Omkopplingskretsar för gasurladdningslampor

Konstgjorda ljuskällor som använder en elektrisk urladdning av ett gasmedium i kvicksilverånga för att generera ljusvågor kallas gasurladdningskvicksilverlampor.

Gasen som pumpas in i cylindern kan vara vid lågt, medium eller högt tryck. Lågtryck används i lampkonstruktioner:

• linjärt fluorescerande;

• kompakt energibesparing:

• bakteriedödande;

• kvarts.

Högtryck används i lampor:

• kvicksilverbågefosfor (DRL);

• metalliskt kvicksilver med radioaktiva tillsatser (DRI) av metallhalider;

• bågnatriumrörformig (DNaT);

• natriumbågsspegel (DNaZ).

De är installerade på de platser där det är nödvändigt att belysa stora områden med låg energiförbrukning.

DRL-lampa

Design egenskaper

Enheten för en lampa som använder fyra elektroder visas schematiskt på bilden.

Dess bas, liksom konventionella modeller, används för att ansluta till kontakterna när den skruvas in i chucken. Glaslampan skyddar hermetiskt alla inre element från yttre påverkan. Den är fylld med kväve och innehåller:

• kvartsbrännare;

• elektriska ledningar från baskontakterna;

• två strömbegränsande motstånd inbyggda i kretsen av ytterligare elektroder

• fosforskiktet.

Brännaren är gjord i form av ett förseglat kvartsglasrör med injicerad argon, i vilket placeras:

• två par elektroder - huvud och extra, placerade i motsatta ändar av kolven;

• en liten droppe kvicksilver.

Argon — ett kemiskt element som tillhör de inerta gaserna. Det erhålls i processen med luftseparering med djupkylning följt av korrigering. Argon är en färglös, luktfri monoatomisk gas, densitet 1,78 kg / m3, tkoka = –186 ° C. Argon används som ett inert medium i metallurgiska och kemiska processer, inom svetsteknik (se elektrisk ljusbågsvetsning), samt i signal-, reklam- och andra lampor som ger ett blåaktigt ljus.
Funktionsprincipen för DRL-lampor

DRL-ljuskällan är en elektrisk ljusbågsurladdning i en argonatmosfär som flyter mellan elektroderna i ett kvartsrör. Detta händer under verkan av en spänning som appliceras på lampan i två steg:

1. Inledningsvis börjar en glödurladdning mellan de nära belägna huvud- och tändelektroderna på grund av rörelsen av fria elektroner och positivt laddade joner;

2. Bildandet av ett stort antal laddningsbärare i brännarhålan leder till snabb nedbrytning av kvävemediet och bildandet av en båge genom huvudelektroderna.

Stabilisering av startläget (elektrisk ström av bågen och ljus) tar cirka 10-15 minuter. Under denna period skapar DRL belastningar som avsevärt överstiger märklägesströmmarna. För att begränsa dem, ansök ballast — kvävning. 

Regnbågsstrålning i kvicksilverånga har en blå och violett nyans och åtföljs av kraftfull ultraviolett strålning. Den passerar genom fosforn, blandas med spektrumet den bildar och skapar ett starkt ljus som är nära vitt.

DRL är känslig för kvaliteten på matningsspänningen och när den sjunker till 180 volt slocknar den och lyser inte.

Under ljusbågsurladdning en hög temperatur skapas, som överförs till hela strukturen. Detta påverkar kvaliteten på kontakterna i uttaget och orsakar uppvärmning av de anslutna ledningarna, som därför endast används med värmebeständig isolering.

Under lampans drift ökar gastrycket i brännaren avsevärt och komplicerar villkoren för att förstöra mediet, vilket kräver en ökning av den applicerade spänningen. Om strömmen är avstängd och påslagen startar inte lampan omedelbart: den måste svalna.

DRL-lampans anslutningsschema

Kvicksilverlampan med fyra elektroder tänds med hjälp av en choke och säkring.

En smältlänk skyddar kretsen från eventuella kortslutningar, och choken begränsar strömmen som flyter genom mitten av kvartsröret. Det induktiva motståndet för choken väljs i enlighet med belysningsarmaturens effekt. Att slå på lampan under spänning utan choke gör att den snabbt brinner ut.

En kondensator som ingår i kretsen kompenserar för den reaktiva komponenten som introduceras av induktansen.

DRI lampa

Design egenskaper

Den inre strukturen hos DRI-lampan är mycket lik den som används av DRL.

Men dess brännare innehåller en viss mängd tillsatser från hapogeniderna av metallerna indium, natrium, tallium eller några andra. De låter dig öka ljusemissionen till 70-95 lm / W och mer med bra färg.

Kolven är gjord i form av en cylinder eller ellips som visas i figuren nedan.

Brännarens material kan vara kvartsglas eller keramik, vilket har bättre driftsegenskaper: mindre mörkning och längre livslängd.

Den kulformade brännaren som används i den moderna designen ökar ljuseffekten och ljusstyrkan hos källan.

Funktionsprincip

De grundläggande processerna som äger rum under produktionen av ljus från DRI- och DRL-lampor är desamma. Skillnaden ligger i tändningsschemat. DRI kan inte startas från den pålagda nätspänningen. Detta värde är inte tillräckligt för henne.

För att skapa en båge inuti brännaren måste en högspänningspuls appliceras på interelektrodutrymmet. Hans utbildning anförtroddes IZU - en pulständningsanordning.

Hur IZU fungerar

Funktionsprincipen för enheten för att skapa en högspänningspuls kan villkorligt representeras av ett förenklat schematiskt diagram.

