Výbojky DRL: konstrukce, charakteristiky, pravidla výběru

Stále oblíbená lampa DRL – představitel výbojkových osvětlovacích zařízení, vyznačující se sytým světelným tokem a trvanlivostí. Výrobky obsahující rtuť se osvědčily při zařizování umělého osvětlení ulic a průmyslových objektů.

Řada technicko-provozních nuancí však brání jejich použití v domácnosti a zpochybňuje jejich vhodnost v jiných oblastech života. Vše o výbojkových osvětlovacích zařízeních vysokého tlaku se dozvíte z námi předloženého článku. Naše rady vám pomohou správně vybrat zařízení.

Konstrukce rtuťové lampy

Svítidla DRL patří k výbojkovým zařízením vysokého tlaku. Prioritní oblastí použití je osvětlení ulic, podniků, garáží a průmyslových hal. DRL se používají tam, kde je potřeba silný světelný tok a na kvalitu podání barev nejsou kladeny zvláštní požadavky.

Hlavní funkční části:

1. Baňka. Vnější obal zařízení je vyroben ze žáruvzdorného skla. Uvnitř se nachází křemenný hořák, ke kterému jsou přivedeny vodiče. Napojení elektrod na katody probíhá spojením opačných polarit s uhlíkovým rezistorem. Z baňky je vyčerpán vzduch a napuštěn dusík, vnitřní povrch je pokryt luminoforem.
2. Patice. Zajišťuje příjem elektrické energie ze sítě pomocí spojení bodového a závitového kontaktu s objímkou, vestavěnou do svítidla.
3. Křemenný hořák. Hlavní funkční prvek rtuťové lampy. Konstrukčně se jedná o křemennou baňku, ve které jsou na obou stranách umístěny elektrody: dvě hlavní a dvě pomocné zapalovací.

Prostor baňky je pod tlakem naplněn inertním plynem, který zajišťuje izolaci tepelné výměny mezi vnitřním prostředím a hořákem. Doplňkově se tam přidává doslova kapka rtuti. V chladném stavu vypadá rtuťová sloučenina jako povlak na baňce nebo má tvar kuličky.

Abychom porozuměli principu činnosti rtuťové obloukové lampy, je třeba se seznámit s její konstrukcí a úlohou jednotlivých součástí

Princip činnosti: podstata přechodových dějů

Činnost obloukové rtuťové výbojky je založena na procesech elektrického výboje v plynném prostředí probíhajících v baňce pod vysokým tlakem. To generuje zdroj svícení podobný spirále v žárovce. Není jím však wolframové rozžhavené vlákno, ale šňůra svítících rtuťových par "natažená" mezi elektrodami.

Stabilní svícení DRL výbojky začíná za 8–10 minut po přivedení energie. Během této doby je proud protékající svítidlem vyšší než jmenovitý a je omezen odporem startovacího a regulačního zařízení.

Délka startu závisí na teplotě okolí – čím chladněji, tím déle trvá "zahřívání" výbojky. Po zapnutí se rtuť při zahřívání pomalu odpařuje a postupně zesiluje výboj mezi pracovními elektrodami.

Když rtuťová složka zcela přejde do plynné formy a tlak uvnitř se zvýší, dosáhne výbojka maximálního světelného výkonu.

K výbojce je přiváděna elektrická energie, mezi hlavní a zapalovací elektrodou vzniká doutnavý výboj. S hromaděním nosičů náboje dochází k průrazu mezi dvěma protilehlými hlavními elektrodami – vzniká obloukové záření.

Obloukový výboj ve rtuťových parách vytváří svícení s nepřijatelným podáním barev, převážně modrozelených odstínů. Luminofor je zodpovědný za přeměnu UV záření na červené tóny světla. Spojení barev dává bílé studené svícení DRL výbojky.

Specifika použití: výhody a nevýhody lamp

Svítidla typu DRL se převážně instalují na sloupy pro osvětlení ulic, silnic, parkových zón, přilehlých oblastí a neobytných staveb. Je to dáno technickými a provozními vlastnostmi výbojek.

Hlavní výhodou rtuťových obloukových zařízení je vysoký výkon, který zajišťuje kvalitní osvětlení prostorných ploch a velkých objektů.

Je třeba poznamenat, že udávané údaje DRL o světelném toku jsou relevantní pro nové výbojky. Po čtvrtletí se jas zhorší o 15 %, po roce o 30 %.

