Koblingskretser for gassutladningslamper

Kunstige lyskilder som bruker en elektrisk utladning av et gassmedium i kvikksølvdamp for å generere lysbølger kalles gassutladningskvikksølvlamper.

Gassen som pumpes inn i sylinderen kan være ved lavt, middels eller høyt trykk. Lavtrykk brukes i lampedesign:

• lineær fluorescerende;

• kompakt energisparing:

• bakteriedrepende;

• kvarts.

Høytrykk brukes i lamper:

• kvikksølvbuefosfor (DRL);

• metallisk kvikksølv med radioaktive tilsetningsstoffer (DRI) av metallhalogenider;

• arc natrium tubular (DNaT);

• natriumbuespeil (DNaZ).

De er installert på de stedene hvor det er nødvendig å belyse store områder med lavt energiforbruk.

DRL lampe

Designfunksjoner

Enheten til en lampe som bruker fire elektroder er skjematisk vist på bildet.

Basen, som konvensjonelle modeller, brukes til å koble til kontaktene når den er skrudd inn i chucken. Glasspæren beskytter hermetisk alle indre elementer mot ytre påvirkninger. Den er fylt med nitrogen og inneholder:

• kvarts brenner;

• elektriske ledninger fra basekontaktene;

• to strømbegrensende motstander innebygd i kretsen til ekstra elektroder

• fosforlaget.

Brenneren er laget i form av et forseglet kvartsglassrør med injisert argon, som er plassert i:

• to par elektroder - hoved- og tilleggspar, plassert i motsatte ender av kolben;

• en liten dråpe kvikksølv.

Argon - et kjemisk element som tilhører de inerte gassene. Det oppnås i prosessen med luftseparasjon med dyp kjøling etterfulgt av rektifisering. Argon er en fargeløs, luktfri monoatomisk gass, tetthet 1,78 kg / m3, tkoke = –186 ° C. Argon brukes som et inert medium i metallurgiske og kjemiske prosesser, i sveiseteknologi (se elektrisk lysbuesveising), samt i signal-, reklame- og andre lamper som gir et blåaktig lys.
Prinsippet for drift av DRL-lamper

DRL-lyskilden er en elektrisk lysbueutladning i en argonatmosfære som strømmer mellom elektrodene i et kvartsrør. Dette skjer under påvirkning av en spenning påført lampen i to trinn:

1. Til å begynne med begynner en glødeutladning mellom de nærliggende hoved- og tennelektrodene på grunn av bevegelsen av frie elektroner og positivt ladede ioner;

2. Dannelsen av et stort antall ladningsbærere i brennerens hulrom fører til rask nedbrytning av nitrogenmediet og dannelse av en bue gjennom hovedelektrodene.

Stabilisering av startmodus (elektrisk strøm av lysbuen og lys) tar omtrent 10-15 minutter. I løpet av denne perioden skaper DRL belastninger som betydelig overstiger nominelle modusstrømmer. For å begrense dem, søk ballast — suffocation. 

Regnbuestråling i kvikksølvdamp har en blå og fiolett fargetone og er ledsaget av kraftig ultrafiolett stråling. Den passerer gjennom fosforet, blander seg med spekteret den danner og skaper et sterkt lys som er nær hvitt.

DRL er følsom for kvaliteten på forsyningsspenningen og når den faller til 180 volt, slukker den og lyser ikke.

I løpet av lysbueutladning det skapes en høy temperatur, som overføres til hele strukturen. Dette påvirker kvaliteten på kontaktene i stikkontakten og forårsaker oppvarming av de tilkoblede ledningene, som derfor kun brukes med varmebestandig isolasjon.

Under driften av lampen øker gasstrykket i brenneren betydelig og kompliserer forholdene for ødeleggelse av mediet, noe som krever en økning i den påførte spenningen. Hvis strømmen er av og på, vil ikke lampen starte umiddelbart: den må kjøles ned.

DRL-lampekoblingsskjema

Kvikksølvlampen med fire elektrode slås på ved hjelp av en choke og lunte.

En smeltbar kobling beskytter kretsen mot mulige kortslutninger, og choken begrenser strømmen som går gjennom midten av kvartsrøret. Den induktive motstanden til choken velges i henhold til styrken til lysarmaturen. Hvis lampen slås på under spenning uten choke, brenner den raskt ut.

En kondensator inkludert i kretsen kompenserer for den reaktive komponenten introdusert av induktansen.

DRI lampe

Designfunksjoner

Den interne strukturen til DRI-lampen er veldig lik den som brukes av DRL.

Men brenneren inneholder en viss mengde tilsetningsstoffer fra hapogenidene av metallene indium, natrium, thallium eller noen andre. De lar deg øke lysutslippet til 70-95 lm / W og mer med god farge.

Kolben er laget i form av en sylinder eller ellipse vist i figuren nedenfor.

Materialet til brenneren kan være kvartsglass eller keramikk, som har bedre driftsegenskaper: mindre mørkning og lengre levetid.

Den kuleformede brenneren som brukes i det moderne designet øker lyseffekten og lysstyrken til kilden.

Driftsprinsipp

De grunnleggende prosessene som foregår under produksjon av lys fra DRI- og DRL-lamper er de samme. Forskjellen ligger i tenningsordningen. DRI kan ikke startes fra tilført nettspenning. Denne verdien er ikke nok for henne.

For å skape en lysbue inne i fakkelen, må en høyspenningspuls påføres interelektroderommet. Utdanningen hans ble betrodd IZU - en pulstenningsenhet.

Hvordan IZU fungerer

Prinsippet for drift av enheten for å lage en høyspentpuls kan betinget representeres av et forenklet skjematisk diagram.

