Kaasupurkauslamppujen kytkentäpiirit

Keinotekoisia valonlähteitä, jotka käyttävät elohopeahöyryssä olevan kaasuväliaineen sähköpurkausta valoaaltojen tuottamiseen, kutsutaan kaasupurkauselohopealampuiksi.

Sylinteriin pumpattava kaasu voi olla matala-, keski- tai korkeapaineinen. Matalapainetta käytetään lamppumalleissa:

• lineaarinen fluoresoiva;

• kompakti energiansäästö:

• bakterisidinen;

• kvartsi.

Lampuissa käytetään korkeaa painetta:

• elohopeakaarifosfori (DRL);

• metallinen elohopea metallihalogenidien radioaktiivisilla lisäaineilla (DRI);

• kaari natriumputkimainen (DNaT);

• natriumkaaripeili (DNaZ).

Ne asennetaan paikkoihin, joissa on tarpeen valaista suuria alueita alhaisella energiankulutuksella.

DRL lamppu

Suunnitteluominaisuuksia

Neljää elektrodia käyttävän lampun laite on kaaviomaisesti esitetty kuvassa.

Sen pohjaa, kuten perinteisiä malleja, käytetään liittämiseen koskettimiin, kun se ruuvataan istukkaan. Lasilamppu suojaa hermeettisesti kaikkia sisäosia ulkoisilta vaikutuksilta. Se on täytetty typellä ja sisältää:

• kvartsi poltin;

• sähköjohdot pohjakoskettimista;

• kaksi virtaa rajoittavaa vastusta, jotka on rakennettu lisäelektrodien piiriin

• fosforikerros.

Poltin on valmistettu suljetun kvartsilasiputken muodossa, jossa on ruiskutettu argon, johon sijoitetaan:

• kaksi paria elektrodeja - pää- ja lisäelektrodeja, jotka sijaitsevat pullon vastakkaisissa päissä;

• pieni pisara elohopeaa.

Argon - kemiallinen alkuaine, joka kuuluu inertteihin kaasuihin. Se saadaan ilmanerotusprosessissa syväjäähdytyksellä, jota seuraa oikaisu. Argon on väritön, hajuton yksiatomikaasu, tiheys 1,78 kg / m3, kiehumispiste = –186 °C. Argonia käytetään inerttinä väliaineena metallurgisissa ja kemiallisissa prosesseissa, hitsaustekniikassa (ks. sähkökaarihitsaus), sekä signaali-, mainos- ja muissa sinertävää valoa antavissa lampuissa.
DRL-lamppujen toimintaperiaate

DRL-valonlähde on valokaaripurkaus argonilmakehässä, joka virtaa kvartsiputken elektrodien välissä. Tämä tapahtuu lamppuun syötetyn jännitteen vaikutuksesta kahdessa vaiheessa:

1. Aluksi alkaa hehkupurkaus lähellä olevien pää- ja sytytyselektrodien välillä vapaiden elektronien ja positiivisesti varautuneiden ionien liikkeen vuoksi;

2. Suuren määrän varauksenkuljettajien muodostuminen polttimen onteloon johtaa typpiväliaineen nopeaan hajoamiseen ja kaaren muodostumiseen pääelektrodien läpi.

Käynnistystilan stabilointi (kaaren ja valon sähkövirta) kestää noin 10-15 minuuttia. Tänä aikana DRL luo kuormia, jotka ylittävät merkittävästi nimellismuotovirrat. Voit rajoittaa niitä hakemalla painolasti - tukehtuminen. 

Elohopeahöyryn sateenkaarisäteilyllä on sinistä ja violettia sävyä, ja siihen liittyy voimakasta ultraviolettisäteilyä. Se kulkee fosforin läpi, sekoittuu muodostamaansa spektriin ja luo kirkkaan valon, joka on lähellä valkoista.

DRL on herkkä syöttöjännitteen laadulle ja kun se putoaa 180 volttiin, se sammuu eikä syty.

Aikana kaaripurkaus syntyy korkea lämpötila, joka siirtyy koko rakenteeseen. Tämä vaikuttaa pistorasian koskettimien laatuun ja aiheuttaa liitettyjen johtimien kuumenemista, joita käytetään siksi vain lämmönkestävän eristyksen kanssa.

Lampun käytön aikana kaasun paine polttimessa kasvaa merkittävästi ja vaikeuttaa olosuhteita väliaineen tuhoamiselle, mikä edellyttää käytetyn jännitteen lisäämistä. Jos virta on katkaistu ja kytketty, lamppu ei syty heti: sen täytyy jäähtyä.