Mezi další přednosti lze zařadit:

1. Životnost. Střední doba provozu uváděná výrobci je 12 tisíc hodin. Přitom čím výkonnější výbojka, tím déle vydrží.
2. Provoz při nízkých teplotách. Tento rozhodující parametr při výběru svítidla pro venkovní použití. Výbojky jsou mrazuvzdorné a zachovávají si své pracovní charakteristiky i při záporných teplotách.
3. Dobrý jas a úhel osvětlení. Světelný výkon DRL zařízení se v závislosti na jejich výkonu pohybuje v rozmezí 45–60 lm/W. Díky činnosti křemenného hořáku a luminoforového povlaku baňky je dosaženo rovnoměrného rozložení světla s širokým úhlem rozptylu.
4. Kompaktnost. Lampy jsou relativně malé, délka svítidla pro 125 W je asi 18 cm, pro 145 W je 41 cm. Průměr je 76 a 167 mm.

Jednou z vlastností použití DRL svítidel je nutnost připojení k síti přes tlumivku. Role prostředníka je omezení proudu napájejícího lampu. Pokud připojíte svítidlo mimo tlumivku, kvůli velkému elektrickému proudu shoří.

Schématicky je zapojení znázorněno sériovým spojením rtuťové fosforové lampy přes tlumivku k napájecí síti. Do mnoha moderních DRL svítidel je již zabudován startovací a regulační mechanismus – tyto modely jsou dražší než běžné lampy.

Řada nedostatků omezuje použití DRL svítidel v domácnosti.

Významné nevýhody:

1. Doba rozsvícení. Náběh na plný výkon osvětlení – až 15 minut. Pro zahřátí rtuti je potřeba čas, což je v domácích podmínkách velmi nepohodlné.
2. Citlivost na kvalitu elektrického napájení. Při poklesu napětí o 20 % a více od jmenovité hodnoty nelze rtuťovou lampu zapnout a svítící přístroj zhasne. Při poklesu napětí o 10–15 % se zhorší jas světla o 25–30 %.
3. Hlučnost při provozu. DRL svítidlo vydává bzučivý zvuk, který není venku patrný, ale v místnosti je znatelný.
4. Pulzace. Navzdory použití stabilizátoru lampy blikají – provádět dlouhodobou práci při takovém osvětlení není žádoucí.
5. Nízké podání barev. Tento parametr charakterizuje reálnost vnímání okolních barev. Doporučený index podání barev pro obytné místnosti je nejméně 80, optimálně 90–97. U DRL lamp hodnota ukazatele nedosahuje 50. Při takovém osvětlení není možné jasně rozlišovat odstíny a barvy.
6. Nebezpečnost použití. Během provozu se uvolňuje ozon, proto je při používání lampy uvnitř místnosti nutné zajistit kvalitní ventilační systém.

Kromě toho přítomnost rtuti v baňce sama o sobě představuje potenciální nebezpečí. Takové lampy nelze po použití prostě vyhodit. Aby neznečišťovaly životní prostředí, likvidují se odpovídajícím způsobem.

Další omezení použití výbojek v domácnosti – nutnost jejich instalace ve značné výšce. Modely o výkonu 125 W – zavěšení ve 4 m, 250 W – 6 m, 400 W a vyšší – 8 m.

Podstatný nedostatek DRL svítidel – nemožnost opětovného zapnutí před úplným vychladnutím lampy. Během provozu přístroje se tlak plynu uvnitř skleněné baňky silně zvyšuje (až na 100 kPa). Dokud lampa nevychladne, není možné prorazit jiskřiště startovacím napětím. Opětovné zapnutí nastává přibližně za čtvrt hodiny.

Kritéria výběru: hodnocení technických ukazatelů

Při určování optimální varianty osvětlovacího zařízení je třeba vzít v úvahu následující charakteristiky:

• výkon;
• tvar/velikost patice;
• jas světelného toku;
• dobu provozu.

Výkon. Při výběru tohoto parametru je třeba se řídit účelem a umístěním svítidla. Pokud se zařízení kupuje pro osvětlení silnice, je třeba zohlednit vzdálenost mezi lampami – čím je větší, tím výkonnější by lampy měly být.

Rozsah výkonových charakteristik osvětlovačů DRL se pohybuje v rozmezí 80–1000 W. Tato hodnota je zobrazena v označení lamp, např. DRL 250, DRL 400 atd.

Světelný tok. Hlavní ukazatel světelného záření směřujícího do různých stran. Parametr se měří v lumenech (lm). Právě podle tohoto kritéria, nikoli podle výkonu, je třeba porovnávat výkon různých typů lamp.

Svítidla s DRL lampou spotřebují pro dosažení požadovaného světelného toku více elektrické energie než jejich LED analogy a osvětlovače DNaT. Jas LED zařízení o výkonu 100 W odpovídá ukazateli osvětlení rtuťovo-výbojového protějšku o výkonu 400 W.

