Превключващи вериги за газоразрядни лампи

Изкуствените източници на светлина, които използват електрически разряд на газова среда в живачна пара за генериране на светлинни вълни, се наричат ​​газоразрядни живачни лампи.

Газът, изпомпван в бутилката, може да бъде при ниско, средно или високо налягане. Ниското налягане се използва в конструкции на лампи:

• линейно флуоресцентно;

• компактна икономия на енергия:

• бактерициден;

• кварц.

Високо налягане се използва в лампи:

• живачен фосфор от дъга (DRL);

• металогенен живак с лъчисти добавки (DRI) на метални халогениди;

• дъгова натриева тръбна (DNaT);

• огледало с натриева дъга (DNaZ).

Те се инсталират на онези места, където е необходимо да се осветяват големи площи с ниска консумация на енергия.

DRL лампа

Характеристики на дизайна

Устройството на лампа, използващо четири електрода, е схематично показано на снимката.

Основата му, подобно на конвенционалните модели, се използва за свързване към контактите, когато се завинтва в патронника. Стъклената крушка херметически предпазва всички вътрешни елементи от външни влияния. Той е изпълнен с азот и съдържа:

• кварцова горелка;

• електрически проводници от контактите на основата;

• две ограничаващи тока съпротивления, вградени във веригата на допълнителни електроди

• фосфорния слой.

Горелката е направена под формата на запечатана кварцова стъклена тръба с инжектиран аргон, в която са поставени:

• две двойки електроди — основен и допълнителен, разположени в противоположните краища на колбата;

• малка капчица живак.

Аргон — химичен елемент, който принадлежи към инертните газове. Получава се в процеса на въздушно отделяне с дълбоко охлаждане, последвано от коригиране. Аргонът е безцветен моноатомен газ без мирис, плътност 1,78 kg / m3, tboil = –186 ° С. Аргонът се използва като инертна среда в металургичните и химичните процеси, в технологията на заваряване (вж. електродъгово заваряване), както и в сигнални, рекламни и други лампи, които дават синкава светлина.
Принципът на действие на DRL лампите

Източникът на светлина DRL е електрически дъгов разряд в атмосфера на аргон, протичащ между електродите в кварцова тръба. Това се случва под действието на напрежение, приложено към лампата на два етапа:

1. Първоначално започва светещ разряд между близко разположените основни и запалителни електроди поради движението на свободните електрони и положително заредени йони;

2. Образуването на голям брой носители на заряд в кухината на горелката води до бързо разпадане на азотната среда и образуване на дъга през основните електроди.

Стабилизирането на стартовия режим (електрически ток на дъгата и светлината) отнема около 10-15 минути. През този период DRL създава натоварвания, които значително надвишават токовете на номиналния режим. За да ги ограничите, кандидатствайте баласт — задушаване. 

Дъговата радиация в парите на живака има син и виолетов оттенък и е придружена от мощна ултравиолетова радиация. Той преминава през фосфора, смесва се със спектъра, който образува и създава ярка светлина, която е близка до бялата.

DRL е чувствителен към качеството на захранващото напрежение и когато падне до 180 волта, той изгасва и не се запалва.

По време на дъгов разряд се създава висока температура, която се пренася върху цялата конструкция. Това се отразява на качеството на контактите в гнездото и причинява нагряване на свързаните проводници, които следователно се използват само с топлоустойчива изолация.

По време на работа на лампата налягането на газа в горелката се увеличава значително и усложнява условията за разрушаване на средата, което изисква увеличаване на приложеното напрежение. Ако захранването е изключено и приложено, лампата няма да стартира веднага: трябва да се охлади.

Схема на свързване на лампата DRL

Четириелектродната живачна лампа се включва чрез дросел и предпазител.

Топлива връзка предпазва веригата от възможни къси съединения, а дроселът ограничава тока, протичащ през средата на кварцовата тръба. Индуктивното съпротивление на дросела се избира според мощността на осветителното тяло. Включването на лампата под напрежение без дросел води до бързото й изгаряне.

Кондензаторът, включен във веригата, компенсира реактивния компонент, въведен от индуктивността.

DRI лампа

Характеристики на дизайна

Вътрешната структура на лампата DRI е много подобна на тази, използвана от DRL.

Но горелката й съдържа определена доза добавки от хапогенидите на металите индий, натрий, талий или някои други. Те ви позволяват да увеличите излъчването на светлина до 70-95 lm / W и повече с добър цвят.

Колбата е направена под формата на цилиндър или елипса, показана на фигурата по -долу.

Материалът на горелката може да бъде кварцово стъкло или керамика, която има по -добри експлоатационни свойства: по -малко потъмняване и по -дълъг експлоатационен живот.

Горелката с форма на топка, използвана в съвременния дизайн, увеличава светлинната мощност и яркостта на източника.

Принцип на действие

Основните процеси, протичащи по време на производството на светлина от DRI и DRL лампи, са еднакви. Разликата се крие в схемата на запалване. DRI не може да се стартира от приложеното мрежово напрежение. Тази стойност не й е достатъчна.

За да се създаде дъгов разряд вътре в горелката, трябва да се подаде импулс с високо напрежение към междуелектродното пространство. Образованието му е поверено на IZU — устройство за импулсно запалване.

Как работи IZU

Принципът на действие на устройството за създаване на импулс с високо напрежение може условно да бъде представен чрез опростена схематична диаграма.

