Lampade DRL: dispositivo, caratteristiche, regole per la scelta

La lampada DRL, che mantiene la sua popolarità, è un rappresentante degli apparecchi di illuminazione a scarica, caratterizzata da un intenso flusso luminoso e durata. I prodotti contenenti mercurio si sono ben affermati nella realizzazione dell'illuminazione artificiale di strade e impianti industriali.

Tuttavia, una serie di sfumature tecnico-operative non ne consentono l'uso domestico e mettono in dubbio la loro opportunità di utilizzo in altri ambiti della vita. Tutto sui dispositivi di illuminazione a scarica ad alta pressione lo scoprirà nell'articolo che Le presentiamo. I nostri consigli La aiuteranno a scegliere con competenza gli apparecchi.

Dispositivo della lampada a mercurio

Gli apparecchi DRL appartengono ai dispositivi a scarica ad alta pressione. L'ambito di utilizzo prioritario è l'illuminazione di strade, aziende, garage e officine industriali. I DRL vengono utilizzati dove è necessario un potente flusso luminoso e non vengono richiesti requisiti particolari sulla qualità della resa cromatica.

Parti funzionali principali:

1. Bulbo. L'involucro esterno del dispositivo è realizzato in vetro resistente al calore. All'interno si trova un bruciatore al quarzo, a cui sono collegati i conduttori. L'accoppiamento degli elettrodi con i catodi avviene tramite il collegamento di polarità opposte con un resistore al carbonio. Dal bulbo è stata estratta l'aria e iniettato azoto, la superficie interna è rivestita di fosforo.
2. Zoccolo. È responsabile della ricezione di energia elettrica dalla rete attraverso il collegamento di contatti puntuali e filettati con il portalampada, montato nell'apparecchio.
3. Bruciatore al quarzo. Il principale elemento funzionale della lampada al mercurio. Strutturalmente è un bulbo di quarzo in cui sono posizionati elettrodi su entrambi i lati: due principali e due ausiliari di accensione.

Lo spazio del bulbo è riempito con gas inerte sotto pressione, che garantisce l'isolamento termico tra l'ambiente interno e il bruciatore. Inoltre, viene aggiunta letteralmente una goccia di mercurio. Allo stato freddo, il composto di mercurio appare come una patina sul bulbo o ha forma di una sferetta.

Per comprendere il principio di funzionamento della lampada a mercurio ad arco, è necessario conoscere il suo dispositivo e il ruolo degli elementi costitutivi

Principio di funzionamento: essenza dei processi transitori

Il funzionamento della lampada ad arco a vapori di mercurio si basa sui processi di scarica elettrica in un ambiente gassoso, che avvengono nel bulbo ad alta pressione. Ciò genera una fonte di luce simile a una spirale in una lampadina a incandescenza. Tuttavia, non si tratta di un filamento di tungsteno incandescente, ma di un cordone di vapori di mercurio luminosi, «teso» tra gli elettrodi.

L'emissione luminosa stabile della lampada DRL inizia dopo 8-10 minuti dall'alimentazione. Durante questo periodo, la corrente che scorre nel dispositivo di illuminazione è superiore al valore nominale ed è limitata dalla resistenza dell'apparecchiatura di avviamento e regolazione.

La durata dell'avviamento dipende dalla temperatura ambiente: più fa freddo, più lungo è il «riscaldamento» della lampada. Dopo l'accensione, il mercurio evapora lentamente riscaldandosi e intensifica gradualmente la scarica tra gli elettrodi di lavoro.

Quando la componente di mercurio sarà completamente passata allo stato gassoso e la pressione interna sarà aumentata, la lampadina raggiungerà la massima emissione luminosa.

Alla lampada viene fornita energia elettrica; tra l'elettrodo principale e quello di accensione si crea una scarica luminescente. Man mano che i portatori di carica si accumulano, si verifica una rottura tra i due elettrodi principali opposti: si genera una radiazione ad arco.

