Dujų išlydžio lempų perjungimo grandinės

Dirbtiniai šviesos šaltiniai, naudojantys gyvsidabrio garuose esančios dujų terpės elektrinį išlydį šviesos bangoms generuoti, vadinami dujinio išlydžio gyvsidabrio lempomis.

Į balioną pumpuojamos dujos gali būti žemo, vidutinio arba aukšto slėgio. Žemas slėgis naudojamas lempų konstrukcijose:

• linijinis fluorescencinis;

• kompaktiškas energijos taupymas:

• baktericidinis;

• kvarcas.

Aukštas slėgis naudojamas lempose:

• gyvsidabrio lanko fosforas (DRL);

• metalinis gyvsidabris su radioaktyviais metalų halogenidų priedais (DRI);

• lankinis natrio vamzdelis (DNaT);

• natrio lankinis veidrodis (DNaZ).

Jie įrengiami tose vietose, kur reikia apšviesti didelius plotus su mažomis energijos sąnaudomis.

DRL lempa

Dizaino elementai

Lempos įtaisas naudojant keturis elektrodus schematiškai parodytas nuotraukoje.

Jo pagrindas, kaip ir įprastų modelių, naudojamas prijungti prie kontaktų, kai jis įsukamas į griebtuvą. Stiklinė lemputė hermetiškai apsaugo visus vidinius elementus nuo išorinių poveikių. Jis užpildytas azotu ir yra:

• kvarco degiklis;

• elektros laidai iš pagrindo kontaktų;

• du srovę ribojantys rezistoriai, įmontuoti į papildomų elektrodų grandinę

• fosforo sluoksnis.

Degiklis pagamintas iš sandaraus kvarcinio stiklo vamzdelio su įpuršktu argonu, į kurį dedama:

• dvi poros elektrodų - pagrindinių ir papildomų, esančių priešinguose kolbos galuose;

• mažas gyvsidabrio lašelis.

Argonas – cheminis elementas, priklausantis inertinėms dujoms. Jis gaunamas oro atskyrimo procese su giliu aušinimu ir rektifikavimu. Argonas yra bespalvės, bekvapės vienaatomės dujos, tankis 1,78 kg / m3, virimo = –186 ° C. Argonas naudojamas kaip inertinė terpė metalurgijos ir cheminiuose procesuose, suvirinimo technologijoje (žr. elektrinis lankinis suvirinimas), taip pat signalinėse, reklaminėse ir kitose melsvą šviesą skleidžiančiose lempose.
DRL lempų veikimo principas

DRL šviesos šaltinis yra elektros lanko išlydis argono atmosferoje, tekantis tarp elektrodų kvarciniame vamzdyje. Tai atsitinka veikiant lempai įtampai dviem etapais:

1. Iš pradžių tarp arti esančio pagrindinio ir uždegimo elektrodo prasideda švytėjimo iškrova dėl laisvųjų elektronų ir teigiamai įkrautų jonų judėjimo;

2. Degiklio ertmėje susidarius dideliam krūvininkų skaičiui greitai suyra azoto terpė ir per pagrindinius elektrodus susidaro lankas.

Paleidimo režimo stabilizavimas (lanko ir šviesos elektros srovė) trunka apie 10-15 minučių. Per šį laikotarpį DRL sukuria apkrovas, kurios žymiai viršija vardines režimo sroves. Norėdami juos apriboti, kreipkitės balastas — uždusimas. 

Vaivorykštės spinduliuotė gyvsidabrio garuose turi mėlyną ir violetinį atspalvį ir ją lydi galinga ultravioletinė spinduliuotė. Jis praeina pro fosforą, susimaišo su jo suformuotu spektru ir sukuria ryškią šviesą, artimą baltai.

DRL yra jautrus maitinimo įtampos kokybei ir, nukritęs iki 180 voltų, užgęsta ir neužsidega.

Per lanko išlydis susidaro aukšta temperatūra, kuri persiduoda į visą konstrukciją. Tai turi įtakos kontaktų kokybei lizde ir sukelia prijungtų laidų šildymą, todėl jie naudojami tik su karščiui atsparia izoliacija.

Veikiant lempai, dujų slėgis degiklyje žymiai padidėja ir apsunkina terpės sunaikinimo sąlygas, todėl reikia padidinti taikomą įtampą. Jei maitinimas išjungtas ir įjungtas, lemputė neužsives iš karto: ji turi atvėsti.