DRL-lampun kytkentäkaavio

Nelielektrodinen elohopealamppu kytketään päälle kuristimen ja sulake.

Sulakelinkki suojaa piiriä mahdollisilta oikosuluilta, ja kuristin rajoittaa kvartsiputken keskellä kulkevaa virtaa. Kuristimen induktiivinen vastus valitaan valaisimen tehon mukaan. Lampun sytyttäminen jännitteellä ilman kuristinta saa sen palamaan nopeasti.

Piiriin kuuluva kondensaattori kompensoi induktanssin aiheuttamaa reaktiivista komponenttia.

DRI lamppu

Suunnitteluominaisuuksia

DRI-lampun sisäinen rakenne on hyvin samanlainen kuin DRL-lamppu.

Mutta sen poltin sisältää tietyn määrän lisäaineita metallien indiumin, natriumin, talliumin tai joidenkin muiden hapogenideistä. Niiden avulla voit lisätä valon säteilyn arvoon 70-95 lm / W ja enemmän hyvällä värillä.

Pullo on valmistettu sylinterin tai ellipsin muodossa alla olevassa kuvassa.

Polttimen materiaali voi olla kvartsilasia tai keramiikkaa, jolla on paremmat käyttöominaisuudet: vähemmän tummumista ja pidempi käyttöikä.

Modernissa muotoilussa käytetty pallomainen poltin lisää valontuottoa ja lähteen kirkkautta.

Toimintaperiaate

DRI- ja DRL-lamppujen valon tuotannossa tapahtuvat perusprosessit ovat samat. Ero on sytytysjärjestelmässä. DRI:tä ei voi käynnistää käytetystä verkkojännitteestä. Tämä arvo ei riitä hänelle.

Kaaren luomiseksi polttimen sisälle on syötettävä korkeajännitepulssi elektrodien väliseen tilaan. Hänen koulutuksensa uskottiin IZU:lle - pulssisytytyslaitteelle.

Miten IZU toimii

Laitteen toimintaperiaate suurjännitepulssin luomiseksi voidaan ehdollisesti esittää yksinkertaistetulla kaaviolla.

Käyttöjännite syötetään piirin tuloon. Diodi D, vastus R ja kondensaattori C luovat kondensaattorin latausvirran. Latauksen lopussa virtapulssi syötetään kondensaattorin kautta liitetyn muuntajan T käämissä olevan avoimen tyristorikytkimen kautta.

Asennusmuuntajan lähtökäämitykseen syntyy jopa 2-5 kV suurjännitepulssi. Se tulee lampun koskettimiin ja luo kaaripurkauksen kaasumaisesta väliaineesta, joka antaa hehkun.

DRI-tyyppisten lamppujen kytkentäkaaviot

IZU-laitteita valmistetaan kahden muunnelman kaasupurkauslampuille: kahdella tai kolmella johdolla. Jokaiselle niistä luodaan oma kytkentäkaavio.Se toimitetaan suoraan lohkokoteloon.

Kaksinapaista laitetta käytettäessä tehovaihe kytketään kuristimen kautta lampun kannan keskikoskettimeen ja samanaikaisesti IZU:n vastaavaan lähtöön.

Nollajohdin on kytketty alustan sivukoskettimeen ja sen IZU-liittimeen.

Kolminapaisessa laitteessa nollakytkentäkaavio pysyy samana ja vaihesyöttö vaihtuu kuristimen jälkeen. Se on kytketty kahden jäljellä olevan lähdön kautta IZU:hun, kuten alla olevassa kuvassa näkyy: tulo laitteeseen on liittimen «B» kautta ja lähtö tukiaseman keskikoskettimeen — «Lp» kautta.

Siten säteileviä lisäaineita sisältävien elohopealamppujen ohjauslaitteen (liitäntälaitteen) koostumus on pakollinen:

• kaasu;

• pulssilaturi.

Loistehoarvon kompensoiva kondensaattori voidaan sisällyttää ohjauslaitteeseen. Sen sisällyttäminen määrää valaistuslaitteen yleisen energiankulutuksen alenemisen ja lampun käyttöiän pidentämisen oikein valitulla tehoarvolla.

Suunnilleen sen arvo 35 μF vastaa lamppuja, joiden teho on 250 W ja 45 - 400 W. Kun teho on liian suuri, piirissä tapahtuu resonanssia, joka ilmenee lampun valon "vilkkumisena".

