Κυκλώματα μεταγωγής για λαμπτήρες εκκένωσης αερίου

Οι πηγές τεχνητού φωτός που χρησιμοποιούν ηλεκτρική εκκένωση ενός μέσου αερίου σε ατμούς υδραργύρου για τη δημιουργία φωτεινών κυμάτων ονομάζονται λαμπτήρες υδραργύρου εκκένωσης αερίου.

Το αέριο που αντλείται στον κύλινδρο μπορεί να είναι σε χαμηλή, μέση ή υψηλή πίεση. Η χαμηλή πίεση χρησιμοποιείται σε σχέδια λαμπτήρων:

• γραμμικό φθορίζον?

• συμπαγής εξοικονόμηση ενέργειας:

• βακτηριοκτόνο;

• χαλαζίας.

Η υψηλή πίεση χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες:

• φωσφόρος τόξου υδραργύρου (DRL);

• Μεταλλικός υδράργυρος με ραδιενεργά πρόσθετα (DRI) αλογονιδίων μετάλλων.

• σωληνοειδές τόξο νατρίου (DNaT);

• κάτοπτρο τόξου νατρίου (DNaZ).

Τοποθετούνται σε εκείνα τα μέρη όπου είναι απαραίτητο να φωτιστούν μεγάλες περιοχές με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.

Λάμπα DRL

Χαρακτηριστικά σχεδίου

Η συσκευή ενός λαμπτήρα που χρησιμοποιεί τέσσερα ηλεκτρόδια φαίνεται σχηματικά στη φωτογραφία.

Η βάση του, όπως και τα συμβατικά μοντέλα, χρησιμοποιείται για τη σύνδεση με τις επαφές όταν βιδώνεται στο τσοκ. Ο γυάλινος λαμπτήρας προστατεύει ερμητικά όλα τα εσωτερικά στοιχεία από εξωτερικές επιρροές. Είναι γεμάτο με άζωτο και περιέχει:

• καυστήρας χαλαζία?

• ηλεκτρικά καλώδια από τις επαφές βάσης.

• δύο αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος ενσωματωμένες στο κύκλωμα πρόσθετων ηλεκτροδίων

• το στρώμα φωσφόρου.

Ο καυστήρας είναι κατασκευασμένος με τη μορφή σφραγισμένου γυάλινου σωλήνα χαλαζία με έγχυση αργού, στον οποίο τοποθετούνται:

• δύο ζεύγη ηλεκτροδίων — κύρια και πρόσθετα, που βρίσκονται στα απέναντι άκρα της φιάλης.

• μια μικρή σταγόνα υδραργύρου.

Αργό — ένα χημικό στοιχείο που ανήκει στα αδρανή αέρια. Λαμβάνεται κατά τη διαδικασία διαχωρισμού αέρα με βαθιά ψύξη που ακολουθείται από ανόρθωση. Το αργό είναι ένα άχρωμο, άοσμο μονοατομικό αέριο, πυκνότητας 1,78 kg / m3, tboil = –186 ° C. Το αργό χρησιμοποιείται ως αδρανές μέσο σε μεταλλουργικές και χημικές διεργασίες, στην τεχνολογία συγκόλλησης (βλ. ηλεκτροσυγκόλληση τόξου), καθώς και σε λάμπες σήματος, διαφήμισης και άλλων που δίνουν ένα γαλαζωπό φως.
Η αρχή λειτουργίας των λαμπτήρων DRL

Η φωτεινή πηγή DRL είναι μια εκκένωση ηλεκτρικού τόξου σε ατμόσφαιρα αργού που ρέει μεταξύ ηλεκτροδίων σε σωλήνα χαλαζία. Αυτό συμβαίνει υπό τη δράση μιας τάσης που εφαρμόζεται στη λάμπα σε δύο στάδια:

1. Αρχικά, ξεκινά μια εκκένωση πυράκτωσης μεταξύ του στενά τοποθετημένου κύριου ηλεκτροδίου και του ηλεκτροδίου ανάφλεξης λόγω της κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων και των θετικά φορτισμένων ιόντων.

2. Ο σχηματισμός μεγάλου αριθμού φορέων φορτίου στην κοιλότητα του φακού οδηγεί στην ταχεία διάσπαση του αζωτούχου μέσου και στο σχηματισμό τόξου μέσω των κύριων ηλεκτροδίων.

Η σταθεροποίηση του τρόπου εκκίνησης (ηλεκτρικό ρεύμα του τόξου και φως) διαρκεί περίπου 10-15 λεπτά. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το DRL δημιουργεί φορτία που υπερβαίνουν σημαντικά τα ονομαστικά ρεύματα λειτουργίας. Για να τα περιορίσετε, εφαρμόστε έρμα — ασφυξία. 

