Lámparas DRL: dispositivo, características, reglas de selección

La lámpara DRL, que mantiene su popularidad, es un representante de los dispositivos de iluminación de descarga de gas, caracterizado por un flujo luminoso intenso y durabilidad. Los productos que contienen mercurio han demostrado su eficacia en la instalación de iluminación artificial de calles y objetos industriales.

Sin embargo, una serie de matices técnicos y operativos impiden su uso doméstico y ponen en duda su conveniencia en otras áreas de la vida. Todo sobre los dispositivos de iluminación de descarga de alta presión lo aprenderá en el artículo que presentamos. Nuestros consejos ayudarán a elegir los dispositivos correctamente.

Dispositivo de la lámpara de mercurio

Las luminarias DRL pertenecen a los dispositivos de descarga de alta presión. El ámbito de uso prioritario es la iluminación de calles, empresas, garajes y talleres de uso industrial. Las DRL se utilizan donde se necesita un potente flujo luminoso y no se exigen requisitos especiales a la calidad de reproducción cromática.

Partes funcionales principales:

1. Bulbo. La cubierta exterior del dispositivo está fabricada de vidrio resistente al calor. En el interior se encuentra un quemador de cuarzo, al que están conectados los conductores. La unión de los electrodos con los cátodos se produce mediante la conexión de polaridades opuestas con una resistencia de carbón. Se ha extraído el aire del bulbo y se ha inyectado nitrógeno, la superficie interior está recubierta de fósforo.
2. Base. Se encarga de recibir la energía eléctrica de la red mediante la conexión de contacto puntual y roscado con el portalámparas, empotrado en la luminaria.
3. Quemador de cuarzo. El principal elemento funcional de la lámpara de mercurio. Estructuralmente, es un bulbo de cuarzo en el que se colocan electrodos a ambos lados: dos principales y dos adicionales de encendido.

El espacio del bulbo se llena con gas inerte a presión, que asegura el aislamiento del intercambio de calor entre el medio interno y el quemador. Adicionalmente, se agrega literalmente una gota de mercurio. En estado frío, la unión de mercurio aparece como una capa en el bulbo o tiene forma de esfera.

Para comprender el principio de funcionamiento de la lámpara de arco de mercurio, es necesario familiarizarse con su dispositivo y el papel de los elementos constitutivos.

Principio de funcionamiento: esencia de los procesos de transición

El funcionamiento de la lámpara de arco de mercurio se basa en procesos de descarga eléctrica en un medio gaseoso que ocurren dentro del bulbo a alta presión. Esto genera una fuente de luminiscencia similar a la espiral de una bombilla incandescente. Pero no es un filamento de tungsteno incandescente, sino un cordón de vapor de mercurio luminoso «estirado» entre los electrodos.

El encendido estable de la lámpara DRL comienza 8-10 minutos después de suministrar energía. Durante este tiempo, la corriente que fluye en el dispositivo de iluminación es superior al valor nominal y está limitada por la resistencia del equipo de arranque y regulación.

La duración del arranque depende de la temperatura ambiente: cuanto más frío, más prolongado es el «calentamiento» de la lámpara. Después de encenderse, el mercurio se evapora lentamente al calentarse y aumenta gradualmente la descarga entre los electrodos de trabajo.

Cuando el componente de mercurio se haya transformado completamente en forma gaseosa y la presión interna aumente, la bombilla alcanzará su máxima eficiencia lumínica.

Se suministra energía eléctrica a la lámpara, y se genera una descarga luminiscente entre el electrodo principal y el de encendido. A medida que se acumulan portadores de carga, se produce una ruptura entre los dos electrodos principales opuestos, generando una emisión de arco.

El arco voltaico en vapores de mercurio produce una luminiscencia con una reproducción cromática inaceptable, predominantemente en tonos azul verdosos. El fósforo se encarga de convertir la radiación ultravioleta en tonos rojos de luz. La combinación de colores da como resultado una luz blanca fría de la bombilla DRL.

Especificidad de aplicación: ventajas y desventajas de las lámparas

Las luminarias tipo DRL se instalan principalmente en postes para iluminar calles, carreteras, zonas de parques, áreas residenciales y edificios no residenciales. Esto se debe a las características técnicas y operativas de las lámparas.

La principal ventaja de los dispositivos de arco de mercurio es su alta potencia, que proporciona una iluminación de calidad en amplias áreas y grandes objetos.

Cabe señalar que los datos nominales de las lámparas DRL sobre flujo luminoso son válidos para lámparas nuevas. Después de un trimestre, el brillo disminuye un 15%; después de un año, un 30%.