L'arco elettrico nei vapori di mercurio produce una luce con una resa cromatica inaccettabile, prevalentemente di tonalità blu-verdi. Il fosforo è responsabile della conversione della radiazione UV in toni rossi della luce. La combinazione dei colori genera una luce bianca fredda della lampadina DRL.

Specificità dell'applicazione: pro e contro delle lampade

Gli illuminatori di tipo DRL vengono installati principalmente su pali per l'illuminazione di strade, carreggiate, aree verdi, aree condominiali e strutture non residenziali. Ciò è dovuto alle caratteristiche tecniche e operative delle lampade.

Il principale vantaggio dei dispositivi ad arco a vapori di mercurio è l'elevata potenza, che garantisce un'illuminazione di qualità di ampie aree e grandi oggetti.

Va notato che i dati nominali del flusso luminoso delle lampade DRL sono validi per lampade nuove. Dopo un trimestre, la luminosità diminuisce del 15%, dopo un anno del 30%.

Tra i vantaggi aggiuntivi si possono includere:

1. Durata. La durata media di funzionamento dichiarata dai produttori è di 12.000 ore. Inoltre, più potente è la lampada, più a lungo durerà.
2. Funzionamento a basse temperature. Questo è un parametro decisivo nella scelta di un dispositivo di illuminazione per esterni. Le lampade a scarica sono resistenti al gelo e mantengono le loro caratteristiche operative a temperature sotto zero.
3. Buona luminosità e angolo di illuminazione. L'emissione luminosa dei dispositivi DRL, a seconda della loro potenza, varia tra 45 e 60 lm/W. Grazie al funzionamento del bruciatore al quarzo e al rivestimento al fosforo del bulbo, si ottiene una distribuzione uniforme della luce con un ampio angolo di dispersione.
4. Compattezza. Le lampade sono relativamente piccole: la lunghezza del modello da 125 W è di circa 18 cm, mentre quella del modello da 145 W è di 41 cm. I diametri sono rispettivamente di 76 e 167 mm.

Una delle caratteristiche dell'uso delle lampade DRL è la necessità di collegarle alla rete tramite un reattore. Il suo ruolo è quello di limitare la corrente che alimenta la lampadina. Se si collega il dispositivo di illuminazione bypassando il reattore, a causa dell'elevata corrente elettrica, esso si brucerà.

Schematicamente, il collegamento è rappresentato dal collegamento in serie di una lampada al fosforo a mercurio tramite un reattore alla rete elettrica. Molti moderni illuminatori DRL hanno già integrato un meccanismo di regolazione dell'avviamento: tali modelli sono più costosi delle lampade normali.

Una serie di svantaggi limita l'uso degli apparecchi DRL in ambito domestico.

Svantaggi significativi:

1. Durata dell'accensione. Il raggiungimento della piena illuminazione richiede fino a 15 minuti. Per riscaldare il mercurio ci vuole tempo, il che è molto scomodo in casa.
2. Sensibilità alla qualità dell'alimentazione elettrica. Se la tensione scende del 20% o più rispetto al valore nominale, non è possibile accendere la lampada a mercurio e l'apparecchio acceso si spegne. Se la tensione si riduce del 10-15%, la luminosità diminuisce del 25-30%.
3. Rumore durante il funzionamento. L'apparecchio DRL emette un ronzio, non evidente all'aperto, ma percepibile in ambienti interni.
4. Sfarfallio. Nonostante l'uso di uno stabilizzatore, le lampadine sfarfallano – non è consigliabile svolgere lavori prolungati con tale illuminazione.
5. Bassa resa cromatica. Questo parametro caratterizza la fedeltà della percezione dei colori circostanti. L'indice di resa cromatica raccomandato per gli ambienti residenziali è di almeno 80, ottimale 90-97. Nelle lampade DRL il valore dell'indice non raggiunge 50. Con tale illuminazione non è possibile distinguere chiaramente le sfumature e i colori.
6. Insicurezza d'uso. Durante il funzionamento viene rilasciato ozono, pertanto quando si utilizza la lampada all'interno è necessario predisporre un sistema di ventilazione adeguato.

