Koblingskredsløb til gasudladningslamper

Kunstige lyskilder, der bruger en elektrisk udladning af et gasmedium i kviksølvdamp til at generere lysbølger, kaldes gasudladningskviksølvlamper.

Gassen, der pumpes ind i cylinderen, kan være ved lavt, medium eller højt tryk. Lavtryk bruges i lampedesign:

• lineær fluorescerende;

• kompakt energibesparelse:

• bakteriedræbende;

• kvarts.

Højtryk bruges i lamper:

• kviksølvbuephosphor (DRL);

• metallisk kviksølv med radioaktive tilsætningsstoffer (DRI) af metalhalogenider;

• buenatriumrør (DNaT);

• natriumbuespejl (DNaZ).

De er installeret de steder, hvor det er nødvendigt at belyse store områder med lavt energiforbrug.

DRL lampe

Designfunktioner

Enheden af ​​en lampe, der bruger fire elektroder, er skematisk vist på billedet.

Dens base bruges, ligesom konventionelle modeller, til at forbinde til kontakterne, når den er skruet ind i patronen. Glaspæren beskytter hermetisk alle indre elementer mod ydre påvirkninger. Den er fyldt med nitrogen og indeholder:

• kvarts brænder;

• elektriske ledninger fra basiskontakterne;

• to strømbegrænsende modstande indbygget i kredsløbet af yderligere elektroder

• fosforlaget.

Brænderen er lavet i form af et forseglet kvartsglasrør med indsprøjtet argon, hvori er placeret:

• to par elektroder - hoved og yderligere, placeret i modsatte ender af kolben;

• en lille dråbe kviksølv.

Argon - et kemisk grundstof, der tilhører de inaktive gasser. Det opnås i processen med luftadskillelse med dyb køling efterfulgt af ensretning. Argon er en farveløs, lugtfri monoatomisk gas, massefylde 1,78 kg/m3, tkoge = –186 ° C. Argon bruges som et inert medium i metallurgiske og kemiske processer, i svejseteknologi (se elektrisk lysbuesvejsning), samt i signal-, reklame- og andre lamper, der giver et blåligt lys.
Princippet om drift af DRL-lamper

DRL-lyskilden er en elektrisk lysbueudladning i en argonatmosfære, der strømmer mellem elektroder i et kvartsrør. Dette sker under påvirkning af en spænding påført lampen i to trin:

1. Indledningsvis begynder en glødeudladning mellem de tæt placerede hoved- og tændelektroder på grund af bevægelsen af ​​frie elektroner og positivt ladede ioner;

2. Dannelsen af ​​et stort antal ladningsbærere i brænderens hulrum fører til hurtig nedbrydning af nitrogenmediet og dannelsen af ​​en bue gennem hovedelektroderne.

Stabilisering af starttilstanden (elektrisk strøm af lysbuen og lys) tager omkring 10-15 minutter. I denne periode skaber DRL belastninger, der væsentligt overstiger de nominelle tilstandsstrømme. For at begrænse dem, ansøg ballast — kvælning. 

Regnbuestråling i kviksølvdamp har en blå og violet nuance og er ledsaget af kraftig ultraviolet stråling. Det passerer gennem fosforet, blander sig med det spektrum, det danner, og skaber et skarpt lys, der er tæt på hvidt.

DRL er følsom over for kvaliteten af ​​forsyningsspændingen, og når den falder til 180 volt, går den ud og lyser ikke.

I løbet af bueudledning der skabes en høj temperatur, som overføres til hele strukturen. Dette påvirker kvaliteten af ​​kontakterne i stikdåsen og forårsager opvarmning af de tilsluttede ledninger, som derfor kun bruges med varmebestandig isolering.

Under driften af ​​lampen stiger gastrykket i brænderen betydeligt og komplicerer betingelserne for destruktion af mediet, hvilket kræver en stigning i den påførte spænding. Hvis strømmen er slukket og tilsluttet, vil lampen ikke starte med det samme: den skal køle af.