Entre las ventajas adicionales se pueden incluir:

1. Durabilidad. La vida útil media declarada por los fabricantes es de 12 mil horas. Además, cuanto más potente es la lámpara, más tiempo dura.
2. Funcionamiento a bajas temperaturas. Este es un parámetro decisivo al elegir un dispositivo de iluminación para exteriores. Las lámparas de descarga de gas son resistentes a las heladas y mantienen sus características de funcionamiento a temperaturas bajo cero.
3. Buena luminosidad y ángulo de iluminación. La eficiencia lumínica de los dispositivos DRL varía según su potencia entre 45 y 60 Lm/W. Gracias al funcionamiento del quemador de cuarzo y al recubrimiento de fósforo del bulbo, se logra una distribución uniforme de la luz con un amplio ángulo de dispersión.
4. Compacidad. Las lámparas son relativamente pequeñas: la longitud del producto para 125 W es de aproximadamente 18 cm, y la del dispositivo para 145 W es de 41 cm. El diámetro es de 76 y 167 mm respectivamente.

Una de las características del uso de los iluminadores DRL es la necesidad de conectarlos a la red a través de un estrangulador. El papel del intermediario es limitar la corriente que alimenta la bombilla. Si el dispositivo de iluminación se conecta sin el estrangulador, se quemará debido a la alta corriente eléctrica.

Esquemáticamente, la conexión se representa mediante la conexión en serie de una lámpara de mercurio con fósforo a través de la bobina de choque a la red de alimentación. Muchas luminarias DRL modernas ya incluyen un mecanismo de arranque y regulación integrado; estos modelos son más caros que las lámparas convencionales.

Una serie de desventajas limita el uso de las luminarias DRL en el hogar.

Desventajas significativas:

1. Duración del encendido. Alcanzar la iluminación completa toma hasta 15 minutos. Se necesita tiempo para calentar el mercurio, lo que resulta muy incómodo en un entorno doméstico.
2. Sensibilidad a la calidad del suministro eléctrico. Si el voltaje disminuye un 20% o más respecto al valor nominal, no será posible encender la lámpara de mercurio, y el dispositivo encendido se apagará. Si la disminución es del 10-15%, el brillo de la luz se reduce en un 25-30%.
3. Ruido durante el funcionamiento. La luminaria DRL emite un zumbido que no se nota en el exterior, pero que es perceptible en el interior.
4. Pulsación. A pesar del uso de un estabilizador, las bombillas parpadean; realizar trabajos prolongados con dicha iluminación no es recomendable.
5. Baja reproducción cromática. Este parámetro caracteriza la realidad de la percepción de los colores circundantes. El índice de reproducción cromática recomendado para espacios residenciales es de al menos 80, y óptimamente de 90-97. En las lámparas DRL, el valor del indicador no alcanza 50. Con dicha iluminación, no es posible distinguir claramente los tonos y colores.
6. Inseguridad en el uso. Durante el funcionamiento se libera ozono, por lo que al usar la lámpara en interiores se requiere la instalación de un sistema de ventilación de calidad.

Además, la presencia de mercurio en el bulbo en sí misma representa un peligro potencial. Estas bombillas no se pueden simplemente desechar después de su uso. Para no contaminar el medio ambiente, se eliminan de manera adecuada.

Otra limitación del uso de lámparas de descarga de gas en el hogar es la necesidad de instalarlas a una altura considerable. Los modelos de 125 W se cuelgan a 4 m, los de 250 W a 6 m, y los de 400 W o más a 8 m.

Un inconveniente importante de las luminarias DRL es la imposibilidad de volver a encenderlas hasta que la lámpara se haya enfriado por completo. Durante el funcionamiento del dispositivo, la presión del gas dentro del bulbo de vidrio aumenta significativamente (hasta 100 kPa). Hasta que la lámpara se enfríe, no es posible ionizar el espacio de chispa con el voltaje de arranque. El reencendido ocurre aproximadamente después de un cuarto de hora.

Criterios de selección: evaluación de indicadores técnicos

Al determinar la opción óptima de un aparato de iluminación, se deben tener en cuenta las siguientes características:

• Potencia;
• Forma/tamaño del casquillo;
• Brillo del flujo luminoso;
• Duración de funcionamiento.

Potencia. Al elegir este parámetro, conviene considerar el propósito y la ubicación de la luminaria. Si el aparato se compra para iluminar una carretera, hay que tener en cuenta la distancia entre las farolas: cuanto mayor sea, más potentes deben ser las lámparas.

El rango de las características de potencia de los iluminadores DRL se encuentra entre 80 y 1000 W. Este valor se muestra en el marcado de las lámparas, por ejemplo, DRL 250, DRL 400, etc.

Flujo luminoso. Principal indicador de la radiación lumínica dirigida en diferentes direcciones. El parámetro se mide en lúmenes (lm). Es por este criterio, y no por la potencia, que se debe comparar el rendimiento de diferentes tipos de lámparas.

