Что такое ртутные лампы. Дуговые лампы сверхвысокого давления

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 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.

Газоразрядные лампы высокого давления

Лампы высокого давления, по сравнению с люминесцентными, имеют значительно меньшие габариты и большую единичную мощность. У ртутных ламп высокого давления при равной мощности с люминесцентными (например, 40, 80 Вт) длина почти в 10 раз меньше. Малые габариты и высокое давление в них обусловили температуру разрядной трубки - 700...750°С. Поэтому разрядную трубку ламп выполняют из кварцевого стекла или специальной керамики, имеющей высокую прозрачность в видимой области спектра. .

Одна из первых была разработана лампа высокого давления типа ДРТ. Обозначение лампы: Д - дуговая, Р - ртутная, Т - трубчатая; следующее затем число соответствует мощности лампы. Прежнее название лампы - ПРК (прямая ртутно-кварцевая). Лампа ДРТ предназначена для ультрафиолетового облучения молодняка животных, цыплят, яиц перед инкубацией, семян зерновых культур и т.д. Она применяется в комплекте облучательных установок различных типов.

Лампа ДРТ представляет собой прямую трубку из кварцевого стекла, по концам которой впаяны вольфрамовые электроды. В трубку введено небольшое

Рис.1.26. Схемы включения: а) - лампы ДРТ; б) - лампы ДРЛ; EL - лампа; L - дрос­сель, SB - кнопочный включатель; CI, C2, СЗ - конденсаторы; R - резистор

количество ртути и инертного газа - аргона. Для удобства крепления к арматуре лампа по краям снабжена хомутиками с держателями, которые соединены между собой металлической полоской, используемой для облегчения зажигания лампы. В электрическую сеть лампу ДРТ включают последовательно с дросселем L по резонансной схеме (рис.1.26a). В результате резонанса, образуемого при кратко временном включении конденсатора С2, напряжение на дросселе L и конденсаторе С2 возрастает примерно в 2 раза по сравнению с напряжением питания. Это обеспечивает в лампе дуговой разряд. Металлическая полоска, подключенная через конденсатор малой емкости С3, облегчает пробой лампы. Конденсатор C1 повышает коэффициент мощности схемы до 0,92...0,95.

Электрическая энергия, подводимая к лампе ДРТ, преобразуется в ней следующим образом: ультрафиолетовое излучение составляет 18%, инфракрасное излучение – 15%, видимый свет – 15%, потери равны 52%. Однако лампа ДРТ используется прежде всего как источник ультрафиолетового излучения. В таблице 1.9 приведены характеристики ламп ДРТ.

Таблица 1.9 - Дуговые ртутные лампы высокого давления ДРТ

Поток излучения ламп ДРТ зависит от температуры окружающего воздуха. При высокой температуре ухудшается прозрачность кварцевого стекла, что определяет снижение в особенности ультрафиолетового излучения и сроков годности лампы.

Дуговая ртутная лампа ДРЛ предназначена для наружного освещения, закрытых помещений и объектов, где не требуется высокого качества цветопередачи. Она может быть рекомендована для освещения животноводческих и других сельскохозяйственных помещений; со специальными облучателями она используется для облучения рассады в теплицах, так как имеет фотосинтезно активное излучение с длиной волны = 580...700 нм (оранжево-красная часть спектра излучения).

Баланс энергии у лампы ДРЛ: ультрафиолетовое излучение практически отсутствует, видимое излучение составляет 17%, инфракрасное излучение - 14%, тепловые потери – 69%. Цвет суммарного излучения близок к белому. Доля красного излучения составляет 6...15%. Процент содержания красного излучения указывается при маркировке ламп в скобках. Яркость ламп ДРЛ почти в 10 раз превышает яркость люминесцентных ламп низкого давления.

Конструкция лампы ДРЛ представлена на рис. 1.27. Кварцевая трубка (горелка) 3 размещена в колбе 1, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора 2. Слой люминофора преобразует ультрафиолетовое излучение трубки в свет, пригодный для освещения. В кварцевую трубку впаяны два основных вольфрамовых электрода 4, покрытых активированным слоем и подсоединенных к цоколю 7, и два дополнительных (поджигающих) 5. В трубке находится небольшое количество ртути (40...60 мг). После откачки воздуха из внешней колбы 1 она заполняется аргоном под давлением 2,5...4,5 кПа.

Такая конструкция позволяет зажигать четырехэлектродную лампу от питающей сети 220 В без специального поджигающего устройства (рис.1.26б). Наличие дросселя и конденсатора в схеме позволяет уменьшить колебания светового потока и увеличить коэффициент мощности. При этом ПРА потребляет около 10% номинальной мощности лампы. При включении лампы в сеть последовательно с дросселем разряд первоначально возникает между смежными основным и дополнительным электродами. Вызванная этим ионизация разрядного промежутка приводит к возникновению разряда между основными электродами, после чего дополнительные электроды прекращают работать.

Наличие во внешней колбе 1 аргона под давлением позволяет на долгий срок сохранить люминофорное покрытие в рабочем состоянии. Нагрев внешней колбы при работе лампы - 220... 280°С. Оптимальная температура внешней среды для работы ламп - 25...40°С. Период разгорания лампы ДРЛ длится 5...10 мин. Характеристики ламп ДРЛ приведены в табл. 1.10.

Осветительные металлогалогенные лампы общего назначения типа ДРИ (дуговые ртутные с излучающими добавками) имеют в зависимости от состава добавок различный спектр излучения, обеспечивающий высокое качество цветопередачи и более высокий, чем у ламп ДРЛ, световой КПД. Конструктивно лампы отличаются от ламп ДРЛ формой внешней колбы, не имеющей люминофорного покрытия, и отсутствием в разрядной трубке дополнительных поджигающих электродов.

Поэтому в сеть их включают по схеме, содержащей специальные импульсные зажигающие устройства - ИЗУ, генерирующие высоковольтные импульсы напряжением 2...6 кВ.

