten parametr w dużej mierze zależy od jakości wykonania, a konkretnie od odpowiedzialności producenta. Lepiej wybierać lampy o maksymalnym okresie użytkowania. Z reguły w urządzeniach o dużej mocy okres eksploatacji jest wyższy.

Dla przejrzystości ogólne charakterystyki lamp o różnej mocy zestawiono w tabeli zbiorczej. Wszystkie urządzenia elektryczne pracują na prądzie zmiennym, częstotliwość standardowa – 50 Hz.

Część informacji o charakterystykach lamp jest zawarta w oznaczeniach. W praktyce rosyjskiej skrót literowy oznacza nazwę oprawy, a cyfrowy – moc. Produkcja lamp rtęciowych jest regulowana przez GOST 27682-88 i GOST 53074-2008.

Zagraniczne wyroby typu DRL według międzynarodowego systemu ILCOS są oznaczone jako QE. Niektórzy producenci przestrzegają ogólnoeuropejskiego ZVEI i niemieckiego LBS porządku oznaczeń.

Markery lamp rtęciowych popularnych firm:

• HPL – Philips;
• HRL – Radium;
• MBF – General Electric;
• HQL – Osram;
• HSL i HSB – Sylvania.

Dodatkowe oznaczenia według ILCOS: QB – modele z wbudowanym balastem, QG – kolba kulista, QR – lampy z odblaskową warstwą wewnętrzną.

Któremu producentowi dać pierwszeństwo?

Zaleca się wybierać produkty znanych marek, od zakupu tanich „bezimiennych” chińskich żarówek lepiej się powstrzymać.

Zaufanie wśród kupujących zdobyli następujący producenci przyrządów rtęciowych:

• Osram (Niemcy);
• Philips (Holandia);
• General Electric (USA/Węgry);
• Next (Polska);
• Jewroswiet (Ukraina);
• Lisma (Rosja);
• DeLux (Chiny).

Na europejskim rynku liderami w produkcji i sprzedaży produktów oświetleniowych są dwie marki: Osram i Philips. Obie firmy mają wieloletnie doświadczenie – ponad sto lat, szeroką ofertę i rozwiniętą sieć sprzedaży.

Parametry robocze lamp DRL wiodących producentów odpowiadają deklarowanym charakterystykom, urządzenia mają wysoką wydajność – przy mocy 250 W strumień świetlny osiąga 12 500 Lm. Szacunkowy koszt – 8-10 j.m.

Fabryki amerykańskiej firmy General Electric znajdują się również w Europie. Jakość towarów i okres użytkowania nie ustępują poprzednim markom, a cena jest nieco niższa. Za lampę DRL o mocy 250 W trzeba zapłacić około 7 j.m.

E.Next – holding elektrotechniczny, gdzie głównym producentem urządzeń jest grupa polskich firm Tarel. W linii produktów znajdują się liczne serie różnych lamp do oświetlenia domowego, ulicznego i przemysłowego.

Lampy E.Next o mocy 250 W w porównaniu z lampami niemieckiej i holenderskiej produkcji o podobnej mocy ustępują konkurentom pod względem oddawania barw (Ra=40) i okresu użytkowania (12 000 godzin). Szacunkowa cena – 5 j.m.

Rtęciowo-łukowe lampy rosyjskiej, ukraińskiej i chińskiej produkcji firmowej znajdują się w jednej kategorii cenowej, średni koszt wyrobów o mocy 250 W – 3 j.m. Wadą urządzeń oświetleniowych jest ograniczony czas pracy – zgodnie z danymi katalogowymi żarówki będą działać przez 5000 godzin.

Przed zakupem należy sprawdzić trzonek pod kątem jakości i „dokładności” gwintu – niektórzy użytkownicy zauważają trudności z wkręcaniem lamp Lisma do oprawki.

Porównanie żarówek DRL z analogami

Lampy wyładowcze często porównuje się ze sobą i z bardziej opłacalnymi diodami LED. Najbliższe odpowiedniki DRL – lampy trzech typów: DRV, DRI i DNAT. Spróbujmy określić cechy i przewagi konkurencyjne różnych żarówek.

DRW. Rtęciowo-wolframowa lampka łukowa pod względem konstrukcji i zasady działania jest bardzo podobna do DRL. Konstrukcyjnie wewnątrz bańki znajduje się rtęciowy palnik wyładowczy i wolframowa spirala. Ten ostatni element ogranicza natężenie prądu dla palnika, a zatem nie jest potrzebny dodatkowy osprzęt rozruchowo-regulacyjny.

Podstawowe różnice między lampami rtęciowo-wolframowymi a DRL:

• zużywają więcej energii elektrycznej – strumień świetlny DRW 250 nie przekracza 5500 lm;
• przewidywany czas pracy – 3000 godzin;
• zapalają się w ciągu 1 minuty.