Inoltre, la presenza di mercurio nel bulbo rappresenta di per sé un potenziale pericolo. Tali lampadine non possono essere semplicemente gettate via dopo l'uso. Per non inquinare l'ambiente, devono essere smaltite in modo appropriato.

Un'altra limitazione all'uso delle lampade a scarica in ambito domestico è la necessità di installarle a un'altezza considerevole. I modelli da 125 W richiedono un'altezza di sospensione di 4 m, quelli da 250 W di 6 m, quelli da 400 W e superiori di 8 m.

Un notevole svantaggio degli illuminatori DRL è l'impossibilità di riaccenderli finché la lampada non si è completamente raffreddata. Durante il funzionamento, la pressione del gas all'interno del bulbo di vetro aumenta notevolmente (fino a 100 kPa). Finché la lampada non si è raffreddata, non è possibile superare il traferro con la tensione di avviamento. La riaccensione avviene dopo circa un quarto d'ora.

Criteri di scelta: valutazione delle caratteristiche tecniche

Nel determinare la scelta ottimale di un apparecchio di illuminazione, è necessario tenere conto delle seguenti caratteristiche:

• potenza;
• forma/dimensione dell'attacco;
• luminosità del flusso luminoso;
• durata di funzionamento.

Potenza. Nella scelta di questo parametro, è opportuno basarsi sulla destinazione d'uso e sulla posizione del lampione. Se l'apparecchio viene acquistato per l'illuminazione stradale, occorre considerare la distanza tra i lampioni: maggiore è questa distanza, più potenti devono essere le lampadine.

Il range delle potenze degli illuminatori DRL è compreso tra 80 e 1000 W. Questo valore è riportato nella marcatura delle lampade, ad esempio DRL 250, DRL 400, ecc.

Flusso luminoso. È il principale indicatore dell'emissione luminosa diretta in diverse direzioni. Il parametro viene misurato in lumen (lm). È in base a questo criterio, e non alla potenza, che è necessario confrontare le prestazioni di diversi tipi di lampade.

Gli apparecchi con lampada DRL consumano più energia elettrica per produrre il flusso luminoso desiderato rispetto ai loro equivalenti a LED e agli illuminatori DNAT. La luminosità di un apparecchio a LED da 100 W corrisponde al livello di illuminazione di un suo omologo a scarica di mercurio da 400 W.

Un notevole risparmio di energia è un argomento importante a favore dei LED. L'elevato costo delle lampade a LED viene ammortizzato entro il primo anno di utilizzo.

Attacco. Gli illuminatori DRL vengono prodotti con i due tipi di attacco più richiesti:

• E27 – forma a vite, diametro 27 mm. Con questo attacco sono dotati gli apparecchi a scarica di mercurio da 80 W e 125 W.
• E40 – la dimensione più grande della categoria 'E'. L'attacco da 40 mm viene utilizzato in lampade da 250 W e superiori, destinate all'illuminazione di ampi spazi.

Oltre al tipo di avvitamento nel portalampada, è necessario considerare anche le dimensioni del paralume dell'apparecchio.

La larghezza e la lunghezza della lampada a scarica dipendono dalla potenza dell'apparecchio. Più alta è la potenza dell'illuminatore DRL, più grande e pesante esso è.

Durata di servizio. Questo parametro è in gran parte determinato dalla qualità costruttiva e, più precisamente, dalla responsabilità del produttore. È meglio scegliere lampade con il periodo di servizio massimo. Di solito, gli apparecchi ad alta potenza hanno una durata maggiore.

Per chiarezza, le caratteristiche generali delle lampade di diversa potenza sono riportate in una tabella riepilogativa. Tutti gli apparecchi elettrici funzionano con corrente alternata alla frequenza standard di 50 Hz.

Parte delle informazioni sulle caratteristiche delle lampade è contenuta nella marcatura. Nella pratica nazionale, l'abbreviazione alfabetica indica il nome dell'illuminatore, mentre quella numerica indica la potenza. La produzione delle lampade a mercurio è regolamentata dai GOST 27682-88 e GOST 53074-2008.