Работното захранващо напрежение се подава към входа на веригата. Диод D, резистор R и кондензатор С създават ток на зареждане на кондензатор. В края на зареждането през кондензатора се подава токов импулс през отворения тиристорен превключвател в намотката на свързания трансформатор Т.

В изходната намотка за повишаване на напрежението на трансформатора се генерира импулс за високо напрежение до 2-5 kV. Той влиза в контактите на лампата и създава дъгов разряд на газообразната среда, който осигурява сияние.

Схеми за свързване на лампа тип DRI

Устройствата IZU се произвеждат за газоразрядни лампи от две модификации: с два или три проводника. За всеки от тях се създава своя собствена диаграма на свързване. Той се осигурява директно върху корпуса на блока.

Когато използвате двуконтактно устройство, фазата на захранването се свързва през дросела към централния контакт на основата на лампата и едновременно със съответния изход на IZU.

Нулевият проводник е свързан към страничния контакт на основата и нейния терминал IZU.

За устройство с три пина схемата за нулева връзка остава същата и фазовото захранване след дросела се променя. Той е свързан чрез двата останали изхода към IZU, както е показано на снимката по -долу: входът към устройството е през терминала «B», а изходът към централния контакт на базата чрез — «Lp».

По този начин съставът на устройството за управление (баласт) за живачни лампи с излъчващи добавки е задължителен:

• дросел;

• импулсно зарядно устройство.

Кондензаторът, компенсиращ стойността на реактивната мощност, може да бъде включен в устройството за управление. Неговото включване определя общото намаляване на консумацията на енергия от осветителното устройство и удължаването на живота на лампата с правилно избрана стойност на капацитета.

Приблизително стойността му от 35 μF съответства на лампи с мощност 250 W и 45 — 400 W.Когато капацитетът е твърде висок, във веригата възниква резонанс, който се проявява чрез «мигането» на светлината на лампата.

Наличието на импулси за високо напрежение в работеща лампа определя използването на изключително високоволтови проводници във веригата за свързване с минималната дължина между баласта и лампата, не повече от 1-1,5 m.

Лампа DRIZ

Това е версия на DRI лампата, описана по -горе, вътре в крушката на която е частично нанесено огледално покритие за отразяване на светлината, което образува насочен лъч лъчи. Позволява ви да фокусирате излъчването върху осветения обект и да намалите светлинните загуби, произтичащи от множество отражения.

HPS лампа

Характеристики на дизайна

Вътре в колбата на тази газоразрядна лампа вместо живак се използват натриеви пари, разположени в среда от инертни газове: неон, ксенон или други, или техни смеси. Поради тази причина те се наричат ​​»натрий».

Поради тази модификация на устройството, дизайнерите успяха да им дадат най -голяма ефективност на работа, която достига 150 lm / W.

Принципът на действие на DNaT и DRI е един и същ. Следователно техните диаграми на свързване са еднакви и ако характеристиките на баласта съвпадат с параметрите на лампите, те могат да се използват за запалване на дъгата и в двата дизайна.

Производителите на метални халогенни и натриеви лампи произвеждат баласти за конкретни видове продукти и ги доставят в един корпус. Тези баласти са напълно работещи и готови за работа.

Схеми на свързване за лампи от тип DNaT

В някои случаи проектирането на баласти за HPS може да се различава от горните схеми за стартиране на DRI и да се изпълнява съгласно една от трите схеми по-долу.

В първия случай IZU е свързан успоредно на контактите на лампата. След запалването на дъгата вътре в горелката, работният ток не преминава през лампата (вижте електрическата схема на IZU), което спестява консумация на електроенергия. В този случай дроселът се влияе от импулси с високо напрежение. Поради това той е конструиран с подсилена изолация за защита от импулси на запалване.

Поради това схемата за паралелно свързване се използва с лампи с ниска мощност и импулс на запалване до два киловолта.

Във втората схема се използва IZU, който работи без импулсен трансформатор, а импулсите с високо напрежение се генерират от дросел със специална конструкция, който има кран за свързване към контакта на лампата. Изолацията на намотката на този индуктор също се увеличава: той е изложен на високо напрежение.

В третия случай се използва методът на последователно свързване на дросела, IZU и контакта на лампата. Тук импулсът на високо напрежение от IZU не отива към дросела, а изолацията на намотките му не изисква усилване.

Недостатъкът на тази верига е, че IZU консумира увеличен ток, поради което възниква допълнителното му нагряване. Това налага увеличаване на размерите на конструкцията, които надвишават размерите на предишните схеми.

Тази трета опция за дизайн най -често се използва за работата на лампи с HPS.

Могат да се използват всички схеми компенсация на реактивната мощност свързване на кондензатор, както е показано на схемите за свързване на лампата DRI.

Изброените вериги за включване на лампи с високо налягане, използващи газоразряд за светене, имат редица недостатъци:

• подценен ресурс на сияние;

• зависимост от качеството на захранващото напрежение;

• стробоскопски ефект;

• шум от дросела и баласта;

• повишена консумация на електроенергия.

Повечето от тези недостатъци се отстраняват чрез използване на електронни пускови устройства (ЕКГ).

Те позволяват не само да се спестят до 30% електроенергия, но и имат възможност за плавно управление на осветлението. Цената на такива устройства обаче все още е доста висока.