Významná úspora energetických zdrojů – pádný argument ve prospěch LED diod. Vysoká cena LED lamp se vrátí během prvního roku provozu.

Patice. Osvětlovače DRL se vyrábějí se dvěma nejžádanějšími typy patic:

• E27 – šroubový tvar, průměr 27 mm. Touto paticí jsou vybavena rtuťovo-výbojová zařízení o výkonu 80 W a 125 W.
• E40 – největší rozměr kategorie „E“. Patice o průměru 40 mm se používá u lamp o výkonu 250 W a výše, určených pro osvětlení prostorných ploch.

Kromě typu zašroubování do objímky je třeba vzít v úvahu také rozměry stínidla svítidla.

Šířka a délka výbojky závisí na výkonu zařízení. Čím vyšší je výkon DRL osvětlovače, tím je větší a těžší.

Životnost. Tento parametr je do značné míry určen kvalitou výroby, konkrétně odpovědností výrobce. Je lepší vybírat lampy s maximální dobou životnosti. Zpravidla mají vysoce výkonná zařízení delší provozní životnost.

Pro názornost jsou obecné charakteristiky lamp různého výkonu uvedeny v souhrnné tabulce. Všechna elektrická zařízení pracují na střídavý proud, frekvence je standardní – 50 Hz.

Část informací o charakteristikách lamp je obsažena v označení. V domácí praxi označuje písmenná zkratka název osvětlovače, číselná pak výkon. Výroba rtuťových lamp je regulována normami GOST 27682-88 a GOST 53074-2008.

Zahraniční výrobky typu DRL podle mezinárodního systému ILCOS jsou označovány QE. Někteří výrobci se drží celoevropského ZVEI a německého LBS pořadí označení.

Značky rtuťových výbojek oblíbených společností:

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

Další označení podle ILCOS: QB – modely s vestavěným předřadníkem, QG – kulová baňka, QR – lampy s reflexní vnitřní vrstvou.

Kterému výrobci dát přednost?

Doporučuje se vybírat výrobky známých značek, od nákupu levných „bezejmenných“ čínských žárovek je lépe upustit.

Důvěru kupujících si získali následující výrobci rtuťových přístrojů:

• Osram (Německo);
• Philips (Nizozemsko);
• General Electric (USA/Maďarsko);
• Next (Polsko);
• Jevrosvět (Ukrajina);
• Lisma (Rusko);
• DeLux (Čína).

Na evropském trhu jsou lídry ve výrobě a prodeji osvětlovacích produktů dva brandy: Osram a Philips. Obě společnosti mají mnohaleté zkušenosti – více než století, široký sortiment a rozvinutou prodejní síť.

Pracovní parametry DRL lamp předních výrobců odpovídají udávaným charakteristikám, přístroje mají vysokou účinnost – při výkonu 250 W dosahuje světelný tok 12 500 lm. Orientační cena – 8-10 c.u.

Továrny americké společnosti General Electric jsou umístěny i v Evropě. Kvalita výrobků a životnost neustupuje předchozím značkám, a cena je o něco nižší. Za DRL osvětlovací těleso o výkonu 250 W je třeba zaplatit okolo 7 c.u.

E.Next – elektrotechnický holding, kde hlavním výrobcem přístrojů je skupina polských společností Tarel. V sortimentu jsou zastoupeny četné série různých lamp pro domácí, venkovní a průmyslové osvětlení.

Osvětlovací tělesa E.Next na 250 W ve srovnání s lampami německé a nizozemské výroby podobného výkonu zaostávají za konkurencí v podání barev (Ra=40) a životnosti (12 000 hodin). Orientační cena – 5 c.u.

Rtuťové výbojky ruské, ukrajinské a čínské značkové výroby jsou ve stejné cenové kategorii, průměrná cena výrobků na 250 W – 3 c.u. Nevýhodou osvětlovacích přístrojů je omezená doba provozu – podle údajů z pasu žárovky vydrží 5 000 hodin.

Před nákupem je třeba zkontrolovat patici na kvalitu a „přesnost“ závitu – někteří uživatelé uvádějí potíže se zašroubováváním lamp Lisma do objímky.

Srovnání lamp DRL s obdobnými výrobky

Výbojky se často srovnávají mezi sebou a s výhodnějšími LED diodami. Nejbližší analogy DRL – osvětlovací tělesa tří typů: DRV, DRI a DNaT. Zkusíme odhalit vlastnosti a konkurenční výhody různých žárovek.