Чтобы улучшить спектральный состав видимого излучения, в трубку ламп добавляют соединения галогенной группы: иодиды натрия, скандий, бромиды редкоземельных металлов. Характеристики ламп ДРИ даны в табл. 1.11.

В табл. 1.11 приведены также характеристики ламп ДРИЗ для освещения сухих, пыльных и влажных помещений и ламп ДРИШ для освещения объектов при цветных телевизионных съемках и передачах (Ш – обозначение широкого спектра).

Ртутно-кварцевые лампы высокого давления ДРЛФ созданы для облучения растений на основе ламп ДРЛ. Особенностью этих ламп является специальный состав люминофора, который обеспечивает спектр излучения, в наибольшей степени способствующий прохождению физиологических процессов в растениях. Это излучение находится в диапазоне длин волн от 350 до 750 нм с преобладанием оранжево-красных и сине-фиолетовых лучей.

По своей конструкции и по электрическим параметрам лампы ДРЛФ аналогичны лампам ДРЛ, однако они имеют колбу из стекла, выдерживающего в нагретом состоянии брызги холодной воды. В электрическую сеть лампы включаются аналогично лампам ДРЛ.

Обозначения ламп: Д - дуговая, Р - ртутная, Л - люминесцентная, Ф - с повышенной фитоотдачей. Наибольшее распространение получили лампы ДРЛФ-400 и ДРЛФ-1000 мощностью 400 и 1000 Вт с фитопотоком соответственно 12800 и 90000 мфт.

Таблица 1.10 - Ртутные лампы высокого давления ДРЛ

Дуговая ртутно-вольфрамовая лампа ДРВ-750 предназначена для дополнительного облучения растений в теплицах. Основным ее преимуществом, по сравнению с лампами ДРЛФ, является отсутствие ПРА, в результате чего снижается металлоемкость облучающей установки, уменьшается нагрузка на крышу теплицы, улучшается маневренность подвижных систем облучения. Лампа выполнена в виде колбы, в которой смонтирована ртутная горелка совместно с нитью накаливания. Сама колба изготовлена из термостойкого стекла и рассчитана на попадание брызг холодной воды.

Таблица 1.11 - Дуговые ртутные металлогалогенные лампы для наружного и внутреннего освещения ДРИ

Имеет зеркальный или диффузный отражатель. Нить накаливания является балластным сопротивлением и одновременно источником излучения, усиливающим красную часть спектральной характеристики лампы.

В результате лампа ДРВ-750 является источником смешанного излучения с преобладанием оранжево-красных и сине-фиолетовых лучей.

Модернизацией лампы ДРВ является ртутно-вольфрамовая лампа ДРВЛ. В ней также в пространстве между разрядной трубкой и внешней колбой установлена вольфрамовая спираль, включенная последовательно с разрядной трубкой и выполняющая роль балластного сопротивления. В указанном балласте теряется примерно половина мощности лампы. Это снижает в 1,5...2 раза эффективный КПД ртутно-вольфрамовых ламп по сравнению с лампами ДРЛ и ДРТ.

Дуговые ртутно-вольфрамовые эритемные лампы с диффузным отражателем типа ДРВЭД предназначены для комплексного воздействия излучением части спектра с длинами волн от 280 до 5000 нм. Внешняя колба этих ламп выполнена из специального увиолевого стекла, пропускающего ультрафиолетовое излучение. Срок службы ламп типа ДРВЭД определяется в основном сроком службы вольфрамовой спирали - 3000...5000 ч.

Дуговые ртутные люминесцентные лампы ДРФ-1000 и ДРФ-2000 с повышенной фитоотдачей предназначены для комплектования вегетационных осветительных установок, применяющихся для создания светового режима в климатических камерах и шкафах при селекции различных растений. Лампы имеют большой световой поток и высокую светоотдачу. По конструкции и характеристикам аналогичны лампам ДРЛ, но отличаются составом люминофора, имеют колбу из вольфрамового термостойкого стекла, выдерживающего брызги холодной воды. Из недостатков следует отметить большую массу ПРА и устройства компенсации коэффициента мощности.

В группе разрядных ламп высокого давления натриевые лампы типа ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые) отличаются большим световым КПД и чуть более вытянутой по сравнению с лампой ДРЛ наружной колбой. Разрядная трубка правильной цилиндрической формы выполнена из полупрозрачной керамики (поликристаллического алюминия) или из прозрачного трубчатого монокристалла (лейкосапфира). Эти материалы устойчивы к длительному воздействию паров натрия при температуре до 1600°С. Общий коэффициент пропускания видимого излучения составляет 90...95%. Однако 70% излучения находится в зоне 560...610 нм желто-оранжевого цвета, что вызывает искажение цветопередачи. Поэтому: лампы ДНаТ в основном используют для наружного освещения. В электрическую сеть лампы ДНаТ включают по схеме, аналогичной схеме ламп ДРИ.

Характеристики натриевых ламп высокого давления ДНаТ приведены в табл. 1.12.

Дуговые ксеноновые трубчатые лампы (ДКсТ) в сельском хозяйстве используются сравнительно мало из-за сложности их эксплуатации. Лампы выполняют в одной кварцевой разрядной колбе (ДКсТ) и в двух колбах с водяным охлаждением (ДКсТВ).

В спектре ламп ДКсТ без водяного охлаждения имеется избыток ультрафиолетового излучения. Этот недостаток скорректирован в лампах типа ДКсТЛ, колбы которых выполнены из кварцевого стекла с легирующими (Л) присадками. В видимой области спектра излучение ксеноновых ламп приближается к солнечному. У ламп типа ДКсТВ доля видимого излучения составляет всего 10...12% их мощности. Указанные типы ламп выпускаются, как правило, большой единичной мощности - от 1000 до 12000 Вт со световой отдачей 24...40 лм/Вт. Срок службы составляет 500...1500 ч, что обусловлено значительной температурой поверхности разрядной трубки (750... 800°С).