I prodotti esteri del tipo DRL secondo il sistema internazionale ILCOS sono contrassegnati con QE. Alcuni produttori seguono l'ordine di designazione paneuropeo ZVEI e tedesco LBS.

Marcatori delle lampade a mercurio di aziende famose:

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

Designazioni aggiuntive secondo ILCOS: QB – modelli con reattore integrato, QG – bulbo sferico, QR – lampade con strato riflettente interno.

A quale produttore dare la preferenza?

Si consiglia di scegliere prodotti di marchi noti, è meglio astenersi dall'acquistare lampadine cinesi economiche 'senza nome'.

I seguenti produttori di apparecchi a mercurio hanno guadagnato la fiducia dei clienti:

• Osram (Germania);
• Philips (Paesi Bassi);
• General Electric (USA/Ungheria);
• Next (Polonia);
• Evrosvet (Ucraina);
• Lisma (Russia);
• DeLux (Cina).

Nel mercato europeo, due marchi sono considerati leader nella produzione e vendita di prodotti illuminanti: Osram e Philips. Entrambe le aziende hanno una lunga esperienza – oltre un secolo, un'ampia gamma e una rete di vendita sviluppata.

I parametri operativi delle lampade DRL dei migliori produttori corrispondono alle caratteristiche dichiarate, gli apparecchi hanno un'elevata efficienza – con una potenza di 250 W, il flusso luminoso raggiunge 12.500 Lm. Costo indicativo – 8-10 u.c.

Gli stabilimenti dell'azienda americana General Electric si trovano anche in Europa. La qualità dei prodotti e la durata di servizio non sono inferiori ai marchi precedenti, e il prezzo è leggermente inferiore. Per una lampada DRL da 250 W si devono pagare circa 7 u.c.

E.Next è un gruppo elettrotecnico, in cui il principale produttore di apparecchi è il gruppo polacco di aziende Tarel. La gamma di prodotti comprende numerose serie di diverse lampade per illuminazione domestica, stradale e industriale.

Le lampade E.Next da 250 W, rispetto alle lampade tedesche e olandesi di potenza simile, sono inferiori ai concorrenti nella resa cromatica (Ra=40) e nella durata (12000 ore). Prezzo indicativo – 5 u.c.

Le lampade a mercurio ad arco di produzione russa, ucraina e cinese di marca si trovano nella stessa fascia di prezzo, il costo medio dei prodotti da 250 W è di 3 u.c. Lo svantaggio di questi apparecchi di illuminazione è la loro durata limitata – secondo i dati tecnici, le lampadine dureranno 5000 ore.

Prima dell'acquisto è necessario verificare l'attacco per la qualità e la 'precisione' della filettatura – alcuni utenti segnalano difficoltà nell'avvitare le lampade Lisma nel portalampada.

Confronto delle lampade DRL con analoghi

Le lampade a scarica vengono spesso confrontate tra loro e con i LED più convenienti. Gli analoghi più vicini al DRL sono lampade di tre tipi: DRV, DRI e DNAT. Proviamo a identificare le caratteristiche e i vantaggi competitivi delle diverse lampadine.

DRV. La lampadina ad arco al mercurio-tungsteno per costruzione e principio di funzionamento è molto simile alla DRL. Strutturalmente, all'interno del bulbo si trovano un bruciatore a scarica di mercurio e una spirale di tungsteno. Quest'ultimo elemento limita la corrente per il bruciatore, quindi non è necessaria un'apparecchiatura di avviamento e regolazione aggiuntiva.

Principali differenze tra le lampade al mercurio-tungsteno e le DRL:

• Consumano più elettricità – il flusso luminoso di una DRV 250 non supera i 5500 lm;
• Durata prevista – 3000 ore;
• Si accendono entro 1 minuto.

DRI. Lampadine ad arco al mercurio con additivi emettenti: alogenuri di indio, sodio, tallio, ecc. I componenti metallici aumentano l'efficienza luminosa dei dispositivi fino a 75-90 lm/W.

