Халогенни лампи: конструкция, характеристики, ръководство за избор

Как може да се стартира DRL без дросел?

Съществуват няколко начина за работа с дъгова лампа без допълнително устройство:

1. Използвайте светлинен източник със специална конструкция (лампа тип DRV). Особеност на лампите, които могат да работят без дросел, е наличието на допълнителна волфрамова намотка, която действа като стартер. Параметрите на намотката са съобразени с характеристиките на горелката.
2. Стандартната DRL лампа се задейства с помощта на импулс на напрежение, подаван от кондензатор.
3. Запалване на DRL лампа чрез последователно свързване на лампа с нажежаема жичка или друг товар.

Запалването на лампата чрез последователно свързване на нагревател за гореща вода е показано във видеоклипа за канала "Всичко наведнъж".

Закупуване на специален модел на DRL 250

DRL се предлагат в продуктовите линии на редица компании:

• TDM Electric (серия DRV);
• Lisma, Iskra (серия DRV);
• Philips (серия ML);
• Osram (серия HWL).

Характеристиките на някои лампи с директно превключване са показани в таблицата.

Принцип на действие на лампа DRV:

1. В началото на фазата на запалване на лампата бобината осигурява катодно напрежение от около 20 V.
2. Когато дъгата се запали, напрежението започва да се повишава и достига 70 V. Паралелно с това напрежението върху намотката намалява, което води до намаляване на светенето. По време на работа серпентината е активен баласт, който намалява ефективността на основната горелка. Поради това се намалява светлинният поток при същото потребление на енергия.

Предимства на лампите DRV:

• Възможност за работа в мрежи за променлив ток с честота 50 Hz и напрежение 220-230 V без допълнителни устройства за стартиране и поддържане на разтоварващо горене;
• възможност за използване вместо лампи с нажежаема жичка;
• Кратко време за достигане на пълна мощност (в рамките на 3-7 минути).

Лампите имат редица недостатъци:

• Намалена светлинна ефективност (в сравнение с конвенционалните CRL лампи);
• Намален живот до 4000 часа, което се определя от живота на волфрамовата жичка.

Поради тези недостатъци лампите DRV се използват в битови осветителни тела или в стари промишлени инсталации, предназначени за инсталиране на мощни лампи с нажежаема жичка. В този случай устройствата позволяват по-добро осветяване, като същевременно намаляват консумацията на енергия.

Използване на кондензатор

Когато се използват лампи DRI, запалването се стартира чрез ICU - специално устройство, което дава импулса за запалване. Той се състои от диод D, последователно свързан с резистор R и кондензатор C. Когато се подаде напрежение, върху кондензатора се генерира заряд, който се подава през тиристора К към първичната намотка на трансформатора Т. Вторичната намотка генерира импулс на свръхнапрежение, който гарантира запалването на разряда.

Кондензаторна верига за запалване

Използването на елементите може да намали консумацията на енергия с до 50 %. Схемата на свързване е идентична, с паралелно инсталиран сух кондензатор, предназначен за вериги с напрежение 250 V.

Капацитетът на кондензатора зависи от работния ток на дроселите:

• 35 uF при 3A;
• 45 uF при ток 4,4 A.

Използване на лампа с нажежаема жичка

За запалване на HFL може да се свърже лампа с нажежаема жичка със същата мощност като тази на газоразрядната лампа. Възможно е лампата да се запали с помощта на баласт с подобна мощност (например чайник или ютия). Този метод не осигурява стабилна работа и не отговаря на изискванията за безопасност, затова не се препоръчва.

Запалването на DRL 250 с 500-ватова лампа с нажежаема жичка е демонстрирано от автора Андрий Иванчук.

Технически данни на DRL и техните еквиваленти

Основната техническа характеристика на светлинния източник - неговата мощност - е отразена в етикета на DRL светлините. Останалите спецификации, които определят условията на работа, трябва да се прочетат допълнително. За тази цел трябва да се прочетат придружаващите документи.

Други показатели включват следните технически спецификации:

• светлинен поток - той определя необходимостта от определен брой светлинни източници за създаване на необходимата осветеност на единица площ;
• продължителност на живота - тя определя гарантирания период на използване на даден модел;
• размер на гнездото - определя параметрите на осветителните тела, с които може да се използва дадена лампа;
• Размерите определят и възможността за използване на лампи с това или онова осветително тяло.