Таблица 1.12 - Натриевые лампы высокого давления ДнаТ

Особенностью большинства разрядных ламп высокого давления является режим разгорания, протекающий в течение 5...10 мин после зажигания лампы. У ртутных и натриевых ламп он более продолжительный, чем у ксеноновых. В процессе разгорания изменяются все параметры лампы. Например, ток в ртутных лампах превышает номинальное значение в 1,5...2 раза. По мере разогрева давление паров внутри лампы растет, что сопровождается снижением тока и увеличением потока излучения, с ростом давления повышается напряжение зажигания лампы. Поэтому повторное зажигание погасшей лампы возможно лишь после ее остывания, следовательно, после снижения напряжения зажигания. Колебания напряжения сети мало влияют на световую отдачу ламп, однако большие отклонения напряжения сказываются значительно. Лампы должны эксплуатироваться в том положении, которое определено заводом-изготовителем. При эксплуатации установок с разрядными лампами высокого давления следует принимать во внимание значительную пульсацию световых потоков и принимать меры к их снижению.

Контрольные вопросы

1. Что называется искусственным источником оптического излучения?

2. Какие основные виды источников оптического излучения вы знаете?

3. Что называется идеальным излучателем?

4. Назовите три класса тел накала.

5. Как происходит преобразование эл. энергии в оптические излучения?

6. Дайте определение закона Кирхгофа.

7. Дайте определение закона Стефана Больцмана.

8. Напишите закон Планка.

9. Дайте определение закону смещения Вина.

10. Назовите основные элементы конструкции лампы накаливания общего назначения?

11. Как устроена линейная галогенная лампа накаливания?

12. Назовите некоторые разновидности ламп накаливания.

13. Каковы основные характеристики ламп накаливания?

14. Как изменяются показатели ламп накаливания от подводимого напряжения?

15. Приведите простейшие схемы включения ламп накаливания.

16. Как классифицируются разрядные лампы?

17. Как происходит преобразование эл. энергии в видимое излучение в разрядных лампах?

18. Назначение балластного устройства?

19. Как происходит стабилизация дугового разряда?

20. Как влияет вид балластного устройства на работу гозоразрядных ламп?

21. Дайте общие сведения о газоразрядных лампах низкого и высокого давления.

22. Устройство и обозначения наиболее распространенных люминисцентных ламп.

23. Как определяется коэффициент пульсации светового потока?

24. Нарисуйте стартерную схему включения люминисцентной лампы.

25. Дайте понятия о бесстартерных схемах включения люминисцентных ламп.

26. Расскажите о назначении газоразрядных ламп высокого давления типа ДРТ, ДРЛ, ДРВ, ДНаТ.

Нарисуйте схему включения лампы ДРТ, ДРЛ, и т.д.

Рассмотренные в предыдущей статье люминесцентные лампы - это лампы низкого давления. Разряд в них происходит при давлении паров ртути не более 0,1 мм ртутного столба или 10 паскалей (Па). Спектр излучения разряда при таких давлениях имеет линейчатый характер, причем, как уже было сказано, до 80 % мощности разряда приходится на две УФ линии: 257 и 185 нм, а на долю пяти линий видимой части спектра лишь около 2 %.

Если давление паров ртути повышается, то вначале все линии «расплываются» и превращаются в полосы, затем происходит пере-распределение энергии: излучение в УФ области ослабевает, а в видимой - увеличивается. При давлении паров ртути около 1000 мм ртутного столба доля видимого излучения возрастает настолько, что световая отдача разряда достигает 20-25 лм/Вт, то есть становится больше, чем у ламп накаливания общего назначения. Но при этом все видимое излучение сосредоточено в сине-зеленой части спектра, а желтый и красный свет отсутствуют полностью. Многим знаком свет медицинских УФ облучателей - довольно неприятного сине-зеленого цвета, сильно искажающим вид освещаемых предметов, в частности, человеческих лиц. В этих облучателях применяются как раз ртутные лампы высокого давления типа ДРТ (дуговая, ртутная, трубчатая).

Несмотря на относительное ослабление доли УФ излучения, оно все же остается в спектре разряда в довольно большом количестве (около 40 % подводимой к разряду мощности). Так же как и в люминесцентных лампах низкого давления, это излучение с помощью люминофора может быть превращено в видимое. Но если в обычных люминесцентных лампах температура стенок колбы лишь немногим выше температуры окружающего воздуха, то в лампах высокого давления размеры колб гораздо меньше, и температура на стенках достигает 500 - 600 оС. Найти люминофоры, эффективно работающие при таких температурах, до сих пор не удалось.

Проблему решили в начале 50-х годов прошлого века. Малогабаритную ртутную лампу высокого давления поместили внутрь другой, значительно большей по размеру колбы, а уже на внутреннюю поверхность этой колбы стали наносить люминофор, имеющий наибольшую эффективность при температуре 200 - 300 оС и излучающий преимущественно в красной области. Сейчас в качестве люминофора чаще всего применяют фосфат-ванадат иттрия, активированный европием. С 1952 года начался массовый выпуск таких ламп ведущими мировыми производителями - General Electric, Philips, Osram. Сегодня по объему выпуска ртутные лампы высокого давления с люминофором занимают третье место после ламп накаливания и люминесцентных ламп.

На рис. 1 показано устройство ртутной лампы.