Driftspänningen tillförs kretsens ingång. Diod D, motstånd R och kondensator C skapar en kondensatorladdningsström. Vid slutet av laddningen tillförs en strömpuls genom kondensatorn genom den öppna tyristoromkopplaren i lindningen på den anslutna transformatorn T.

En högspänningspuls upp till 2-5 kV genereras i utgångslindningen på uppstegstransformatorn. Den kommer in i lampans kontakter och skapar en bågarladdning av det gasformiga mediet, vilket ger en glöd.

Anslutningsdiagram av DRI-typ

IZU-enheter tillverkas för gasurladdningslampor med två modifikationer: med två eller tre ledningar. För var och en av dem skapas ett eget anslutningsdiagram.Den finns direkt på blockhuset.

När du använder en tvåstiftsenhet ansluts kraftfasen genom choken till den centrala kontakten på lampbasen och samtidigt till motsvarande utgång på IZU.

Den neutrala ledningen är ansluten till sidokontakten på basen och dess IZU-terminal.

För en trestiftsenhet förblir det neutrala anslutningsschemat detsamma och fasförsörjningen efter att choken ändras. Den är ansluten via de två återstående utgångarna till IZU, som visas på bilden nedan: ingången till enheten är genom terminalen «B» och utgången till basens centrala kontakt genom — «Lp».

Således är sammansättningen av styranordningen (ballast) för kvicksilverlampor med emitterande tillsatser obligatorisk:

• strypa;

• pulsladdare.

Kondensatorn som kompenserar det reaktiva effektvärdet kan inkluderas i styranordningen. Dess inkludering bestämmer den allmänna minskningen av energiförbrukningen av belysningsanordningen och förlängningen av lampans livslängd med ett korrekt valt kapacitetsvärde.

Ungefär dess värde på 35 μF motsvarar lampor med en effekt på 250 W och 45 - 400 W. När kapaciteten är för hög uppstår resonans i kretsen, vilket manifesteras av att lampans ljus "blinkar".

Närvaron av högspänningspulser i en arbetslampa bestämmer användningen av extremt högspänningsledningar i anslutningskretsen med en minsta längd mellan ballasten och lampan, inte mer än 1-1,5 m.

DRIZ lampa

Detta är en version av DRI-lampan som beskrivs ovan som har en delvis spegelvänd beläggning inuti glödlampan för att reflektera ljuset, som bildar en riktad strålstråle.Det låter dig fokusera strålningen på det upplysta objektet och minska ljusförluster till följd av flera reflektioner.

HPS lampa

Design egenskaper

Inuti glödlampan i denna gasurladdningslampa, istället för kvicksilver, används natriumånga, belägen i en miljö av inerta gaser: neon, xenon eller andra, eller deras blandningar. Av denna anledning kallas de "natrium".

På grund av denna modifiering av enheten kunde konstruktörerna ge dem den största effektiviteten i driften, som når 150 lm / W.

Verkningsprincipen för DNaT och DRI är densamma. Därför är deras anslutningsdiagram desamma, och om ballastens egenskaper matchar lampornas parametrar, kan de användas för att tända bågen i båda designerna.

Tillverkare av metallhalogen- och natriumlampor tillverkar förkopplingsdon för specifika produkttyper och skickar dem i ett enda hölje. Dessa ballaster är fullt funktionella och redo att användas.

Kopplingsscheman för lampor av DNaT-typ

I vissa fall kan HPS ballastdesign skilja sig från ovanstående DRI-startscheman och utföras enligt något av de tre scheman nedan.

I det första fallet är IZU ansluten parallellt med lampans kontakter. Efter tändningen av ljusbågen inuti brännaren passerar inte driftsströmmen genom lampan (se IZU-kretsdiagram), vilket sparar elförbrukning. I detta fall påverkas choken av högspänningspulser. Den är därför konstruerad med förstärkt isolering för att skydda mot antändningspulser.

Därför används parallellkopplingsschemat med lågeffektlampor och en tändpuls på upp till två kilovolt.

I det andra schemat används IZU, som fungerar utan en pulstransformator, och högspänningspulser genereras av en choke av en speciell design, som har en kran för anslutning till lamputtaget. Isoleringen av lindningen av denna induktor ökar också: den utsätts för hög spänning.

I det tredje fallet används metoden för att ansluta choken, IZU och lampkontakten i serie. Här går inte högspänningspulsen från IZU till choken, och isoleringen av dess lindningar kräver inte förstärkning.

Nackdelen med denna krets är att IZU förbrukar en ökad ström, på grund av vilken dess ytterligare uppvärmning uppstår. Detta kräver en ökning av strukturens dimensioner, som överstiger dimensionerna för de tidigare schemana.

Detta tredje designalternativ används oftast för drift av HPS-lampor.

Alla scheman kan användas reaktiv effektkompensation kondensatoranslutning som visas i DRI-lampans anslutningsdiagram.

De listade kretsarna för att slå på högtryckslampor med en gasurladdning för belysning har ett antal nackdelar:

• underskattad glödresurs;

• beroende på kvaliteten på matningsspänningen;

• stroboskopisk effekt;

• gas- och ballastljud;

• ökad elförbrukning.

De flesta av dessa nackdelar övervinns genom att använda elektroniska triggeranordningar (EKG).

De tillåter inte bara att spara upp till 30% av elektriciteten, utan har också förmågan att smidigt kontrollera belysningen. Priset på sådana enheter är dock fortfarande ganska högt.