Un ulteriore vantaggio delle lampade al mercurio con alogenuri metallici è il migliorato indice di resa cromatica. Per funzionare, le DRI, come le DRL, necessitano di collegamento tramite reattore

DNAT. Le lampade ad arco al sodio vantano la massima efficienza luminosa e il più lungo periodo di funzionamento tra gli illuminatori a scarica. Le prestazioni delle lampadine al sodio diminuiscono nel tempo in modo meno evidente rispetto alle lampade DRL.

Caratteristiche del DNaT:

• massima efficienza luminosa – 125 lm/W;
• durata operativa – entro 20.000 ore;
• relativa stabilità dei parametri;
• ampia gamma di temperature di esercizio;
• raggiungimento della massima illuminazione in 5-7 minuti.

Svantaggi delle sorgenti luminose al sodio: notevole sfarfallio e basso indice di resa cromatica, Ra=25. Nello spettro di emissione predominano i colori rosso e giallo.

Le lampade a scarica stanno cedendo il passo ai modelli a LED. I dispositivi LED superano i loro predecessori sotto tutti i parametri tecnici e operativi.

I vantaggi indiscutibili dei LED: ecocompatibilità, minima pulsazione, lunga durata, accensione istantanea, eccellente resa cromatica e contrasto. Oltre alle eccellenti caratteristiche operative, i dispositivi a diodi offrono resistenza termica e meccanica.

L'efficienza delle lampade LED è fuori concorrenza, l'efficacia operativa raggiunge il 95-98%. Il fattore principale che frena il reequipaggiamento degli apparecchi di illuminazione è l'alto prezzo delle lampade a LED.

Requisiti per lo smaltimento dei dispositivi al mercurio

Non si possono gettare via sconsideratamente le lampadine esauste o difettose contenenti mercurio. I dispositivi con bulbo danneggiato rappresentano una seria minaccia per la salute umana e per l'ambiente in generale, pertanto necessitano di uno smaltimento specifico.

La questione delle procedure di smaltimento dei rifiuti pericolosi è attuale sia per i proprietari di aziende che per i comuni cittadini. Il riciclaggio delle lampade al mercurio è effettuato da organizzazioni che hanno ottenuto la licenza appropriata.

L'impresa stipula un contratto di manutenzione con tale società. Su richiesta, un rappresentante dell'azienda di smaltimento si reca sul posto, raccoglie e trasporta le lampade per la successiva disinfezione e riciclaggio. Il costo indicativo del servizio è di 0,5 unità convenzionali per apparecchio di illuminazione.

Per la raccolta di lampadine contenenti mercurio dalla popolazione sono stati organizzati punti di raccolta. Le persone che vivono in piccoli centri abitati possono consegnare i rifiuti pericolosi per il riciclaggio tramite l'«ecomobile».

Se lo smaltimento delle lampade contenenti mercurio da parte delle aziende è in qualche modo controllato dagli organi di vigilanza, il rispetto delle norme di smaltimento da parte della popolazione è una responsabilità personale dei cittadini.

Purtroppo, a causa della scarsa consapevolezza, non tutti gli utenti di lampade al mercurio sono consapevoli delle possibili conseguenze dell'immissione di vapori di mercurio nell'atmosfera circostante.

Tutti i tipi di lampade a risparmio energetico sono descritti in dettaglio nel prossimo articolo, in cui vengono esaminati i principi di funzionamento, viene effettuato un confronto tra i dispositivi e viene fornita una valutazione economica semplificata.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Nella video recensione proposta viene descritta la struttura dell'illuminatore DRL, viene spiegato in dettaglio il principio di funzionamento e vengono evidenziati i principali aspetti operativi:

Le lampade a scarica di gas di tipo DRL sono ancora utilizzate nell'illuminazione stradale. L'argomento principale a favore degli apparecchi al mercurio è il potente flusso luminoso e il costo accessibile. Tuttavia, vengono gradualmente sostituite da lampade più avanzate che, oltre all'elevata efficienza, vantano una buona qualità della luce e sicurezza d'uso.

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