Рис. 1. с люминофором

Разрядная трубка 1 («горелка») из кварца держателями 2 из достаточно толстой никелевой проволоки закреплена на ножке 3 (у мощных ламп горелка поддерживается еще и пружинящим держателем 4, упирающимся во внешнюю колбу). Ножка 3 герметично впаяна во внешнюю колбу 5, покрытую изнутри слоем люминофора 6. В ртутных лампах высокого давления используются самокалящиеся электроды 7 в виде спирали, навитой на вольфрамовый стержень (керн) и покрытой активирующим веществом. Кроме основных электродов 7, в лампах имеются поджигающие электроды 8, расположенные вблизи основных и электрически соединенные с противоположными электродами через ограничительные сопротивления 9. На внешней колбе с помощью высокотемпературной мастики крепится стандартный резьбовой цоколь 10. Между горелкой и цоколем крепится тепловой экран 11 (обычно из слюды). Внутренний объем горелки заполнен инертным газом аргоном с давлением от 10до 50 мм ртутного столба (в зависимости от мощности лампы) и ртутью.

В отличие от люминесцентных ламп, в которых ртуть всегда находится в жидком состоянии, в лампах высокого давления количество ртути строго дозировано, и при работе ламп ртуть в горелках находится только в газообразном состоянии при давлении паров 1000 - 1500 мм ртутного столба (1,5 - 2 атмосферы). Для получения таких высоких давлений паров ртути температура стенок горелки должна быть не менее 500 оС. Поэтому горелки ламп высокого давления делают только из кварца. Пространство между горелкой и внешней колбой заполняется газом (техническим аргоном).

Схема включения ртутных ламп высокого давления проще, чем люминесцентных ламп (рис. 2).

Рис. 2. Схема включения ртутных ламп высокого давления 

Благодаря наличию поджигающих электродов, расположенных очень близко к основным, между этими электродами разряд возникает при напряжениях ниже сетевого. Этот разряд очень слаб, так как ток его ограничен сопротивлениями 9, но он создает начальную ионизацию газа в горелке, за счет которой разряд переходит на основные электроды. Ток основного разряда ограничивается только дросселем, и величина его в первое время после включения в 2 - 3 раза больше, чем после полного разгорания лампы. Ток разряда разогревает основные электроды до температуры, обеспечивающей достаточную эмиссию электронов из них (1000 - 1200 оС). Из-за большого тока разряда начинают разогреваться стенки горелки, находящаяся на них ртуть постепенно полностью испаряется, и процессы в лампе стабилизируются. Процесс разгорания длится достаточно долго - от 7 до 10 минут.

Как и в схемах с люминесцентными лампами, дроссель создает сдвиг фаз между током и напряжением (cos р~ 0,5). Для компенсации этого сдвига параллельно цепочке из лампы и дросселя включается компенсирующий конденсатор.

Ртутные лампы высокого давления с люминофором выпускаются мощностью 80, 125, 250, 400, 700 и 1000 Вт; изредка встречаются лампы мощностью 50 и 2000 Вт. Лампы мощностью 50, 80 и 125 Вт выпускаются с цоколем Е27, более мощные - с цоколем Е40. Потери мощности в дросселях, как правило, составляют не больше 10%.

Световая отдача современных ламп - от 40 до 60 лм/Вт; срок службы - до 24000 часов. По этим параметрам ртутные лампы высокого давления значительно превосходят лампы накаливания, что и предопределило их очень широкое распространение.

Кроме высокой световой отдачи и большого срока службы, ртутные лампы высокого давления имеют и другие достоинства: относительная компактность; простота включения; широкий диапазон мощностей; очень слабая зависимость параметров от окружающей температуры.

Недостатки таких ламп:

1. Низкое качество цветопередачи (Ra= 45 - 50; у иностранных ламп Delux и Super Delux - не выше 55).
2. Большие пульсации светового потока (65 - 75 %).
3. Большое время разгорания (до 10 минут).
4. Невозможность повторного включения горячей лампы - если лампа случайно погасла, снова включить ее можно только после остывания горелки.
5. Высокая температура на внешней колбе (250 - 300 оС).

Ртутные лампы высокого давления широко применяются там, где не требуется качество цветопередачи, - в уличном освещении, на складах, на промышленных предприятиях (при наличии вращающихся деталей - с обязательным включением соседних светильников в разные фазы) и т.п.

Классификация, маркировка и обозначение ртутных ламп

Ртутные лампы высокого давления классифицируются по мощности.
В России лампы выпускаются под названием ДРЛ (дуговая, ртутная, люминесцентная), далее указывается мощность в ваттах.

За рубежом каждая фирма выпускает лампы под своим названием: Philips - HPL; Osram - HQL; General Electric - MBF; Sylvania - HSL и HSB; Radium - HRL. По международной системе обозначений ILCOS все эти лампы называются QE.

В таблице 1 даны усредненные параметры некоторых типов ртутных ламп высокого давления с люминофорами.

Вы решили организовать систему насыщенного, яркого и экономичного освещения на улице и во дворе, купив для этих целей ртутные лампы? Сегодня на рынке осветительного оборудования и сопутствующих элементов ртутьсодержащая продукция представлена в широком ассортименте и по приемлемой стоимости, ведь верно? Но вы сомневаетесь в целесообразности такого решения и не знаете, какую модель лампочки лучше выбрать?

Мы поможем вам разобраться во всех тонкостях покупки и применения ртутных осветительных приборов - в статье рассмотрены существующие разновидности этих ламп, их преимущества и недостатки. Уделено внимание безопасной эксплуатации и правильной утилизации по окончанию срока использования.

Приведены лучшие производители ртутных модулей, предлагающие хороший ассортимент отличного качества. Материал статьи снабжен фотообразцами ртутьсодержащих приборов, а также видеороликами с обзором различных видов ламп и нюансами их утилизации.

Наличие токсичного вещества существенно снижает привлекательность изделий. Однако, полностью от них еще не отказались и считать ртутные приборы устаревшими пока рано.

Ртутные устройства высокого давления отлично справляются с задачей освещения больших крытых и открытых пространств. Интенсивность их свечения при равной мощности почти в 10 раз превышает результаты стандартных ламп накаливания

Классификация ламповых аппаратов

Первичная классификация ртутных изделий происходит в зависимости от давления внутреннего наполнения и имеет следующую буквенную аббревиатуру:

• РЛНД – лампы низкого давления;
• РЛВД – модули высокого давления;
• РЛСВД – устройства сверхвысокого давления.