DRL lampe tilslutningsdiagram

Kviksølvlampen med fire elektroder tændes ved hjælp af en choker og sikring.

En smelteforbindelse beskytter kredsløbet mod mulige kortslutninger, og chokeren begrænser strømmen, der løber gennem midten af ​​kvartsrøret. Den induktive modstand af chokeren vælges i henhold til belysningsarmaturets effekt. Tænde lampen under spænding uden en choker får den til at brænde hurtigt ud.

En kondensator inkluderet i kredsløbet kompenserer for den reaktive komponent introduceret af induktansen.

DRI lampe

Designfunktioner

Den indvendige struktur af DRI-lampen ligner meget den, der bruges af DRL.

Men dens brænder indeholder en vis mængde tilsætningsstoffer fra hapogeniderne af metallerne indium, natrium, thallium eller nogle andre. De giver dig mulighed for at øge lysudsendelsen til 70-95 lm / W og mere med god farve.

Kolben er lavet i form af en cylinder eller ellipse vist i figuren nedenfor.

Brænderens materiale kan være kvartsglas eller keramik, som har bedre driftsegenskaber: mindre mørkning og længere levetid.

Den kugleformede brænder, der bruges i det moderne design, øger lysudbyttet og lysstyrken af ​​kilden.

Driftsprincip

De grundlæggende processer, der finder sted under produktionen af ​​lys fra DRI- og DRL-lamper, er de samme. Forskellen ligger i tændingsordningen. DRI kan ikke startes fra den påførte netspænding. Denne værdi er ikke nok for hende.

For at skabe en lysbue inde i brænderen skal der tilføres en højspændingsimpuls til interelektroderummet. Hans uddannelse blev overdraget til IZU - en pulstændingsenhed.

Hvordan IZU virker

Funktionsprincippet for enheden til at skabe en højspændingsimpuls kan betinget repræsenteres af et forenklet skematisk diagram.

Driftsforsyningsspændingen påføres kredsløbets indgang. Diode D, modstand R og kondensator C skaber en kondensatorladestrøm. Ved afslutningen af ​​opladningen tilføres en strømimpuls gennem kondensatoren gennem den åbne tyristorkontakt i viklingen af ​​den tilsluttede transformer T.

En højspændingsimpuls op til 2-5 kV genereres i udgangsviklingen af ​​step-up transformeren. Det kommer ind i lampens kontakter og skaber en bueudladning af det gasformige medium, som giver en glød.

DRI type lampe tilslutningsdiagrammer

IZU-enheder er produceret til gasudladningslamper i to modifikationer: med to eller tre ledninger. For hver af dem oprettes dets eget forbindelsesdiagram.Den leveres direkte på blokhuset.

Når du bruger en to-benet enhed, er strømfasen forbundet via chokeren til den centrale kontakt på lampebunden og samtidig til den tilsvarende udgang på IZU.

Den neutrale ledning er forbundet til sidekontakten på basen og dens IZU-terminal.

For en tre-benet enhed forbliver det neutrale tilslutningsskema det samme, og faseforsyningen efter chokeren ændres. Den er forbundet via de to resterende udgange til IZU, som vist på billedet nedenfor: indgangen til enheden er gennem terminalen «B», og udgangen til basens centrale kontakt gennem — «Lp».

Således er sammensætningen af ​​kontrolanordningen (ballast) til kviksølvlamper med emitterende additiver obligatorisk:

• gashåndtag;

• pulslader.

Kondensatoren, der kompenserer for den reaktive effektværdi, kan inkluderes i styreenheden. Dens medtagelse bestemmer den generelle reduktion af energiforbruget af belysningsenheden og forlængelsen af ​​lampens levetid med en korrekt valgt kapacitetsværdi.