Основните технически характеристики на лампите ДРЛ са дадени в таблицата по-долу:

Серия осветителни тела за улично осветление ZhKU12, работещи с DRL лампи

Натриеви лампи с ниско налягане

Епруветката се напълва с необходимото количество натриев метал и инертните газове неон и аргон. Изпускателната тръба се поставя в защитна обвивка от прозрачно стъкло, която гарантира, че изпускателната тръба е топлоизолирана от външния въздух и че се поддържа оптималната температура, при която топлинните загуби са незначителни. В защитната обвивка трябва да се създаде висок вакуум, тъй като ефективността на лампата зависи от големината и поддържането на вакуума по време на работа на лампата. В края на външната тръба има основа, обикновено с щифт, за свързване към електрическата мрежа.

Електрически схеми за натриеви лампи с високо налягане.

Първо, когато се запали натриева лампа, се получава разряд в неона и лампата започва да свети в червено. Неоновият разряд нагрява тръбата и натрият започва да се топи (точката на топене на натрия е 98°C). Част от разтопения натрий се изпарява и тъй като налягането на натриевите пари в разрядната тръба се увеличава, лампата започва да свети в жълто. Процесът на запалване трае 10-15 минути.

Натриевите лампи са сред най-икономичните източници на светлина. Ефективността на лампата се влияе от редица фактори: температурата на газоразрядната тръба, топлоизолационните свойства на защитната обвивка, налягането на газовете на пълнителя и др. За да се постигне най-висока ефективност на лампата, температурата на газоразрядната тръба трябва да се поддържа в интервала 270-280°С. Налягането на натриевите пари е 4*10-3 mmHg. Повишаването и понижаването на температурата спрямо оптималната води до намаляване на ефективността на лампата.

За да се поддържа оптимална температура на изпускателната тръба, е необходимо тя да бъде по-добре изолирана от околната атмосфера. Използваните в домашните лампи подвижни защитни тръби не осигуряват достатъчна изолация, така че произведените от нашата индустрия лампи тип DNA-140, мощност 140 W, имат светлинна ефективност 80-85lm/W. Понастоящем са разработени натриеви лампи, при които защитната тръба е една с газоразрядна тръба.Такава конструкция на тръбата осигурява добра топлоизолация и с подобряването на газоразрядната тръба чрез поставянето ѝ във вдлъбнатини дава възможност за увеличаване на светлинния поток на лампите до 110-130 lm/watt.

Налягането на неона или аргона не трябва да надвишава 10 mmHg. Ако налягането е по-високо, натриевите пари могат да се изместят към едната страна на тръбата. Това води до намаляване на ефективността на лампата. За да се предотврати движението на натрий в лампата, върху тръбата са предвидени вдлъбнатини.
Животът на лампата се определя от качеството на стъклото, налягането на газовете за пълнене, конструкцията и материалите на електродите и др. Под въздействието на горещия натрий, особено на неговите пари, стъклото силно се разрушава.

Сравнителна температурна скала на лампите.

Натрият е силен химически редуктор, така че когато се съедини със съставната основа на стъклото, силициевата киселина, той я редуцира до силиций и стъклото става черно. Стъклото абсорбира и аргон. В крайна сметка в разрядната тръба остава само неон и лампата спира да свети. Средният живот на една лампа е от 2 до 5 000 часа.

Лампата се включва към електрическата мрежа с помощта на автотрансформатор с висока дисипация, който осигурява високото напрежение на празен ход, необходимо за запалване на лампата, и стабилизира разряда.

Основният недостатък на натриевите лампи с ниско налягане е едноцветното излъчване, което не позволява
Основният недостатък на натриевите лампи с ниско налягане е монохроматичното излъчване, което ги прави неподходящи за общо осветление в промишлена среда поради значителното изкривяване на цветовете на предметите. Използването на натриеви лампи за Натриевите лампи са много ефективни при използването на натриеви лампи за Много ефективно използване на натриевите лампи в осветлението, пътищата за достъп, магистралите и в някои случаи във външното архитектурно осветление в градовете. Вътрешната промишленост произвежда натриеви лампи в ограничени количества.