В первой группе находятся изделия, имеющие в установившемся режиме базовое парциальное давление ртутных паров меньше, чем 0,01 МПа. Во второй эта величина составляет от 0,1 МПа до 1 МПа, а в третьей – превышает 1 МПа.

№1 - особенности изделий низкого давления

В перечень ртутных изделий низкого давления входят линейные и компактные люминесцентные лампы , доступные для организации бытовых осветительных систем в жилых, офисных и рабочих помещениях.

По форме они могут быть кольцевыми, линейными, U-образными и стандартными.

Приборы низкого давления лучше всего проявляют себя при температуре окружающего воздуха в 18-25 °C. Отклонения от этих цифр плохо сказываются на работе, снижая насыщенность, яркость и силу светопотока

Спектральная цветопередача превышает показатели традиционных ламп накаливания. В температуре свечения преобладают натуральные оттенки.

Изделия низкого давления вырабатывают равномерный, мягкий, не раздражающий глаз свет, достигающий по насыщенности 75 Лм/Вт. Их срок службы может составлять до 10 000 часов

В упрек устройствам ставят зависимость от температурных показателей окружающей среды, невозможность питания постоянным током и эффект периодической пульсации.

№2 - отличия ламп высокого давления

Основным представителем класса газоразрядных приборов высокого давления являются ртутьсодержащие дуговые лампочки (ДРЛ ) общего и узкоспециализированного назначения.

Первые монтируются в модули для организации наружных осветительных систем, а вторые применяются в некоторых промышленных отраслях, медицине и сельском хозяйстве.

В классических ДРЛ-лампочках для исправления цветопередачи излучаемого потока используется люминофорное покрытие. Оно наносится на внутреннюю поверхность колбы, обеспечивая более насыщенный, качественный свет

Мощность приборов находится в диапазоне от 50 до 1000 Вт. Лампы подходят для общего освещения магистралей, улиц, придомовых территорий, крытых и открытых площадок, цехов, складов и прочих объектов, где не предусмотрено постоянное пребывание людей.

В этот же класс входят более прогрессивные ртутно-вольфрамовые лампы. Имеют аналогичные показатели, но от простых ртутных отличаются тем, что ртутно-вольфрамовые лампы могут корректно подключаться к сети без пускорегулирующего аппарата.

Эту возможность обеспечивает вольфрамовая нить. Она играет одновременно две роли: являясь накальным источником света, параллельно служит еще и ограничителем электрического тока.

Дуговые металлогалогены (ДРИ ) тоже принадлежат к разряду ртутных ламп. Их главное отличие заключается в специальных излучающих добавках, которые значительно повышают эффективность свечения.

Для подключения к электрической сети в цепь необходимо встраивать дроссельный элемент.

Колба металлогалогенов бывает эллипсоидной или цилиндрической. Внутри находится не стандартная кварцевая горелка, а более эффективная и надежная керамическая

Лампы этого типа актуальны для подсветки зданий, исторических объектов и архитектурных сооружений, спортивных арен, футбольных полей, торговых, рекламных и выставочных залов как крытых, так и располагающихся на открытом воздухе.

Металлогалогенные ртутные модули с зеркальным слоем (ДРИЗ ) по функционалу схожи с ДРИ-приборами. Однако, за счет плотного слоя зеркального покрытия способны давать насыщенный луч света, который можно направить в определенную область.

Изделия ДРИЗ максимально эффективны в условиях слабой и плохой видимости. С их помощью легко и удобно освещать конкретные объекты, к которым требуется привлечь внимание

Ртутно-кварцевые трубчатые лампы (ДРТ ) имеют колбу в форме удлиненного цилиндра, где на торцах располагаются рабочие электроды. Применяются для УФ-сушки, светокопировальных работ и прочих узкотехнологических целей.

№3 - нюансы модулей сверхвысокого давления

Шаровые устройства ртутно-кварцевого типа (ДРШ ) принадлежат к классу ламп сверхвысокого давления. Специфическая округлая форма колбы позволяет выдавать интенсивное излучение при относительно небольшой базовой мощности и компактном размере.

Для работы ДРШ-устройства требуется блок питания. Он помогает активировать лампу и осуществляет начальный розжиг горелки

Область применения таких агрегатов гораздо уже. Обычно их эксплуатируют в проекционных системах и разноплановом лабораторном оборудовании, например, в мощных микроскопах.

Оттенки излучения приборов

Внутри изделия со ртутью содержится люминофор. Благодаря его наличию, исходящий светопоток имеет насыщенный яркий оттенок, максимально приближенный к естественному белому цвету.

Нейтральный тон светопотока в лампах удается получить в результате корректного смешивания излучений газовых веществ, имеющихся в колбе, с люминофорными составляющими

Ртутные пары, сосредоточенные во внутриколбовом пространстве, способны регенерировать не только естественно-белое, но и цветное освещение, например, оранжевое, зеленое, фиолетовое или синее.

Достоинства и недостатки ртутных ламп

Некоторые специалисты называют ртутные источники света технически устаревшими и рекомендуют сокращать их использование не только в бытовых, но и в промышленных целях.

Однако, такое мнение несколько преждевременно и газоразрядные лампы еще рано списывать со счетов. Ведь есть места, где они проявляют себя на высшем уровне и обеспечивают яркий, качественный свет при разумном потреблении.

Плюсы газоразрядных модулей

• высокая и эффективная светоотдача на протяжении всего эксплуатационного периода – от 30 до 60 Лм на 1 Ватт;
• широкая линейка мощностей на классических видах цоколей E27/E40 – от 50 Вт до 1000 Вт в зависимости от модели;
• пролонгированный срок службы в обширном температурном диапазоне окружающей среды – до 12 000-20 000 ч;
• хорошая морозостойкость и корректная работа даже при низких показателях термометра;
• возможность использовать источники света без подключения ПРА – актуально для вольфрамово-ртутных устройств;
• компактные размеры и хорошая прочность корпуса.