Η ακτινοβολία του ουράνιου τόξου σε ατμούς υδραργύρου έχει μπλε και μοβ απόχρωση και συνοδεύεται από ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία. Περνάει μέσα από το φώσφορο, αναμιγνύεται με το φάσμα που σχηματίζει και δημιουργεί ένα έντονο φως που πλησιάζει το λευκό.

Το DRL είναι ευαίσθητο στην ποιότητα της τάσης τροφοδοσίας και όταν πέσει στα 180 βολτ, σβήνει και δεν ανάβει.

Στη διάρκεια εκκένωση τόξου δημιουργείται υψηλή θερμοκρασία, η οποία μεταφέρεται σε ολόκληρη τη δομή. Αυτό επηρεάζει την ποιότητα των επαφών στην πρίζα και προκαλεί θέρμανση των συνδεδεμένων καλωδίων, τα οποία επομένως χρησιμοποιούνται μόνο με ανθεκτική στη θερμότητα μόνωση.

Κατά τη λειτουργία του λαμπτήρα, η πίεση του αερίου στον καυστήρα αυξάνεται σημαντικά και περιπλέκει τις συνθήκες για την καταστροφή του μέσου, γεγονός που απαιτεί αύξηση της εφαρμοζόμενης τάσης. Εάν η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη και ενεργοποιηθεί, η λάμπα δεν θα ξεκινήσει αμέσως: πρέπει να κρυώσει.

Διάγραμμα σύνδεσης λαμπτήρα DRL

Η λυχνία υδραργύρου με τέσσερα ηλεκτρόδια ανάβει μέσω τσοκ και ασφάλεια ηλεκτρική.

Ένας εύτηκτος σύνδεσμος προστατεύει το κύκλωμα από πιθανά βραχυκυκλώματα και το τσοκ περιορίζει το ρεύμα που διαρρέει τη μέση του σωλήνα χαλαζία. Η επαγωγική αντίσταση του τσοκ επιλέγεται ανάλογα με την ισχύ του φωτιστικού. Η ενεργοποίηση του λαμπτήρα υπό τάση χωρίς τσοκ προκαλεί γρήγορη καύση του.

Ένας πυκνωτής που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα αντισταθμίζει το αντιδραστικό στοιχείο που εισάγεται από την επαγωγή.

Λάμπα DRI

Χαρακτηριστικά σχεδίου

Η εσωτερική δομή της λυχνίας DRI είναι πολύ παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται από το DRL.

Όμως ο καυστήρας του περιέχει μια ορισμένη ποσότητα πρόσθετων από τα χαγονίδια των μετάλλων ίνδιο, νάτριο, θάλλιο ή κάποια άλλα. Σας επιτρέπουν να αυξήσετε την εκπομπή φωτός στα 70-95 lm / W και περισσότερο με καλό χρώμα.

Η φιάλη κατασκευάζεται με τη μορφή κυλίνδρου ή έλλειψης που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Το υλικό του καυστήρα μπορεί να είναι γυαλί χαλαζία ή κεραμικό, το οποίο έχει καλύτερες λειτουργικές ιδιότητες: λιγότερο σκουρόχρωμο και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Ο καυστήρας σε σχήμα μπάλας που χρησιμοποιείται στο μοντέρνο σχεδιασμό αυξάνει την απόδοση φωτός και τη φωτεινότητα της πηγής.

Λειτουργική αρχή

Οι βασικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά την παραγωγή φωτός από λαμπτήρες DRI και DRL είναι οι ίδιες. Η διαφορά έγκειται στο σχέδιο ανάφλεξης. Το DRI δεν μπορεί να ξεκινήσει από την εφαρμοζόμενη τάση δικτύου. Αυτή η αξία δεν της αρκεί.

Για να δημιουργηθεί ένα τόξο στο εσωτερικό του φακού, πρέπει να εφαρμοστεί ένας παλμός υψηλής τάσης στο χώρο μεταξύ των ηλεκτροδίων. Η εκπαίδευσή του ανατέθηκε στο IZU - μια συσκευή παλμικής ανάφλεξης.

Πώς λειτουργεί το IZU

Η αρχή της λειτουργίας της συσκευής για τη δημιουργία παλμού υψηλής τάσης μπορεί να αναπαρασταθεί υπό όρους από ένα απλοποιημένο σχηματικό διάγραμμα.