DRI. Lampy rtęciowe łukowe z dodatkami emisyjnymi: halogenki indu, sodu, talu itp. Składniki metalowe zwiększają skuteczność świetlną urządzeń do 75-90 lm/W.

Dodatkową zaletą metalohalogenkowych lamp rtęciowych jest lepszy wskaźnik oddawania barw. Do pracy DRI, podobnie jak DRL, wymagają podłączenia przez dławik.

DNaT. Lampy łukowe sodowe mogą pochwalić się maksymalną skutecznością świetlną i długim okresem eksploatacji wśród oświetlaczy wyładowczych. Wydajność lamp sodowych z biegiem czasu nie spada tak wyraźnie jak lamp DRL.

Charakterystyka DNaT:

• maksymalna skuteczność świetlna – 125 lm/W;
• życie robocze – do 20 tysięcy godzin;
• względna stabilność parametrów;
• szeroki zakres temperatur roboczych;
• osiąganie maksymalnego oświetlenia w ciągu 5-7 minut.

Wady sodowych źródeł światła: znaczne pulsowanie i niski współczynnik oddawania barw, Ra=25. W widmie emisji dominują kolory czerwone i żółte.

Lampy wyładowcze zdecydowanie ustępują miejsca wariantom LED. Urządzenia LED pod każdym względem technicznym i eksploatacyjnym przewyższają swoich poprzedników.

Niezaprzeczalne zalety diod LED: ekologiczność, minimalne pulsowanie, długi czas życia, natychmiastowe zaświecanie, doskonałe oddawanie barw i kontrast. Oprócz doskonałych właściwości eksploatacyjnych, urządzenia diodowe charakteryzują się odpornością temperaturową i mechaniczną.

Sprawność lamp LED jest bezkonkurencyjna, efektywność działania sięga 95-98%. Głównym czynnikiem nieco hamującym przezbrajanie opraw jest wysoka cena lamp LED.

Wymagania dotyczące utylizacji urządzeń rtęciowych

Nie można bezmyślnie wyrzucać zużytych lub uszkodzonych żarówek zawierających rtęć. Urządzenia z uszkodzoną bańką stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia człowieka i środowiska, dlatego wymagają specyficznej utylizacji.

Kwestia trybu utylizacji niebezpiecznych odpadów jest aktualna zarówno dla właścicieli przedsiębiorstw, jak i zwykłych mieszkańców. Recyklingiem lamp rtęciowych zajmują się organizacje posiadające odpowiednią licencję.

Przedsiębiorstwo zawiera z taką firmą umowę na obsługę. Na zlecenie przedstawiciel firmy utylizacyjnej wyjeżdża na obiekt, dokonuje zbiórki i wywozu lamp w celu późniejszego odkażenia i przetworzenia. Szacunkowy koszt usługi – 0,5 jednostki umownej za jeden przyrząd oświetleniowy.

Dla zbiórki żarówek zawierających rtęć od mieszkańców zorganizowano punkty przyjęcia. Osoby zamieszkujące w małych miejscowościach mogą oddać odpady niebezpieczne do przetworzenia za pomocą «ekomobilu».

Jeśli zrzut lamp zawierających rtęć przez przedsiębiorstwa jest jakoś kontrolowany przez organy nadzoru, to przestrzeganie zasad utylizacji przez ludność – osobista odpowiedzialność obywateli.

Niestety, z powodu niskiej świadomości, nie każdy użytkownik lamp rtęciowych zdaje sobie sprawę z możliwych konsekwencji przedostania się par rtęci do otaczającej atmosfery.

Wszystkie rodzaje lamp energooszczędnych szczegółowo opisano w następnym artykule, w którym omówiono zasady działania, dokonano porównania urządzeń, podano uproszczoną ocenę ekonomiczną.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

W proponowanym przeglądzie wideo opisano konstrukcję oświetlacza DRL, szczegółowo przedstawiono zasadę działania i zaznaczono główne niuanse eksploatacji:

Lampy wyładowcze typu DRL nadal są używane w oświetleniu ulicznym. Głównym argumentem na rzecz urządzeń rtęciowych jest silny strumień świetlny i przystępna cena. Jednak są one stopniowo wypierane przez bardziej zaawansowane lampy, które oprócz wysokiej wydajności mogą pochwalić się dobrą jakością świecenia i bezpieczeństwem stosowania.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej, zadawać pytania i publikować zdjęcia dotyczące tematu artykułu. Proszę dzielić się przydatnymi informacjami, które będą interesujące i pomocne dla odwiedzających stronę. Proszę opowiedzieć o własnym doświadczeniu w wyborze i instalacji gazowej lampy wyładowczej wysokiego ciśnienia.