Максимальную отдачу приборы высокого давления демонстрируют в системах уличного освещения. Отлично проявляют себя в рамках подсветки крупногабаритных крытых помещений и открытых площадок.

Минусы ртутьсодержащих изделий

Как и у всякого другого технического элемента, у ртутных газоразрядных модулей имеются некоторые недостатки. Этот перечень содержит всего несколько позиций, которые обязательно нужно учитывать при организации осветительной системы.

Первый минус – это слабый уровень цветопередачи R a , в среднем не превышающий 45-55 единиц. Для освещения жилых помещений и офисов этого мало.

Поэтому в местах предъявления повышенных требований к спектральному составу светопотока ртутные лампы монтировать нецелесообразно.

Ртутные приборы не способны передать в полном объеме оттеночную гамму цветового спектра человеческих лиц, интерьерных элементов, мебели и прочих мелких предметов. Зато на улице этот недостаток практически незаметен

Низкий порог готовности к включению тоже не прибавляет привлекательности. Чтобы войти в режим полноценного свечения, лампа обязательно должна разогреться до нужного уровня.

Обычно на это уходит от 2 до 10 минут. В рамках уличной, цеховой, промышленной или технической электросистемы это большого значения не имеет, но в домашних условиях оборачивается существенным недостатком.

Если в момент функционирования прогретая лампа вдруг отключается по причине падения напряжения в сети или из-за других обстоятельств, включить ее сразу не представляется возможным. Сначала прибор должен полностью остыть и только потом его получится снова активировать.

Возможность регулировки яркости подаваемого света у изделий отсутствует. Для их корректной работы обязательно требуется определенный режим подачи электрики. Все происходящие в нем отклонения негативно сказываются на источнике света и в разы снижают его рабочий ресурс.

Проблемный момент функционирования ртутьсодержащих элементов – режим базового старта и последующего выхода на номинальные параметры работы. Именно в это время прибор получает максимальную нагрузку. Чем меньше активаций испытывает лампочка, тем дольше и надежнее она служит

Переменный ток действует на газоразрядные осветительные приборы крайне негативно и в итоге приводит к возникновению мерцания с сетевой частотой в 50 Гц. Устраняют этот неприятный эффект с помощью электронных ПРА, а это влечет за собой дополнительные материальные расходы.

Сборка и установка ламп должны происходить строго по схеме, разработанной квалифицированными специалистами. При монтаже необходимо использовать только качественные термопрочные комплектующие, устойчивые к серьезным эксплуатационным нагрузкам.

В процессе использования ртутных модулей в жилых и рабочих помещениях колбу желательно закрывать специальным защитным стеклом. Во момент неожиданного взрыва лампы или короткого замыкания это обезопасит людей, находящихся рядом, от травм, ожогов и других повреждений.

В чем опасность для человека?

Нарушение целостности колбы представляет большую проблему, потому что ртуть, попадая в атмосферу, вредит всему вокруг .

Вышедшее из строя изделие не подлежит хранению в домашних условиях и не подходит для выброса в обычный мусорный контейнер.

В северных округах России запущен экологический проект «Утилизируй правильно». В рамках этого мероприятия на улицах городов расставлены специальные контейнеры, куда население может складывать отработавшие свой ресурс ртутные и люминесцентные лампочки

Изделие подлежит правильной утилизации в соответствии с принятыми нормативами. Делать это могут только организации, имеющие специальную лицензию.

В их обязанности входит прием ламп от населения, транспортировка, хранение их на складе, оборудованном герметичными боксами, и последующая утилизация.

Процесс переработки осуществляется такими способами, как:

• амальгамирование;
• демеркуризация;
• термообработка;
• высокотемпературный обжиг;
• технология на вибропневматике.

Наиболее уместный вариант уничтожения выбирает утилизатор. Все дальнейшие действия проводятся строго по инструкции, регламентирующей процесс.

В небольших городах России программа утилизации организована несколько по-другому. Там раз в месяц в определенные места выезжает спецтранспорт, и работники уполномоченных предприятий принимают у населения отработанные источники света с токсичным наполнением

В начале осени 2014 года РФ поставила подпись под международным документом – Минаматской конвенции о ртути. Согласно содержащейся там информации с 2020 года все ртутьсодержащие продукты будут запрещены к производству, импорту и экспорту.

Среди источников освещения под это положение подпадают паросветные ртутные лампы высокого давления, в частности, модули с маркировкой ДРИ и ДРЛ.

Обзор лучших моделей на рынке

Так как лампочки, оснащенные токсичной ртутью, преимущественно используют в наружных осветительных системах, крытых промышленных и технических помещениях, а в быту применяют крайне редко, их внешний вид не отличается оригинальностью.

Место #1 - лампочки торговой марки Osram

Даже солидные бренды придерживаются классики и не считают нужным придавать приборам необычную форму и сложную конфигурацию.

Приборы ртутного типа можно установить в гараже. Они обеспечат стабильный и яркий поток света, способствующий концентрации внимания

Ртутные модули HQL Standart , изготовленные на предприятиях Osram, надежны и не боятся интенсивных эксплуатационных нагрузок. Диапазон мощности очень широк и начинается с 50 Вт, а заканчивается 1000 Вт.

Для корректного подключения ламп и последующей нормальной работы требуется установка пускорегулирующего аппарата.

Приборы ртутного типа от германского бренда Osram подходят для освещения крупногабаритных складских и производственных помещений, в которых максимальные требования предъявляются к яркости излучения, а к уровню цветопередачи столь жестких претензий нет

Изделия выпускаются с каплевидной матовой колбой, оснащаются люминофорным покрытием и цоколем E27/E40. Внутренняя горелка изготовляется из прочного кварца.