Omtrent dens værdi på 35 μF svarer til lamper med en effekt på 250 W og 45 - 400 W. Når kapaciteten er for høj, opstår der resonans i kredsløbet, hvilket kommer til udtryk ved "blinkning" af lampens lys.

Tilstedeværelsen af ​​højspændingsimpulser i en arbejdslampe bestemmer brugen af ​​ekstremt højspændingsledninger i forbindelseskredsløbet med en minimumslængde mellem ballasten og lampen, ikke mere end 1-1,5 m.

DRIZ lampe

Dette er en version af DRI-lampen beskrevet ovenfor, der har en delvist spejlet belægning inde i pæren for at reflektere lyset, som danner en retningsbestemt stråle af stråler.Det giver dig mulighed for at fokusere strålingen på det oplyste objekt og reducere lystab som følge af flere refleksioner.

HPS lampe

Designfunktioner

Inde i pæren på denne gasudladningslampe bruges natriumdamp i stedet for kviksølv, placeret i et miljø med inaktive gasser: neon, xenon eller andre eller deres blandinger. Af denne grund kaldes de "natrium".

På grund af denne modifikation af enheden var designerne i stand til at give dem den største driftseffektivitet, som når 150 lm / W.

Handlingsprincippet for DNaT og DRI er det samme. Derfor er deres tilslutningsdiagrammer de samme, og hvis ballastens egenskaber matcher lampernes parametre, kan de bruges til at antænde lysbuen i begge designs.

Producenter af metalhalogen- og natriumlamper producerer forkoblinger til specifikke produkttyper og sender dem i et enkelt hus. Disse ballaster er fuldt funktionelle og klar til brug.

Ledningsdiagrammer for lamper af typen DNaT

I nogle tilfælde kan HPS ballastdesign afvige fra ovenstående DRI-opstartsskemaer og udføres i henhold til en af ​​de tre skemaer nedenfor.

I det første tilfælde er IZU forbundet parallelt med lampens kontakter. Efter tændingen af ​​lysbuen inde i brænderen passerer driftsstrømmen ikke gennem lampen (se IZU-kredsløbsdiagram), hvilket sparer elforbrug. I dette tilfælde påvirkes chokeren af ​​højspændingsimpulser. Den er derfor konstrueret med forstærket isolering for at beskytte mod antændingsimpulser.

Derfor bruges parallelforbindelsesskemaet med laveffektlamper og en tændingsimpuls på op til to kilovolt.

I den anden ordning bruges IZU, som fungerer uden en pulstransformator, og højspændingsimpulser genereres af en choker af et specielt design, som har et hane til tilslutning til lampeudtaget. Isoleringen af ​​viklingen af ​​denne induktor øges også: den er udsat for højspænding.

I det tredje tilfælde bruges metoden til at forbinde chokeren, IZU og lampekontakten i serie. Her går højspændingsimpulsen fra IZU ikke til chokeren, og isoleringen af ​​dens viklinger kræver ikke forstærkning.

Ulempen ved dette kredsløb er, at IZU bruger en øget strøm, på grund af hvilken dens yderligere opvarmning opstår. Dette nødvendiggør en stigning i dimensionerne af strukturen, som overstiger dimensionerne af de tidligere ordninger.

Denne tredje designmulighed bruges oftest til drift af HPS-lamper.

Alle ordninger kan bruges reaktiv effektkompensation kondensatortilslutning som vist i DRI-lampetilslutningsdiagrammerne.

De anførte kredsløb til at tænde højtrykslamper ved hjælp af en gasudladning til belysning har en række ulemper:

• undervurderet glød ressource;

• afhængig af kvaliteten af ​​forsyningsspændingen;

• stroboskopisk effekt;

• gas- og ballaststøj;

• øget elforbrug.

De fleste af disse ulemper overvindes ved at bruge elektroniske triggerenheder (EKG).

De tillader ikke kun at spare op til 30% af elektriciteten, men har også evnen til at styre belysningen jævnt. Men prisen på sådanne enheder er stadig ret høj.