Gāzlādes spuldžu komutācijas shēmas

Mākslīgos gaismas avotus, kas gaismas viļņu radīšanai izmanto dzīvsudraba tvaikos esošās gāzes vides elektrisko izlādi, sauc par dzīvsudraba gāzizlādes lampām.

Balonā iesūknētā gāze var būt zema, vidēja vai augsta spiediena. Zemu spiedienu izmanto lampu konstrukcijās:

• lineāra fluorescējoša;

• kompakta enerģijas taupīšana:

• baktericīda;

• kvarca.

Augstspiedienu izmanto lampās:

• dzīvsudraba loka fosfors (DRL);

• metāliskais dzīvsudrabs ar metālu halogenīdu radioaktīvām piedevām (DRI);

• lokveida nātrija cauruļveida (DNaT);

• nātrija loka spogulis (DNaZ).

Tie ir uzstādīti tajās vietās, kur nepieciešams apgaismot lielas platības ar zemu enerģijas patēriņu.

DRL lampa

Dizaina iezīmes

Fotoattēlā shematiski parādīta lampas ierīce, kas izmanto četrus elektrodus.

Tās pamatne, tāpat kā parastajiem modeļiem, tiek izmantota savienošanai ar kontaktiem, kad tā ir ieskrūvēta patronā. Stikla spuldze hermētiski aizsargā visus iekšējos elementus no ārējām ietekmēm. Tas ir piepildīts ar slāpekli un satur:

• kvarca deglis;

• elektriskie vadi no pamatnes kontaktiem;

• divi strāvu ierobežojošie rezistori, kas iebūvēti papildu elektrodu ķēdē

• fosfora slānis.

Deglis ir izgatavots noslēgtas kvarca stikla caurules veidā ar injicētu argonu, kurā ievieto:

• divi elektrodu pāri - galvenais un papildu, kas atrodas kolbas pretējos galos;

• neliels dzīvsudraba piliens.

Argons - ķīmiskais elements, kas pieder pie inertajām gāzēm. To iegūst gaisa atdalīšanas procesā ar dziļu dzesēšanu, kam seko rektifikācija. Argons ir bezkrāsaina, bez smaržas monoatomiska gāze, blīvums 1,78 kg / m3, vārīšanās temperatūra = –186 ° C. Argonu izmanto kā inertu vidi metalurģijas un ķīmiskos procesos, metināšanas tehnoloģijā (sk. elektriskā loka metināšana), kā arī signāl, reklāmas un citās lampās, kas dod zilganu gaismu.
DRL lampu darbības princips

DRL gaismas avots ir elektriskā loka izlāde argona atmosfērā, kas plūst starp elektrodiem kvarca caurulē. Tas notiek spuldzei pievadītā sprieguma ietekmē divos posmos:

1. Sākotnēji starp cieši novietoto galveno un aizdedzes elektrodu sākas kvēlizlāde brīvo elektronu un pozitīvi lādēto jonu kustības dēļ;

2. Liela skaita lādiņu nesēju veidošanās degļa dobumā izraisa strauju slāpekļa vides sadalīšanos un loka veidošanos caur galvenajiem elektrodiem.

Palaišanas režīma stabilizēšana (loka un gaismas elektriskā strāva) aizņem apmēram 10-15 minūtes. Šajā periodā DRL rada slodzes, kas ievērojami pārsniedz nominālās režīma strāvas. Lai tos ierobežotu, piesakieties balasts — nosmakšana. 

Varavīksnes starojumam dzīvsudraba tvaikos ir zila un violeta nokrāsa, un to pavada spēcīgs ultravioletais starojums. Tas iziet cauri fosforam, sajaucas ar spektru, ko tas veido, un rada spilgtu gaismu, kas ir tuvu baltai.

DRL ir jutīgs pret barošanas sprieguma kvalitāti un, kad tas nokrītas līdz 180 voltiem, tas nodziest un neiedegas.

Laikā loka izlāde tiek radīta augsta temperatūra, kas tiek pārnesta uz visu struktūru. Tas ietekmē kontaktu kvalitāti kontaktligzdā un izraisa pievienoto vadu sildīšanu, kas tāpēc tiek izmantoti tikai ar karstumizturīgu izolāciju.

Lampas darbības laikā gāzes spiediens deglī ievērojami palielinās un sarežģī vides iznīcināšanas apstākļus, kas prasa palielināt pielietoto spriegumu. Ja strāva ir izslēgta un ieslēgta, lampa neieslēdzas nekavējoties: tai ir jāatdziest.