Видове газоразрядни лампи.

Прави се разграничение в зависимост от налягането:

• Ниско налягане GDL
• Високо налягане GDL

Разрядни лампи с ниско налягане.

Флуоресцентни лампи (ФЛ) - предназначени са за осветление. Те представляват тръба, покрита отвътре с фосфорен слой. Към електродите се подава импулс с високо напрежение (обикновено шестстотин волта или повече). Електродите се нагряват и между тях възниква нажежен разряд. Разрядът кара луминофора да излъчва светлина. Това, което виждаме, е блясъкът на луминофора, а не самият разряд. Те работят при ниско налягане.

Намерете повече информация за флуоресцентните лампи тук

Компактните флуоресцентни лампи (КФЛ) не се различават съществено от лампите за осветление. Единствената разлика е в размера и формата на крушката. Платката с електрониката за стартиране обикновено е вградена в самата основа. Всичко е насочено към миниатюризация.

Прочетете повече за конструкцията на CFL тук

Също така няма принципни разлики между лампите на дисплея със задна подсветка. Те се захранват от инвертор.

Индукционни лампи. Този тип осветител няма електроди в крушката си. Традиционно колбата се пълни с инертен газ (аргон) и живачни пари, а стените ѝ са покрити със слой фосфор. Газът се йонизира от високочестотно (25kHz и повече) променливо магнитно поле. Самият генератор и газовата крушка могат да представляват едно цяло, но има и разделени версии.

Разрядни лампи с високо налягане.

Съществуват и устройства за високо налягане. Налягането в колбата е по-високо от атмосферното налягане.

Преди това за външно улично осветление са използвани живачни лампи (съкращение от CRL). В днешно време те се използват все по-рядко. Те се заменят с металохалогенни и натриеви източници на светлина. Причината за това е ниската им ефективност.

Външен вид на лъчиста тръба

Живачните дъгови лампи с йодид (EAF) съдържат горелка под формата на стопена кварцова тръба. В него се намират електродите. Самата горелка е пълна с аргон - инертен газ, който съдържа живак и йодиди на редки земи. Може да съдържа цезий. Самата горелка е разположена в колба от термоустойчиво стъкло. Въздухът се изпомпва от колбата; на практика горелката е във вакуум. По-новите модели са оборудвани с керамична горелка - тя не потъмнява. Използва се за осветяване на големи площи. Типичните мощности варират от 250 W до 3500 W.

Натриевите лампи (DNaT) имат два пъти по-висока светлинна ефективност в сравнение с DRL при същата консумация на енергия. Този тип е предназначен за улично осветление. Горелката съдържа инертен газ ксенон и живачни и натриеви пари. Тази лампа се разпознава веднага по светлината, която има оранжево-жълт или златист оттенък. Те се отличават с доста дълго време за преход към изключено състояние (около 10 минути).

Източниците на светлина с дъгови ксенонови тръби се характеризират с ярка бяла светлина, спектрално подобна на дневната светлина. Мощността на лампите може да достигне 18 kW. Съвременните версии са изработени от кварцово стъкло. Налягането може да бъде до 25 Atm. Електродите са изработени от волфрам, легиран с торий. Понякога се използва сапфирено стъкло. Това решение осигурява преобладаването на ултравиолетовия спектър.

Светлинният поток се създава от плазмата в близост до отрицателния електрод. Ако парата съдържа живак, светенето се получава в близост до анода и катода. Миговете също се считат за такъв тип. Типичен пример е IFC-120. Те могат да бъдат идентифицирани чрез допълнителен трети електрод. Благодарение на своя спектър те са отлични за фотографски цели.

Металохалогенните газоразрядни лампи (MHL) се характеризират с компактност, мощност и ефективност. Те често се използват в приложения за осветление. Те се състоят основно от горелка, разположена във вакуумна колба. Горелката е изработена от керамично или кварцово стъкло, напълнено с живачни пари и метални халогениди. Това е необходимо, за да се коригира спектърът. Светлината се излъчва от плазмата между електродите на горелката. Мощността може да бъде до 3,5 kW. В зависимост от примесите в живачните пари са възможни различни цветове на светлинния поток. Добра светлинна ефикасност. Може да достигне експлоатационен живот до 12 000 часа. По този начин се постига добро цветопредаване. Необходими са приблизително 10 минути, за да се достигне до работен режим.