DRL lempos prijungimo schema

Keturių elektrodų gyvsidabrio lempa įjungiama droseliu ir lydusis saugiklis.

Lydomoji jungtis apsaugo grandinę nuo galimų trumpųjų jungimų, o droselis riboja srovę, tekančią per kvarcinio vamzdžio vidurį. Droselio indukcinė varža parenkama pagal apšvietimo įrenginio galią. Įjungus lempą esant įtampai be droselio, ji greitai perdega.

Kondensatorius, įtrauktas į grandinę, kompensuoja reaktyvųjį komponentą, kurį įveda induktyvumas.

DRI lempa

Dizaino elementai

Vidinė DRI lempos struktūra yra labai panaši į tą, kurią naudoja DRL.

Tačiau jo degiklyje yra tam tikras kiekis priedų iš metalų indžio, natrio, talio ar kai kurių kitų hapogenidų. Jie leidžia padidinti šviesos spinduliavimą iki 70–95 lm / W ir daugiau, naudojant gerą spalvą.

Kolba pagaminta cilindro arba elipsės pavidalu, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Degiklio medžiaga gali būti kvarcinis stiklas arba keramika, kuri pasižymi geresnėmis eksploatacinėmis savybėmis: mažiau tamsėja ir ilgesnis tarnavimo laikas.

Šiuolaikinio dizaino rutulio formos degiklis padidina šviesos srautą ir šaltinio ryškumą.

Veikimo principas

Pagrindiniai procesai, vykstantys gaminant šviesą iš DRI ir DRL lempų, yra vienodi. Skirtumas slypi uždegimo schemoje. DRI negalima paleisti nuo įjungtos tinklo įtampos. Šios vertės jai nepakanka.

Norint sukurti lanką degiklio viduje, tarpelektrodų erdvėje turi būti taikomas aukštos įtampos impulsas. Jo išsilavinimas buvo patikėtas IZU - impulsinio uždegimo įtaisui.

Kaip veikia IZU

Įrenginio, skirto sukurti aukštos įtampos impulsą, veikimo principą galima sąlygiškai pavaizduoti supaprastinta schema.

Darbinė maitinimo įtampa tiekiama į grandinės įvestį. Diodas D, rezistorius R ir kondensatorius C sukuria kondensatoriaus įkrovimo srovę. Įkrovimo pabaigoje per kondensatorių per atvirą tiristoriaus jungiklį prijungto transformatoriaus T apvijoje tiekiamas srovės impulsas.

Pakopinio transformatoriaus išėjimo apvijoje generuojamas aukštos įtampos impulsas iki 2-5 kV. Jis patenka į lempos kontaktus ir sukuria dujinės terpės lankinį išlydį, kuris suteikia švytėjimą.

DRI tipo lempų prijungimo schemos

IZU prietaisai gaminami dviejų modifikacijų dujų išlydžio lempoms: su dviem arba trimis laidais. Kiekvienam iš jų sukuriama savo prijungimo schema.Jis pateikiamas tiesiai ant bloko korpuso.

Naudojant dviejų kontaktų įrenginį, maitinimo fazė per droselį prijungiama prie lempos pagrindo centrinio kontakto ir kartu su atitinkamu IZU išėjimu.

Nulinis laidas yra prijungtas prie pagrindo šoninio kontakto ir jo IZU gnybto.

Trijų kontaktų įrenginiui nulinės jungties schema išlieka ta pati, o fazės tiekimas po droselio pasikeičia. Jis prijungtas per du likusius išėjimus prie IZU, kaip parodyta toliau esančioje nuotraukoje: įrenginio įėjimas yra per gnybtą «B», o išėjimas į centrinį pagrindo kontaktą per — «Lp».

Taigi gyvsidabrio lempų su skleidžiančiais priedais valdymo įtaiso (balasto) sudėtis yra privaloma:

• droselis;

• impulsinis įkroviklis.

Reaktyviosios galios vertę kompensuojantis kondensatorius gali būti įtrauktas į valdymo įrenginį. Jo įtraukimas lemia bendrą apšvietimo įrenginio energijos suvartojimo sumažinimą ir tinkamai parinktos galios vertės lempos tarnavimo laiko pailginimą.