Η τάση τροφοδοσίας λειτουργίας εφαρμόζεται στην είσοδο του κυκλώματος. Η δίοδος D, η αντίσταση R και ο πυκνωτής C δημιουργούν ένα ρεύμα φόρτισης πυκνωτή. Στο τέλος της φόρτισης, ένας παλμός ρεύματος τροφοδοτείται μέσω του πυκνωτή μέσω του ανοιχτού διακόπτη θυρίστορ στην περιέλιξη του συνδεδεμένου μετασχηματιστή Τ.

Παράγεται παλμός υψηλής τάσης έως 2-5 kV στην περιέλιξη εξόδου του μετασχηματιστή ανόδου. Εισέρχεται στις επαφές του λαμπτήρα και δημιουργεί μια εκκένωση τόξου του αερίου μέσου, η οποία παρέχει λάμψη.

Διαγράμματα σύνδεσης λαμπτήρων τύπου DRI

Οι συσκευές IZU παράγονται για λαμπτήρες εκκένωσης αερίου δύο τροποποιήσεων: με δύο ή τρία καλώδια. Για καθένα από αυτά δημιουργείται το δικό του διάγραμμα σύνδεσης.Παρέχεται απευθείας στο περίβλημα του μπλοκ.

Όταν χρησιμοποιείτε συσκευή δύο ακίδων, η φάση ισχύος συνδέεται μέσω του τσοκ στην κεντρική επαφή της βάσης του λαμπτήρα και ταυτόχρονα στην αντίστοιχη έξοδο του IZU.

Το ουδέτερο καλώδιο συνδέεται με την πλευρική επαφή της βάσης και τον ακροδέκτη IZU της.

Για μια συσκευή τριών ακίδων, το ουδέτερο σχέδιο σύνδεσης παραμένει το ίδιο και η τροφοδοσία φάσης μετά το τσοκ αλλάζει. Συνδέεται μέσω των δύο υπόλοιπων εξόδων στο IZU, όπως φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία: η είσοδος στη συσκευή γίνεται μέσω του ακροδέκτη «B» και η έξοδος στην κεντρική επαφή της βάσης μέσω — «Lp».

Έτσι, η σύνθεση της συσκευής ελέγχου (έρμα) για λαμπτήρες υδραργύρου με πρόσθετα εκπομπής είναι υποχρεωτική:

• γκάζι;

• παλμικός φορτιστής.

Ο πυκνωτής που αντισταθμίζει την τιμή άεργου ισχύος μπορεί να συμπεριληφθεί στη συσκευή ελέγχου. Η συμπερίληψή του καθορίζει τη γενική μείωση της κατανάλωσης ενέργειας από τη συσκευή φωτισμού και την παράταση της διάρκειας ζωής του λαμπτήρα με μια σωστά επιλεγμένη τιμή χωρητικότητας.

Η τιμή του περίπου στα 35 μF αντιστοιχεί σε λαμπτήρες ισχύος 250 W και 45 - 400 W. Όταν η χωρητικότητα είναι πολύ υψηλή, εμφανίζεται συντονισμός στο κύκλωμα, ο οποίος εκδηλώνεται με το «αναβοσβήνει» του φωτός της λάμπας.

Η παρουσία παλμών υψηλής τάσης σε μια λάμπα εργασίας καθορίζει τη χρήση συρμάτων εξαιρετικά υψηλής τάσης στο κύκλωμα σύνδεσης με ελάχιστο μήκος μεταξύ του έρματος και της λάμπας, όχι περισσότερο από 1-1,5 m.

Λάμπα DRIZ

Αυτή είναι μια έκδοση της λυχνίας DRI που περιγράφεται παραπάνω, η οποία έχει μια μερικώς αντικατοπτρισμένη επίστρωση στο εσωτερικό του λαμπτήρα για να αντανακλά το φως, το οποίο σχηματίζει μια κατευθυντική δέσμη ακτίνων.Σας επιτρέπει να εστιάσετε την ακτινοβολία στο φωτιζόμενο αντικείμενο και να μειώσετε τις απώλειες φωτός που προκύπτουν από πολλαπλές αντανακλάσεις.

Λάμπα HPS

Χαρακτηριστικά σχεδίου

Μέσα στο λαμπτήρα αυτού του λαμπτήρα εκκένωσης αερίου, αντί για υδράργυρο, χρησιμοποιείται ατμός νατρίου, που βρίσκεται σε περιβάλλον αδρανών αερίων: νέον, ξένον ή άλλα, ή τα μείγματά τους. Για το λόγο αυτό ονομάζονται «νάτριο».