Изисквания за рециклиране на живачни устройства

Използваните или дефектни живачни крушки не трябва да се изхвърлят безразсъдно. Устройствата с дефектна крушка представляват сериозна заплаха за човешкото здраве и околната среда като цяло и поради това трябва да бъдат изхвърляни по специален начин.

Въпросът как да се изхвърлят опасните отпадъци е актуален както за собствениците на предприятия, така и за обикновените жители. Рециклирането на живачни лампи се извършва от лицензирани фирми за рециклиране.

Предприятие сключва договор за услуги с такава компания. При поискване представител на фирмата за обезвреждане ще отиде на място, ще събере и изнесе лампите за по-нататъшно обеззаразяване и рециклиране. Приблизителната стойност на услугата е 0,5 щ.д. на осветително тяло.

Създадени са пунктове за събиране на живак от населението. Хората, живеещи в малки населени места, могат да предават опасни отпадъци за рециклиране чрез Екомобила

Докато изхвърлянето на живаксъдържащи лампи от предприятията се контролира по някакъв начин от надзорните органи, спазването на правилата за изхвърляне от страна на обществеността е лична отговорност на гражданите.

За съжаление, поради ниската степен на информираност, не всички потребители на живакосъдържащи лампи са наясно с възможните последици от попадането на живачни пари в околната среда.

Всички видове енергоспестяващи лампи са описани подробно в следващата статия, в която са обяснени принципите на действие, сравнени са устройствата и е направена опростена икономическа оценка.

Принцип на работа

Горелката (PT) на лампата е изработена от огнеупорен и химически устойчив прозрачен материал (кварцово стъкло или специална керамика) и е напълнена със строго дозирани количества инертни газове. Освен това в горелката се внася метален живак, който в студената лампа има вид на компактна топка или се отлага като замърсяване по стените на крушката и/или електродите. Светещото тяло на RLVD е дъговата колона с електрически разряд.

Фигура 3: Вход на трансформатора.

Процесът на запалване на лампа, оборудвана със запалителни електроди, е следният. Когато към лампата се подаде захранващо напрежение, между близко разположените основен електрод и запалителен електрод се създава нажежен разряд, което се улеснява от малкото разстояние между тях, което е значително по-малко от разстоянието между основните електроди, поради което и пробивното напрежение на тази междина е по-ниско. Наличието на достатъчно голям брой носители на заряд (свободни електрони и положителни йони) в кухината на PT допринася за разрушаването на междината между основните електроди и запалването на светещ разряд между тях, който почти веднага се превръща в дъгов разряд.

Електрическите и светлинните параметри на лампата се стабилизират след 10 до 15 минути след включването. През това време лампата е с много по-голям номинален ток от номиналния, ограничен единствено от съпротивлението на баласта. Продължителността на стартирането зависи силно от температурата на околната среда: колкото по-студена е тя, толкова повече време е необходимо за запалване на лампата.

Електрическият разряд в горелката на живачна лампа генерира видимо синьо или виолетово излъчване, както и мощно ултравиолетово излъчване. Последният възбужда луминесценцията на луминофора върху вътрешната стена на външната колба на лампата. Червеникавото нажежаване на луминофора, смесено с бяло-зеленикавото излъчване от горелката, дава ярка почти бяла светлина.

Схема на електрическата верига на DRL лампата.

Промяната на мрежовото напрежение в посока нагоре или надолу води до съответна промяна на светлинния поток. Допустимо е отклонение на захранващото напрежение с 10-15 %, което се съпровожда с промяна на светлинния поток на лампата с 25-30 %. Ако захранващото напрежение спадне под 80% от номиналното, лампата може да не светне, а ако гори, може да изгасне.