Приборы меньшей мощности, до 125 Вт, передают нейтрально-белое свечение, а модули от 250 Вт и выше вырабатывают чуть более естественный дневной свет.

Лампочки Osram, сделанные на ртутно-вольфрамовой основе, по всем характеристикам превосходят привычные газоразрядные. Срок их службы гораздо длиннее, а область применения обширнее. Второй параметр обусловлен улучшенным спектром цветового свечения модулей.

При мощности в 160 Вт изделия вырабатывают свет в 3600 К, приближенный к теплой гамме. Более белый оттенок в 3800 К дают лампы в 250 Вт. И только 500-ваттные обеспечивают нейтральное белое свечение в 4000 К.

Такие модули подходят для создания привлекательного, яркого и эффектного освещения в парковых зонах, на открытых пространствах и центральных городских аллеях, прогулочных зонах, концертных залах и прочих местах массового, но не постоянного пребывания людей.

Место #2 - ассортимент компании Philips

По большей части применяются для обустройства наружного освещения открытых площадок, придомовых территорий и прочих мест подобного плана.

Внутри колбовой части лампочек Филипс располагается кварцевая горелка высокого давления, наполненная парами ртути и смесью аргона. Выдаваемый светопоток в зависимости от мощности составляет 1800 Лм у 50W прибора и до 58 500 ЛМ у модуля в 1000 ВТ

Особенность изделий состоит в том, что они не теряют время на розжиг, а сразу же с момента активации обеспечивают равномерное, яркое и качественное освещение пространства.

Каплевидная матовая колба изготовляется в двух вариантах:

• SG – легкоплавкое стекло с люминофорным покрытием, нанесенным в три слоя;
• HG – тугоплавкое стекло, иногда содержащее некоторое количество кварца - демонстрирует увеличенную стойкостью к рекордно высоким температурам.

SG-элементы используют для ламп низкой и средней мощности, а HG применяют в модулях от 500 Вт до 1000Вт.

Оттеночная гамма источников света составляет 3900-4200 К. Эти цифры обозначают нейтральный оттенок свечения, приближенный к естественному. Фирменная гарантия дается на 1 год.

В серию ML входят инновационные ртутно-вольфрамовые лампы с люминофорным внутриколбовым покрытием. Их отличительная черта – однородный, насыщенный и яркий поток света с высокоуровневой цветопередачей.

Выпускаются с цоколями E27/E40 и имеют базовую мощность в 100, 160, 250 и 500 Вт.

При помощи ртутно-вольфрамовых модулей ML можно создать на придомовой территории приятное глазу, эстетичное, экономичное и долговечное освещение

Температура светопотока колеблется в пределах 3400-3700 К. Лампы такого типа можно назвать одними из самых теплых в своем классе. Их удобно использовать не только для уличного освещения, но и для больших магазинов, концертных залов и торговых центров.

Место #3 - предложения торговой марки Delux

Молодой и перспективный украинский бренд Delux, зарегистрированный в 2005 году, вполне успешно конкурирует с зарубежными производителями. Основные предприятия торговой марки располагаются на промышленных площадках Китая.

Высокий уровень изготовления и безупречное качество сборки делают лампы Delux актуальными и востребованными.

Модуль ртутного типа Delux обеспечивает мощный светопоток с хорошим уровнем рассеивания. Фирменная гарантия дается на 12 месяцев при условии соблюдения базовых правил и условий эксплуатации, указанных в сопроводительных документах

Стандартные изделия представлены линейкой GGY и предназначены для эффективного наружного применения. Рабочая колба имеет слегка вытянутую каплевидную форму.

Металлическим цоколем E27 оснащаются модели мощностью в 125 Вт. Остальные изделия комплектуются цокольным элементом E40. Диапазон их мощности располагается в пределах 250-1000 Вт.

Более прогрессивная серия ртутно-вольфрамовых приборов GYZ включает в себя модули E27/E40 с рабочей мощностью в 160, 250 и 500W.

Изделия надежно и долго служат, в течение всего времени вырабатывая плотный и насыщенный поток света с оптимальным уровнем цветопередачи.

Выводы и полезное видео по теме

Как выглядит и работает лампа ртутного типа, изготовленная на производственных мощностях немецкой компании Osram. Подробный осмотр упаковки, описание указанных цифровых обозначений и буквенных аббревиатур:

О ртутных модулях ДРЛ-типа во всех подробностях. Общий обзор изделия от Philips, нюансы способов подключения к патрону и особенности последующей эксплуатации:

Сюжет об утилизации ламповых изделий ртутного типа. Почему важно, чтобы этот процесс осуществляли профессионалы и обязательно с использованием специального профильного оборудования:

Лампочки ртутного типа еще используются довольно широко, однако, это время постепенно заканчивается . С рынка их вытесняют более прогрессивные, экономичные, эстетично привлекательные и безопасные устройства. Правда, не слишком высокая стоимость и продолжительный срок службы еще играют свою роль, нередко заставляя покупателей по старой памяти отдавать предпочтение ртутьсодержащим приборам.

Ртутные газоразрядные лампы представляют собой электрический источник света, в котором для генерации оптического излучения используется газовый разряд в парах ртути. Ртутные лампы являются разновидностью газоразрядных ламп. Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин «разрядная лампа» (РЛ), включенный в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению. Этим термином следует пользоваться в технической литературе и документации.

В зависимости от давления наполнения, различают РЛ низкого давления (РЛНД ), высокого давления (РЛВД ) и сверхвысокого давления (РЛСВД ).

К РЛНД относят ртутные лампы с величиной парциального давления паров ртути в установившемся режиме менее 100 Па. Для РЛВД эта величина составляет порядка 100 кПа, а для РЛСВД - 1 МПа и более.

РЛВД подразделяются на лампы общего и специального назначения. Первые из них, к числу которых относятся, в первую очередь, широко распространённые лампы ДРЛ, активно применяются для наружного освещения, однако они постепенно вытесняются более эффективными натриевыми, а также металлогалогенными лампами. Лампы специального назначения имеют более узкий круг применения, используются они в промышленности, сельском хозяйстве, медицине.

Ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ

ДРЛ (Д уговая Р тутная Л юминесцентная) - принятое в отечественной светотехнике обозначение РЛВД, в которых для исправления цветности светового потока, направленного на улучшение цветопередачи, используется излучение люминофора, нанесённого на внутреннюю поверхность колбы.

Для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи и помещений без постоянного пребывания людей.

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы (ДРИ)

Лампы ДРИ (Д уговая Р тутная с И злучающими добавками) конструктивно схожа с ДРЛ, однако в её горелку дополнительно вводятся строго дозированные порции специальных добавок - галогенидов некоторых металлов (натрия, таллия, индия и др.), за счёт чего значительно увеличивается световая отдача (порядка 70 - 95 лм/Вт и выше) при достаточно хорошей цветности излучения. Лампы имеют колбы эллипсоидной и цилиндрической формы, внутри которой размещается кварцевая или керамическая горелка. Срок службы - до 8 - 10 тыс. ч.

В современных лампах ДРИ используются в основном керамические горелки, обладающие большей стойкостью к реакциям с их функциональным веществом, благодаря чему со временем горелки затемняются гораздо меньше кварцевых. Однако последние тоже не снимают с производства из-за их относительной дешевизны.

Ещё одно отличие современных ДРИ - шаровидная форма горелки, позволяющая снизить спад светоотдачи, стабилизировать ряд параметров и увеличить яркость «точечного» источника. Различают два основных исполнения данных ламп: с цоколями Е27, Е40; софитное - с цоколями типа Rx7S и подобными им.

Для зажигания ламп ДРИ необходим пробой межэлектродного пространства импульсом высокого напряжения. В «традиционных» схемах включения данных паросветных ламп, помимо индуктивного балластного дросселя, используют импульсное зажигающее устройство - ИЗУ.

Изменяя состав примесей в лампах ДРИ, можно добиться «монохроматических» свечений различных цветов (фиолетового, зелёного и т. п.) Благодаря этому ДРИ широко используются для архитектурной подсветки. Лампы ДРИ с индексом «12» (с зеленоватым оттенком) используют на рыболовецких судах для привлечения планктона.

Дуговые ртутные металлогалогенные лампы с зеркальным слоем (ДРИЗ)

Лампы ДРИЗ (Д уговая Р тутная с И злучающими добавками и З еркальным слоем) представляет собой обычную лампу ДРИ, часть колбы которой изнутри частично покрыта зеркальным отражающим слоем, благодаря чему такая лампа создает направленный поток света. По сравнению с применением обычной лампы ДРИ и зеркального прожектора, уменьшаются потери за счет уменьшения переотражений и прохождений света через колбу лампы. Так же получается высокая точность фокусировки горелки. Для того, чтобы после вворачивания лампы в патрон направление излучения её можно было изменить, лампы ДРИЗ снабжают специальным цоколем.

Ртутно-кварцевые шаровые лампы (ДРШ)

Лампы ДРШ (Д уговые Р тутные Ш аровые) представляют собой дуговые ртутные лампы сверхвысокого давления с естественным охлаждением. Имеют шарообразную форму и дают сильное ультрафиолетовое излучение.

Ртутно-кварцевые лампы высокого давления (ПРК, ДРТ)

Дуговые ртутные лампы высокого давления типа ДРТ (Д уговые Р тутные Т рубчатые) представляют собой цилиндрическую кварцевую колбу с впаянными по концам электродами. Колба наполняется дозированным количеством аргона, помимо того в неё вводится металлическая ртуть. Конструктивно лампы ДРТ очень схожи с горелками ДРЛ, а электрические параметры их таковы, что позволяют использовать для включения пускорегулирующие аппараты ДРЛ соответствующей мощности. Однако большинство ламп ДРТ выполняется в двухэлектродном исполнении, поэтому для их зажигания требуется использование специальных дополнительных устройств.

Первые разработки ламп ДРТ, носивших первоначальное название ПРК (П рямая Р тутно-К варцевая), были выполнены Московским электроламповым заводом в 1950-х гг. В связи с изменением нормативно-технической документации в 1980-х гг. обозначение ПРК было заменено на ДРТ.

Существующая номенклатура ламп ДРТ имеет широкий диапазон мощностей (от 100 до 12000 Вт). Лампы используются в медицинской аппаратуре (ультрафиолетовые бактерицидныеи эритемные облучатели), для обеззараживания воздуха, пищевых продуктов, воды, для фотополимеризации лаков и красок, экспонирования фоторезистов и иных фотофизических и фотохимических технологических процессов. Лампы мощностью 400 и 1000 Вт применялись в театральной практике для освещения декораций и костюмов, расписанных флуоресцентными красками. В этом случае осветительные приборы оснащались светофильтрами из ультрафиолетового стекла УФС-6, срезающими жёсткое ультрафиолетовое и практически всё видимое излучение ламп.

Важным недостатком ламп ДРТ является интенсивное образование озона в процессе их горения. Если для бактерицидных установок это явление обычно оказывается полезным, то в других случаях концентрация озона вблизи светового прибора может существенно превышать допустимую по санитарным нормам. Поэтому помещения, в которых используются лампы ДРТ, должны иметь соответствующую вентиляцию, обеспечивающую удаление избытка озона. В небольших количествах изготавливаются безозонные лампы ДРТ, колба которых имеет внешнее покрытие из кварца, легированного диоксидом титана. Такое покрытие практически не пропускает озонообразующую линию резонансного излучения ртути 253,7 нм.

Спектр излучения

Пары ртути излучают следующие спектральные линии, использующиеся в газоразрядных лампах:

Наиболее интенсивные линии - 184.9499, 253.6517, 435.8328 нм. Интенсивность остальных линий зависит от режима (параметров) разряда.