Λόγω αυτής της τροποποίησης της συσκευής, οι σχεδιαστές μπόρεσαν να τους δώσουν τη μεγαλύτερη απόδοση λειτουργίας, η οποία φτάνει τα 150 lm / W.

Η αρχή δράσης του DNaT και του DRI είναι η ίδια. Επομένως, τα διαγράμματα σύνδεσής τους είναι τα ίδια και εάν τα χαρακτηριστικά του έρματος ταιριάζουν με τις παραμέτρους των λαμπτήρων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάφλεξη του τόξου και στα δύο σχέδια.

Οι κατασκευαστές λαμπτήρων αλογονιδίου μετάλλου και νατρίου παράγουν στραγγαλιστικά πηνία για συγκεκριμένους τύπους προϊόντων και τα αποστέλλουν σε ένα ενιαίο περίβλημα. Αυτά τα ballast είναι πλήρως λειτουργικά και έτοιμα για χρήση.

Διαγράμματα καλωδίωσης λαμπτήρων τύπου DNaT

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο σχεδιασμός του έρματος HPS μπορεί να διαφέρει από τα παραπάνω σχήματα εκκίνησης DRI και να εκτελείται σύμφωνα με ένα από τα τρία παρακάτω σχήματα.

Στην πρώτη περίπτωση, το IZU συνδέεται παράλληλα με τις επαφές του λαμπτήρα. Μετά την ανάφλεξη του τόξου μέσα στον καυστήρα, το ρεύμα λειτουργίας δεν διέρχεται από τη λάμπα (βλ. διάγραμμα κυκλώματος IZU), γεγονός που εξοικονομεί ηλεκτρική ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, το τσοκ επηρεάζεται από παλμούς υψηλής τάσης. Είναι επομένως κατασκευασμένο με ενισχυμένη μόνωση για προστασία από παλμούς ανάφλεξης.

Επομένως, το σχέδιο παράλληλης σύνδεσης χρησιμοποιείται με λαμπτήρες χαμηλής ισχύος και παλμό ανάφλεξης έως δύο κιλοβολτ.

Στο δεύτερο σχήμα χρησιμοποιείται το IZU, το οποίο λειτουργεί χωρίς μετασχηματιστή παλμών και οι παλμοί υψηλής τάσης παράγονται από ένα τσοκ ειδικού σχεδιασμού, το οποίο διαθέτει βρύση για σύνδεση στην υποδοχή της λάμπας. Η μόνωση της περιέλιξης αυτού του επαγωγέα αυξάνεται επίσης: εκτίθεται σε υψηλή τάση.

Στην τρίτη περίπτωση, χρησιμοποιείται η μέθοδος σύνδεσης του τσοκ, του IZU και της επαφής του λαμπτήρα σε σειρά. Εδώ, ο παλμός υψηλής τάσης από το IZU δεν πηγαίνει στο τσοκ και η μόνωση των περιελίξεων του δεν απαιτεί ενίσχυση.

Το μειονέκτημα αυτού του κυκλώματος είναι ότι το IZU καταναλώνει αυξημένο ρεύμα, λόγω του οποίου συμβαίνει η πρόσθετη θέρμανση του. Αυτό απαιτεί αύξηση των διαστάσεων της κατασκευής, οι οποίες υπερβαίνουν τις διαστάσεις των προηγούμενων σχημάτων.

Αυτή η τρίτη επιλογή σχεδίασης χρησιμοποιείται συχνότερα για τη λειτουργία λαμπτήρων HPS.

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλα τα σχήματα αντιστάθμιση άεργου ισχύος σύνδεση πυκνωτή όπως φαίνεται στα διαγράμματα σύνδεσης λαμπτήρων DRI.

Τα αναφερόμενα κυκλώματα για την ενεργοποίηση λαμπτήρων υψηλής πίεσης με χρήση εκκένωσης αερίου για φωτισμό έχουν ορισμένα μειονεκτήματα:

• Υποτιμημένος πόρος λάμψης.

• ανάλογα με την ποιότητα της τάσης τροφοδοσίας.

• στροβοσκοπικό αποτέλεσμα;

• θόρυβος γκαζιού και έρματος.

• αυξημένη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.

Τα περισσότερα από αυτά τα μειονεκτήματα ξεπερνιούνται με τη χρήση ηλεκτρονικών συσκευών ενεργοποίησης (ΗΚΓ).

Επιτρέπουν όχι μόνο την εξοικονόμηση έως και 30% της ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά έχουν επίσης τη δυνατότητα ομαλού ελέγχου του φωτισμού. Ωστόσο, η τιμή τέτοιων συσκευών εξακολουθεί να είναι αρκετά υψηλή.