Las luminarias con lámpara DRL consumen más electricidad para producir el flujo luminoso necesario que sus equivalentes LED y los iluminadores DNAT. El brillo de un dispositivo LED de 100 W corresponde al nivel de iluminación de su homólogo de mercurio-arco de 400 W.

Un ahorro significativo en recursos energéticos es un argumento de peso a favor de los LED. El alto costo de las lámparas LED se amortiza durante el primer año de funcionamiento.

Casquillo. Los iluminadores DRL se fabrican con los dos tipos de casquillos más demandados:

• E27: forma de rosca, diámetro de 27 mm. Con este casquillo se equipan los dispositivos de mercurio-arco de 80 W y 125 W.
• E40: el tamaño más grande de la categoría «E». El casquillo de 40 mm se utiliza en lámparas de 250 W y superiores, destinadas a la iluminación de amplias áreas.

Además del tipo de enroscado en el portalámparas, se deben considerar también las dimensiones de la pantalla de la luminaria.

El ancho y el largo de la lámpara de descarga de gas dependen de la potencia del dispositivo. Cuanto mayor sea el rendimiento del iluminador DRL, más grande y pesado será.

Duración de servicio. Este parámetro viene determinado en gran medida por la calidad de fabricación, es decir, por la responsabilidad del fabricante. Es mejor elegir lámparas con el período de servicio máximo. Por lo general, los dispositivos de alta potencia tienen una vida útil más larga.

Para mayor claridad, las características generales de las lámparas de diferentes potencias se presentan en una tabla resumen. Todos los aparatos eléctricos funcionan con corriente alterna, la frecuencia es estándar: 50 Hz.

Parte de la información sobre las características de las lámparas está incluida en el marcado. En la práctica nacional, la abreviatura alfabética indica el nombre del iluminador, y la numérica, la potencia. La producción de lámparas de mercurio está regulada por las normas GOST 27682-88 y GOST 53074-2008.

Los productos extranjeros del tipo DRL según el sistema internacional ILCOS se marcan como QE. Algunos fabricantes siguen el orden de designación paneuropeo ZVEI y alemán LBS.

Designaciones de lámparas de mercurio de marcas populares:

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

Designaciones adicionales según ILCOS: QB – modelos con balastro integrado, QG – bombilla esférica, QR – lámparas con capa reflectora interna.

¿A qué fabricante dar preferencia?

Se recomienda elegir productos de marcas reconocidas; es mejor abstenerse de comprar bombillas chinas baratas «sin nombre».

Los siguientes fabricantes de dispositivos de mercurio se han ganado la confianza de los compradores:

• Osram (Alemania);
• Philips (Países Bajos);
• General Electric (EE. UU./Hungría);
• Next (Polonia);
• Evrosvit (Ucrania);
• Lisma (Rusia);
• DeLux (China).

En el mercado europeo, dos marcas son consideradas líderes en la producción y venta de productos de iluminación: Osram y Philips. Ambas empresas tienen una amplia experiencia de más de un siglo, una amplia gama y una red de ventas desarrollada.

Los parámetros de funcionamiento de las lámparas DRL de los principales fabricantes corresponden a las características declaradas; los dispositivos tienen una alta eficiencia: con una potencia de 250 W, el flujo luminoso alcanza 12 500 lúmenes. El coste aproximado es de 8-10 u.m.

Las fábricas de la empresa estadounidense General Electric también están ubicadas en Europa. La calidad y la vida útil no son inferiores a las marcas anteriores, y el precio es algo más bajo. Por un iluminador DRL de 250 W hay que pagar alrededor de 7 u.m.

E.Next es un holding electrotécnico donde el principal fabricante de dispositivos es el grupo de empresas polacas Tarel. En la línea de productos se presentan numerosas series de diferentes lámparas para iluminación doméstica, exterior e industrial.

Los iluminadores E.Next de 250 W, en comparación con las lámparas de fabricación alemana y neerlandesa de potencia similar, son inferiores a la competencia en reproducción cromática (Ra=40) y vida útil (12 000 horas). El precio aproximado es de 5 u.m.

Las lámparas de arco de mercurio de producción rusa, ucraniana y china de marca se encuentran en la misma categoría de precio; el coste medio de los productos de 250 W es de 3 u.m. El inconveniente de los dispositivos de iluminación es su vida útil limitada: según los datos de la ficha técnica, las bombillas durarán 5000 horas.

Antes de comprar, hay que comprobar la calidad y la «precisión» de la rosca del casquillo; algunos usuarios señalan dificultades para enroscar las lámparas Lisma en el portalámparas.

Comparación de lámparas DRL con análogos

Las lámparas de descarga se comparan a menudo entre sí y con los LED más ventajosos. Los análogos más cercanos de las DRL son los iluminadores de tres tipos: DRV, DRI y DNAT. Intentaremos identificar las características y ventajas competitivas de las diferentes bombillas.