Maždaug 35 μF jo vertė atitinka 250 W ir 45 - 400 W galios lempas. Kai galia per didelė, grandinėje atsiranda rezonansas, kuris pasireiškia lempos šviesos „mirksėjimu“.

Aukštos įtampos impulsų buvimas darbinėje lempoje lemia ypač aukštos įtampos laidų naudojimą jungties grandinėje, kurių minimalus ilgis tarp balasto ir lempos yra ne didesnis kaip 1–1,5 m.

DRIZ lempa

Tai yra aukščiau aprašyta DRI lempos versija, kurios viduje yra iš dalies veidrodinė danga, atspindinti šviesą, kuri sudaro kryptingą spindulių spindulį.Tai leidžia sutelkti spinduliuotę į apšviestą objektą ir sumažinti šviesos nuostolius, atsirandančius dėl kelių atspindžių.

HPS lempa

Dizaino elementai

Šios dujinės išlydžio lempos lemputės viduje vietoj gyvsidabrio naudojami natrio garai, esantys inertinių dujų: neono, ksenono ar kitų, ar jų mišinių aplinkoje. Dėl šios priežasties jie vadinami „natriu“.

Dėl šios įrenginio modifikacijos dizaineriai sugebėjo jiems suteikti didžiausią veikimo efektyvumą, kuris siekia 150 lm / W.

DNaT ir DRI veikimo principas yra tas pats. Todėl jų sujungimo schemos yra vienodos, o jei balasto charakteristikos sutampa su lempų parametrais, jas galima panaudoti abiejų konstrukcijų lankui uždegti.

Metalo halogenidų ir natrio lempų gamintojai gamina balastinius įtaisus tam tikriems gaminių tipams ir pristato juos viename korpuse. Šie balastai yra visiškai funkcionalūs ir paruošti naudoti.

DNaT tipo lempų sujungimo schemos

Kai kuriais atvejais HPS balasto konstrukcija gali skirtis nuo aukščiau pateiktų DRI paleidimo schemų ir gali būti atliekama pagal vieną iš trijų toliau pateiktų schemų.

Pirmuoju atveju IZU yra prijungtas lygiagrečiai su lempos kontaktais. Uždegus lankui degiklio viduje, darbinė srovė nepraeina pro lempą (žr. IZU jungimo schemą), tai taupo elektros sąnaudas. Šiuo atveju droselį veikia aukštos įtampos impulsai. Todėl jis pagamintas su sustiprinta izoliacija, apsaugančia nuo uždegimo impulsų.

Todėl lygiagrečio ryšio schema naudojama su mažos galios lempomis ir uždegimo impulsu iki dviejų kilovoltų.

Antroje schemoje naudojamas IZU, kuris veikia be impulsinio transformatoriaus, o aukštos įtampos impulsus generuoja specialios konstrukcijos droselis, turintis čiaupą prijungimui prie lempos lizdo. Taip pat padidėja šio induktoriaus apvijos izoliacija: jį veikia aukšta įtampa.

Trečiuoju atveju naudojamas droselio, IZU ir lempos kontakto nuoseklaus sujungimo būdas. Čia aukštos įtampos impulsas iš IZU nepatenka į droselį, o jo apvijų izoliacija nereikalauja stiprinimo.

Šios grandinės trūkumas yra tas, kad IZU sunaudoja padidintą srovę, dėl kurios atsiranda papildomas šildymas. Dėl to reikia padidinti konstrukcijos matmenis, kurie viršija ankstesnių schemų matmenis.

Šis trečiasis dizaino variantas dažniausiai naudojamas HPS lempų veikimui.

Galima naudoti visas schemas reaktyviosios galios kompensavimas kondensatoriaus prijungimas, kaip parodyta DRI lempos prijungimo schemose.

Išvardytos aukšto slėgio lempų įjungimo grandinės, kuriose apšvietimui naudojamas dujų išlydis, turi keletą trūkumų:

• neįvertintas švytėjimo šaltinis;

• priklausomai nuo maitinimo įtampos kokybės;

• stroboskopinis efektas;

• droselio ir balasto triukšmas;

• padidėjęs elektros suvartojimas.

Dauguma šių trūkumų pašalinami naudojant elektroninius paleidimo įrenginius (EKG).

Jie leidžia ne tik sutaupyti iki 30% elektros energijos, bet ir turi galimybę sklandžiai valdyti apšvietimą. Tačiau tokių įrenginių kaina vis dar gana didelė.