Driftsforsyningsspenningen påføres inngangen til kretsen. Diode D, motstand R og kondensator C lager en kondensatorladestrøm. Ved slutten av ladingen tilføres en strømpuls gjennom kondensatoren gjennom den åpne tyristorbryteren i viklingen til den tilkoblede transformatoren T.

En høyspenningspuls opp til 2-5 kV genereres i utgangsviklingen til step-up transformatoren. Den kommer inn i lampens kontakter og skaper en bueutladning av det gassformige mediet, som gir en glød.

DRI type lampekoblingsskjemaer

IZU-enheter er produsert for gassutladningslamper med to modifikasjoner: med to eller tre ledninger. For hver av dem er det laget et eget koblingsdiagram.Den leveres direkte på blokkhuset.

Når du bruker en to-pins enhet, kobles strømfasen gjennom choken til den sentrale kontakten til lampebasen og samtidig til den tilsvarende utgangen til IZU.

Den nøytrale ledningen er koblet til sidekontakten på basen og dens IZU-terminal.

For en trepinners enhet forblir det nøytrale tilkoblingsskjemaet det samme og fasetilførselen etter at choken endres. Den er koblet gjennom de to gjenværende utgangene til IZU, som vist på bildet nedenfor: inngangen til enheten er gjennom terminalen «B», og utgangen til den sentrale kontakten til basen gjennom — «Lp».

Derfor er sammensetningen av kontrollenheten (ballast) for kvikksølvlamper med emitterende tilsetningsstoffer obligatorisk:

• Gasspedal;

• pulslader.

Kondensatoren som kompenserer for den reaktive effektverdien kan inkluderes i kontrollenheten. Dens inkludering bestemmer den generelle reduksjonen av energiforbruket av belysningsenheten og forlengelsen av levetiden til lampen med en riktig valgt kapasitetsverdi.

Omtrent dens verdi på 35 μF tilsvarer lamper med en effekt på 250 W og 45 - 400 W. Når kapasiteten er for høy, oppstår resonans i kretsen, noe som manifesteres av "blinking" av lyset fra lampen.

Tilstedeværelsen av høyspentpulser i en arbeidslampe bestemmer bruken av ekstremt høyspentledninger i tilkoblingskretsen med en minimumslengde mellom ballasten og lampen, ikke mer enn 1-1,5 m.

DRIZ lampe

Dette er en versjon av DRI-lampen beskrevet ovenfor som har et delvis speilet belegg inne i pæren for å reflektere lyset, som danner en retningsstråle av stråler.Den lar deg fokusere strålingen på det opplyste objektet og redusere lystap som følge av flere refleksjoner.

HPS lampe

Designfunksjoner

Inne i pæren til denne gassutladningslampen, i stedet for kvikksølv, brukes natriumdamp, plassert i et miljø med inerte gasser: neon, xenon eller andre, eller deres blandinger. Av denne grunn kalles de "natrium".

På grunn av denne modifikasjonen av enheten, var designerne i stand til å gi dem den største effektiviteten av driften, som når 150 lm / W.

Virkningsprinsippet til DNaT og DRI er det samme. Derfor er koblingsdiagrammene deres de samme, og hvis egenskapene til ballasten samsvarer med parametrene til lampene, kan de brukes til å tenne lysbuen i begge designene.

Produsenter av metallhalogen- og natriumlamper produserer forkoblinger for spesifikke produkttyper og sender dem i ett enkelt hus. Disse ballastene er fullt funksjonelle og klare til bruk.

Koblingsskjemaer for DNaT-lamper

I noen tilfeller kan HPS ballastdesign avvike fra ovennevnte DRI-oppstartsskjemaer og utføres i henhold til en av de tre skjemaene nedenfor.

I det første tilfellet er IZU koblet parallelt med kontaktene til lampen. Etter tenning av lysbuen inne i brenneren, går ikke driftsstrømmen gjennom lampen (se IZU-kretsdiagram), noe som sparer strømforbruk. I dette tilfellet påvirkes choken av høyspenningspulser. Den er derfor konstruert med forsterket isolasjon for å beskytte mot tenningsimpulser.

Derfor brukes parallellkoblingsskjemaet med laveffektlamper og en tenningspuls på opptil to kilovolt.

I den andre ordningen brukes IZU, som fungerer uten en pulstransformator, og høyspenningspulser genereres av en choke av en spesiell design, som har en kran for tilkobling til lampekontakten. Isolasjonen av viklingen til denne induktoren øker også: den er utsatt for høy spenning.

I det tredje tilfellet brukes metoden for å koble choken, IZU og lampekontakten i serie. Her går ikke høyspenningspulsen fra IZU til choken, og isolasjonen av viklingene krever ikke forsterkning.

Ulempen med denne kretsen er at IZU bruker en økt strøm, på grunn av hvilken dens ekstra oppvarming oppstår. Dette nødvendiggjør en økning i dimensjonene til strukturen, som overstiger dimensjonene til de tidligere ordningene.

Dette tredje designalternativet brukes oftest til drift av HPS-lamper.

Alle opplegg kan brukes reaktiv effektkompensasjon kondensatortilkobling som vist i DRI-lampekoblingsskjemaene.

De listede kretsene for å slå på høytrykkslamper ved hjelp av en gassutladning for belysning har en rekke ulemper:

• undervurdert glødressurs;

• avhengig av kvaliteten på forsyningsspenningen;

• stroboskopisk effekt;

• gass ​​og ballaststøy;

• økt strømforbruk.

De fleste av disse ulempene overvinnes ved å bruke elektroniske triggerenheter (EKG).

De tillater ikke bare å spare opptil 30% elektrisitet, men har også muligheten til å jevnt kontrollere belysningen. Imidlertid er prisen på slike enheter fortsatt ganske høy.