DRV. Rtuťovolframová oblouková žárovka konstrukcí a principem činnosti velmi podobná DRL. Uvnitř baňky se nachází rtuťová výbojka a wolframové vlákno. Poslední prvek omezuje proud pro výbojku, a proto není potřeba žádné přídavné předřadné zařízení.

Hlavní rozdíly rtuťovolframových lamp od DRL:

• větší spotřeba elektrické energie – světelný tok DRV 250 není větší než 5500 lm;
• předpokládaná doba provozu – 3000 hodin;
• rozsvěcují se do 1 minuty.

DRI. Obloukové rtuťové žárovky s emisními přísadami: halogenidy india, sodíku, thallia atd. Kovové složky zvyšují světelný výkon zařízení až na 75–90 lm/W.

Další výhodou metalhalogenidových rtuťových lamp je vylepšený index podání barev. Pro provoz DRI, stejně jako DRL, vyžadují připojení přes tlumivku.

DNaT. Sodíkové obloukové lampy se mohou pochlubit maximální světelnou účinností a dlouhou provozní dobou mezi výbojkovými svítidly. Výkonnost sodíkových žárovek se v průběhu času snižuje méně výrazně než u DRL lamp.

Charakteristiky DNaT:

• maximální světelná účinnost – 125 lm/W;
• životnost – v rozmezí 20 tisíc hodin;
• relativní stabilita parametrů;
• široký rozsah provozních teplot;
• dosažení maximálního osvětlení za 5–7 minut.

Nevýhody sodíkových zdrojů světla: výrazné pulzování a nízký index podání barev, Ra=25. Ve spektru vyzařování převládají červené a žluté barvy.

Výbojové lampy jistě ustupují LED variantám. LED zařízení ve všech technických a provozních parametrech předčí své předchůdce.

Nesporné výhody LED: ekologičnost, minimální pulzování, dlouhá životnost, okamžité zapnutí, vynikající podání barev a kontrast. Kromě vynikajících provozních charakteristik mají diodová zařízení teplotní a mechanickou odolnost.

Účinnost LED lamp je bezkonkurenční, pracovní účinnost dosahuje 95–98 %. Hlavní faktor, který poněkud brání přestavbě svítidel, je vysoká cena LED lamp.

Požadavky na likvidaci rtuťových zařízení

Bezmyšlenkovitě vyhazovat použité nebo vadné rtuťové žárovky nelze. Zařízení s poškozenou baňkou představují vážnou hrozbu pro lidské zdraví a životní prostředí, a proto potřebují specifickou likvidaci.

Otázka postupu likvidace nebezpečného odpadu je aktuální jak pro majitele podniků, tak pro běžné obyvatele. Recyklací rtuťových lamp se zabývají organizace, které získaly příslušnou licenci.

Podnik uzavírá s takovou firmou smlouvu o údržbě. Na základě žádosti vyjede zástupce likvidační společnosti na místo, provede sběr a odvoz světelných zdrojů k následné dezinfekci a recyklaci. Orientační cena služby je 0,5 c. j. za jeden světelný zdroj.

Pro sběr zářivek s obsahem rtuti jsou u obyvatel organizována sběrná místa. Lidé žijící v malých obcích mohou odevzdat nebezpečný odpad k recyklaci pomocí «ekomobilu».

Jestliže je vypouštění zářivek s obsahem rtuti podniky nějak kontrolováno orgány dozoru, pak dodržování pravidel likvidace obyvatelstvem je osobní odpovědností občanů.

Bohužel, kvůli nízkému povědomí si zdaleka ne každý uživatel rtuťových lamp uvědomuje možné důsledky úniku par rtuti do okolní atmosféry.

Všechny typy úsporných žárovek jsou podrobně popsány v následujícím článku, kde jsou rozebrány principy fungování, provedeno srovnání zařízení a uvedeno zjednodušené ekonomické hodnocení.

Závěry a užitečné video k tématu

V nabízené videorecenzi je popsána konstrukce DRL svítidla, podrobně je vylíčen princip fungování a jsou uvedeny hlavní nuance provozu:

Výbojkové lampy typu DRL se stále používají v pouličním osvětlení. Hlavním argumentem ve prospěch rtuťových zařízení je silný světelný tok a dostupná cena. Postupně je však vytlačují dokonalejší lampy, které vedle vysoké účinnosti mohou nabídnout dobrou kvalitu svícení a bezpečnost použití.

Pište prosím komentáře do bloku níže, pokládejte otázky a zveřejňujte fotografie k tématu článku. Sdílejte užitečné informace, které budou zajímavé a užitečné pro návštěvníky webu. Povězte o svých vlastních zkušenostech s výběrem a instalací výbojkové lampy vysokého tlaku.