Korkeajännitepulssien läsnäolo työlampussa määrittää erittäin korkeajännitteisten johtojen käytön liitäntäpiirissä, jonka vähimmäispituus liitäntälaitteen ja lampun välillä on enintään 1-1,5 m.

DRIZ lamppu

Tämä on edellä kuvatun DRI-lampun versio, jossa polttimossa on osittain peilattu pinnoite heijastamaan valoa, mikä muodostaa suunnatun säteen.Sen avulla voit kohdistaa säteilyn valaistuun kohteeseen ja vähentää useista heijastuksista johtuvia valohäviöitä.

HPS lamppu

Suunnitteluominaisuuksia

Tämän kaasupurkauslampun polttimossa käytetään elohopean sijasta natriumhöyryä, joka sijaitsee inerttien kaasujen ympäristössä: neon, ksenon tai muut tai niiden seokset. Tästä syystä niitä kutsutaan "natriumiksi".

Tämän laitteen muutoksen ansiosta suunnittelijat pystyivät antamaan heille suurimman tehokkuuden, joka saavuttaa 150 lm / W.

DNaT:n ja DRI:n toimintaperiaate on sama. Siksi niiden kytkentäkaaviot ovat samat, ja jos liitäntälaitteen ominaisuudet vastaavat lamppujen parametreja, niitä voidaan käyttää valokaaren sytyttämiseen molemmissa malleissa.

Metallihalogenidi- ja natriumlamppujen valmistajat valmistavat liitäntälaitteita tietyille tuotetyypeille ja toimittavat ne yhdessä kotelossa. Nämä liitäntälaitteet ovat täysin toimivia ja valmiita käyttöön.

Kytkentäkaaviot DNaT-tyyppisille lampuille

Joissakin tapauksissa HPS-liitäntälaitesuunnittelu voi poiketa yllä olevista DRI-käynnistysmenetelmistä ja se voidaan suorittaa jonkin alla olevista kolmesta kaaviosta.

Ensimmäisessä tapauksessa IZU on kytketty rinnan lampun koskettimiin. Polttimen sisällä olevan kaaren syttymisen jälkeen käyttövirta ei kulje lampun läpi (katso IZU-piirikaavio), mikä säästää sähkönkulutusta. Tässä tapauksessa korkeajännitepulssit vaikuttavat kuristimeen. Siksi se on rakennettu vahvistetulla eristyksellä suojaamaan sytytyspulsseilta.

Siksi rinnakkaiskytkentäjärjestelmää käytetään pienitehoisten lamppujen ja enintään kahden kilovoltin sytytyspulssin kanssa.

Toisessa kaaviossa käytetään IZU:ta, joka toimii ilman pulssimuuntajaa, ja korkeajännitepulssit tuotetaan erikoissuunnittelulla olevalla kuristimella, jossa on hana kytkemistä varten lampun kantaan. Myös tämän induktorin käämin eristys kasvaa: se altistuu korkealle jännitteelle.

Kolmannessa tapauksessa käytetään menetelmää rikastimen, IZU:n ja lampun koskettimen kytkemiseksi sarjaan. Täällä IZU:n korkeajännitepulssi ei mene kuristimeen, ja sen käämien eristys ei vaadi vahvistusta.

Tämän piirin haittana on, että IZU kuluttaa lisääntynyttä virtaa, minkä vuoksi sen lisälämmitys tapahtuu. Tämä edellyttää rakenteen mittojen lisäämistä, mikä ylittää aiempien kaavioiden mitat.

Tätä kolmatta suunnitteluvaihtoehtoa käytetään useimmiten HPS-lamppujen käyttöön.

Kaikkia kaavoja voidaan käyttää loistehon kompensointi kondensaattorin liitäntä DRI-lampun kytkentäkaavioiden mukaisesti.

Luetteloiduilla piireillä korkeapainelamppujen sytyttämiseksi valaistuksen kaasupurkauksella on useita haittoja:

• aliarvioitu hehku resurssi;

• syöttöjännitteen laadusta riippuen;

• stroboskooppinen vaikutus;

• kaasun ja painolastin melu;

• lisääntynyt sähkönkulutus.

Suurin osa näistä haitoista voitetaan käyttämällä elektronisia laukaisulaitteita (EKG).

Niiden avulla voidaan säästää jopa 30% sähköstä, mutta niillä on myös kyky ohjata valaistusta sujuvasti. Tällaisten laitteiden hinta on kuitenkin edelleen melko korkea.