DRV. La bombilla de arco de mercurio-tungsteno es muy similar en construcción y principio de funcionamiento a la DRL. Dentro del bulbo hay un quemador de mercurio y una espiral de tungsteno. Este último elemento limita la corriente para el quemador, por lo que no se necesita un equipo de control adicional.

Principales diferencias entre las lámparas de mercurio-tungsteno y las DRL:

• Consumen más electricidad: el flujo luminoso de la DRV 250 no supera los 5500 lm;
• la vida útil estimada es de 3000 horas;
• se encienden en 1 minuto.

DRI. Las bombillas de arco de mercurio con aditivos emisores: halogenuros de indio, sodio, talio, etc. Los componentes metálicos aumentan la eficiencia luminosa de los dispositivos hasta 75-90 lm/W.

Una ventaja adicional de las lámparas de mercurio de halogenuros metálicos es el mejor índice de reproducción cromática. Para funcionar, las DRI, al igual que las DRL, requieren conexión a través de un balastro.

DNaT. Las lámparas de arco de sodio pueden presumir de la máxima eficiencia luminosa y un largo período de funcionamiento entre los iluminadores de descarga. El rendimiento de las bombillas de sodio disminuye con el tiempo de manera menos notable que el de las lámparas DRL.

Características de las DNAT:

• eficiencia luminosa máxima: 125 lm/W;
• vida útil: hasta 20 000 horas;
• relativa estabilidad de los parámetros;
• amplio rango de temperaturas de funcionamiento;
• alcanzan la máxima iluminación en 5-7 minutos.

Desventajas de las fuentes de luz de sodio: pulsación significativa y bajo índice de reproducción cromática, Ra=25. En el espectro de emisión predominan los colores rojo y amarillo.

Las lámparas de descarga están cediendo con seguridad su lugar a las opciones LED. Los dispositivos LED superan a sus predecesores en todos los parámetros técnicos y operativos.

Las ventajas indiscutibles de los LED: respeto al medio ambiente, mínima pulsación, larga vida útil, encendido instantáneo, excelente reproducción cromática y contraste. Además de las excelentes características operativas, los dispositivos de diodos poseen resistencia térmica y mecánica.

La eficiencia de las lámparas LED no tiene competencia, la eficiencia de funcionamiento alcanza el 95-98%. El principal factor que frena la reconversión de las luminarias es el alto precio de las lámparas LED.

Requisitos para la eliminación de dispositivos de mercurio

No se pueden desechar sin cuidado las bombillas de mercurio usadas o defectuosas. Los dispositivos con ampollas dañadas son una seria amenaza para la salud humana y el medio ambiente en general, por lo que necesitan una eliminación específica.

La cuestión del procedimiento de eliminación de residuos peligrosos es relevante tanto para los propietarios de empresas como para los residentes comunes. Las organizaciones que han obtenido la licencia correspondiente se encargan del reciclaje de las lámparas de mercurio.

La empresa firma con dicha compañía un contrato de servicio. Mediante solicitud, el representante de la empresa de reciclaje se desplaza al lugar, realiza la recogida y retirada de las lámparas para su posterior desinfección y procesamiento. El costo estimado del servicio es de 0,5 u.e. por cada luminaria.

Para la recogida de bombillas con contenido de mercurio, se han organizado puntos de recepción entre la población. Las personas que viven en localidades pequeñas pueden entregar los residuos peligrosos para su reciclaje a través del «ecomóvil».

Si la eliminación de lámparas de mercurio por parte de las empresas está controlada de alguna manera por los organismos de supervisión, el cumplimiento de las normas de eliminación por parte de la población es responsabilidad personal de los ciudadanos.

Desafortunadamente, debido a la baja concienciación, no todos los usuarios de lámparas de mercurio son conscientes de las posibles consecuencias de la liberación de vapores de mercurio en la atmósfera.

Todos los tipos de lámparas de bajo consumo se describen en detalle en el siguiente artículo, en el que se analizan los principios de funcionamiento, se realiza una comparación de los dispositivos y se ofrece una evaluación económica simplificada.

Conclusiones y video útil sobre el tema

En la reseña en video propuesta se describe la construcción del iluminador DRL, se expone detalladamente el principio de funcionamiento y se señalan los principales matices de operación:

Las lámparas de descarga de gas del tipo DRL todavía se utilizan en la iluminación pública. El principal argumento a favor de los dispositivos de mercurio es un flujo luminoso potente y un costo asequible. Sin embargo, están siendo reemplazadas gradualmente por lámparas más avanzadas que, además de una alta eficiencia, pueden presumir de una buena calidad de luz y seguridad de uso.

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