Лампата става много гореща, когато гори. Това налага използването на топлоустойчиви проводници в живачните лампи и поставя сериозни изисквания към качеството на контактите на цокъла. Тъй като налягането в горелката на гореща лампа се повишава значително, напрежението на пробив на лампата също се увеличава. Напрежението в електрическата мрежа е недостатъчно, за да се запали гореща лампа. Поради това лампата трябва да изстине, преди да може да бъде запалена отново. Този ефект е съществен недостатък на живачните дъгови лампи с високо налягане, тъй като дори много кратко прекъсване на електрозахранването ги гаси, а за повторното им запалване е необходима дълга пауза за охлаждане.

Обща информация: DRL лампите имат висока светлинна ефективност. Те са устойчиви на атмосферни влияния и не зависят от температурата на околната среда за запалване.

• Предлагат се DRL лампи с мощност 80, 125, 250, 400, 700 и 1000 W;
• среден живот от 10000 часа.

Важен недостатък на DRL лампите е интензивното образуване на озон по време на изгарянето им. Докато при бактерицидните инсталации това явление обикновено е полезно, в други случаи концентрацията на озон в близост до осветителното тяло може значително да надвиши санитарните норми. Поради това помещенията, в които се използват DRL лампи, трябва да имат подходяща вентилация, за да се осигури отстраняване на излишния озон.

O0Dp - захранваща реакторна намотка, D0Dp - допълнителна реакторна намотка, C3 - кондензатор за потискане на смущенията, CB - генерален токоизправител, R - резистор за зареждане, L - двойна електрическа лампа DRL, P - ограничител на разряда.

Превключване: Лампите се включват към електрическата мрежа с помощта на баласт (контролен механизъм). При нормални условия последователно с лампата се включва дросел (схема 2), а при много ниски температури (под -25°C) във веригата се включва силов трансформатор (схема 3).

При включване на лъчиста тръба се наблюдава висок стартов ток (до 2,5 Ином). Процесът на запалване на лампата отнема до 7 минути или повече, като лампата може да се включи отново едва след охлаждане (10-15 минути).

• Технически данни на лампата ДРЛ 250Мощност, W - 250;
• Ток на лампата, A - 4,5;
• Тип цокъл на лампата - E40;
• Светлинен поток, Lm - 13000;
• светлинна ефективност, Lm/W - 52;
• цветна температура, K - 3800;
• време на горене, h - 10000;
• индекс на цветопредаване, Ra - 42.

Видове DRL лампи

Този тип осветители се класифицират в зависимост от налягането на парите в горелката:

• Ниско налягане - RLND, макс. 100 Pa.
• Високо налягане - RLVD, около 100 kPa.
• Свръхвисоко налягане - RLDSVD, приблизително 1MPa.

Съществуват няколко разновидности на DRL:

• DRI - Живачна дъга с излъчващи добавки. Единствената разлика е в използваните материали и в газовия пълнеж.
• DRIZ - DRI с добавен светлоотразителен слой.
• DRS - Дъгов балон на Меркурий.
• DRT - Тръбна дъга от живак.
• PRK - Директен кварц от живак.

Западното етикетиране е различно от руското. Този тип е обозначен с QE (ако следвате ILCOS - международно признато маркиране), като допълнителната част може да се използва за идентифициране на производителя:

HSB\HSL - Силвания,

HPL - Philips,

HRL - Радий,

MBF - GE,

HQL - Osram.

Живот

Производителят твърди, че този източник на светлина може да работи минимум 12 000 часа. Тук всичко зависи от характеристики като мощност - колкото по-мощна е крушката, толкова по-дълго издържа.

Популярни модели и колко часа работа са предвидени за тях:

• DRL 125 - 12000 часа;
• 250 - 12000 часа;
• 400 - 15000 часа;
• 700 - 20 000 часа.

Обърнете внимание! На практика цифрите могат да бъдат различни. Факт е, че електродите, както и луминофорът, могат да се разрушат по-бързо.

По правило крушките не могат да се поправят и е по-лесно да се заменят, защото износеният продукт свети с 50% по-зле.

Продуктите са проектирани за минимум 12 000 работни часа

Съществуват няколко вида DRL (дъговидни живачни лампи), които могат да се използват както в домашни, така и в промишлени условия. Продуктите са класифицирани според мощността им, като най-популярните модели са 250W и 500W. Те все още се използват за създаване на системи за улично осветление. Меркуриевите осветителни тела са добри поради достъпността си и мощния светлинен поток. Появяват се обаче по-иновативни модели, които са по-безопасни и с по-добро качество на светлината.

Специфики на използване: плюсове и минуси на лампите

Основното приложение на DRL лампите е в стълбовото осветление на улици, пътеки, паркове, градински площи и нежилищни помещения. Това се дължи на техническите и експлоатационните характеристики на лампите.

Основното предимство на живачно-дъговите устройства е тяхната висока мощност, която осигурява висококачествено осветление на големи площи и големи обекти.

Заслужава да се отбележи, че информационният лист за светлинния поток DRL се отнася за нови лампи. След една четвърт от яркостта се влошава с 15%, а след една година - с 30%.

Допълнителните предимства включват:

1. Дълъг живот. Средната продължителност на живота, заявена от производителите, е 12 000 часа. В същото време, колкото по-мощна е лампата, толкова по-дълго ще издържи.
2. Работа при ниски температури. Това е решаващ параметър при избора на осветително тяло за улицата. Газоразрядните лампи са устойчиви на замръзване и запазват ефективността си при отрицателни температури.
3. Добра яркост и ъгъл на осветяване. Светлинната ефективност на DRL, в зависимост от мощността, варира между 45-60 Lm/V. Благодарение на работата на кварцовата горелка и фосфорното покритие на крушката се постига равномерно разпределение на светлината с широк ъгъл на разсейване.
4. Компактност. Лампите са сравнително малки, с дължина приблизително 18 cm за 125-ватовия модул и 41 cm за 145-ватовия модул. Диаметърът е съответно 76 и 167 мм.

Една от особеностите при използването на DRL осветители е необходимостта от свързването им към електрическата мрежа чрез дросел. Ролята на дросела е да ограничава тока, захранващ крушката. Ако осветителното тяло е свързано около дросела, то ще изгори поради високия електрически ток.

Връзката е представена чрез последователно свързване на живачна фосфорна лампа чрез дросел към електрическата мрежа. Много от съвременните DRL лампи вече имат вграден баласт - тези модели са по-скъпи от обикновените лампи

Редица недостатъци ограничават използването на DRL осветители в дома.

Значителни недостатъци:

1. Продължителност на запалването. Достигането на пълна осветеност отнема до 15 минути. Загряването на живака отнема време, което е много неудобно в дома.
2. Чувствителност към качеството на захранването. Ако напрежението спадне с 20 % или повече от номиналната стойност, живачната лампа не може да се включи и светлинното устройство ще изгасне. Ако стойността се намали с 10-15%, яркостта на светлината се влошава с 25-30%.
3. Работен шум. Светлината DRL издава бръмчащ звук, който не се забелязва на открито, но се усеща на закрито.
4. Пулсация. Въпреки използването на стабилизатор, крушките трептят - продължителната работа с такова осветление е нежелателна.
5. Слабо цветопредаване. Параметър, който характеризира реалността на възприемане на околните цветове. Препоръчителният индекс на цветопредаване за жилища е най-малко 80, а оптимално 90-97. Индексът на цветопредаване е по-малък от 50. Това прави невъзможно ясното разграничаване на нюансите и цветовете.
6. Опасно за използване. По време на работа се отделя озон, така че експлоатацията на лампата на закрито изисква организирането на качествена вентилационна система.

Освен това наличието на живак в самата крушка представлява потенциална опасност. Такива крушки не могат просто да се изхвърлят след употреба. За да не се замърсява околната среда, те трябва да се изхвърлят правилно.

Допълнително ограничение при използването на газоразрядни лампи в дома е, че те трябва да се монтират на голяма височина. Модели с мощност 125 вата - 4 м окачване, 250 вата - 6 м, 400 вата и повече - 8 м.

Съществен недостатък на HID осветителите е, че те не могат да се включат отново, докато лампата не изстине напълно. Налягането на газа в стъклената колба се повишава силно (до 100 kPa), когато уредът работи. Докато лампата не изстине, не е възможно да се пробие искровата междина с пусковото напрежение. Рестартирането се извършва след около четвърт час.