DRL lampas savienojuma shēma

Četru elektrodu dzīvsudraba lampa tiek ieslēgta ar droseles palīdzību un drošinātājs.

Kūstošs savienojums aizsargā ķēdi no iespējamiem īssavienojumiem, un droselis ierobežo strāvu, kas plūst caur kvarca caurules vidu. Droseles induktīvā pretestība tiek izvēlēta atbilstoši apgaismes ķermeņa jaudai. Ieslēdzot lampu zem sprieguma bez droseles, tā ātri izdeg.

Kondensators, kas iekļauts ķēdē, kompensē reaktīvo komponentu, ko ievada induktivitāte.

DRI lampa

Dizaina iezīmes

DRI lampas iekšējā struktūra ir ļoti līdzīga tai, ko izmanto DRL.

Bet tā deglis satur noteiktu daudzumu piedevu no metālu indija, nātrija, tallija vai dažu citu hapogēniem. Tie ļauj palielināt gaismas emisiju līdz 70-95 lm / W un vairāk ar labu krāsu.

Kolba ir izgatavota cilindra vai elipses formā, kas parādīta attēlā zemāk.

Degļa materiāls var būt kvarca stikls vai keramika, kam ir labākas ekspluatācijas īpašības: mazāks tumšums un ilgāks kalpošanas laiks.

Mūsdienīgajā dizainā izmantotais lodveida deglis palielina gaismas jaudu un avota spilgtumu.

Darbības princips

Pamatprocesi, kas notiek gaismas ražošanas laikā no DRI un DRL lampām, ir vienādi. Atšķirība slēpjas aizdedzes shēmā. DRI nevar palaist no pielietotā tīkla sprieguma. Ar šo vērtību viņai nepietiek.

Lai izveidotu loku lāpas iekšpusē, starpelektrodu telpai jāpieliek augstsprieguma impulss. Viņa izglītība tika uzticēta IZU — impulsa aizdedzes iekārtai.

Kā darbojas IZU

Augstsprieguma impulsa radīšanas ierīces darbības principu var nosacīti attēlot ar vienkāršotu shematisku diagrammu.

Darba barošanas spriegums tiek pievadīts ķēdes ieejai. Diode D, rezistors R un kondensators C rada kondensatora uzlādes strāvu. Uzlādes beigās caur kondensatoru caur atvērto tiristora slēdzi tiek piegādāts strāvas impulss pievienotā transformatora T tinumā.

Paaugstināšanas transformatora izejas tinumā tiek ģenerēts augstsprieguma impulss līdz 2-5 kV. Tas nonāk lampas kontaktos un rada gāzveida vides loka izlādi, kas nodrošina spīdumu.

DRI tipa lampu pieslēguma shēmas

IZU ierīces tiek ražotas divu modifikāciju gāzizlādes lampām: ar diviem vai trim vadiem. Katram no tiem tiek izveidota sava savienojuma shēma.Tas tiek nodrošināts tieši uz bloka korpusa.

Izmantojot divu kontaktu ierīci, barošanas fāze caur droseļvārstu tiek savienota ar luktura pamatnes centrālo kontaktu un vienlaikus ar atbilstošo IZU izvadi.

Neitrālais vads ir savienots ar pamatnes sānu kontaktu un tā IZU spaili.

Trīs kontaktu ierīcei neitrāla savienojuma shēma paliek nemainīga, un fāzes padeve pēc droseles mainās. Tas caur divām atlikušajām izejām ir savienots ar IZU, kā parādīts zemāk esošajā fotoattēlā: ierīces ieeja ir caur spaili «B», bet izeja uz bāzes centrālo kontaktu caur — «Lp».

Tādējādi dzīvsudraba lampu ar izstarojošām piedevām vadības ierīces (balasta) sastāvs ir obligāts:

• droseļvārsts;

• impulsu lādētājs.

Kondensatoru, kas kompensē reaktīvās jaudas vērtību, var iekļaut vadības ierīcē. Tā iekļaušana nosaka vispārējo apgaismojuma ierīces enerģijas patēriņa samazinājumu un lampas kalpošanas laika pagarināšanu ar pareizi izvēlētu jaudas vērtību.

Aptuveni tā vērtība 35 μF atbilst lampām ar jaudu 250 W un 45 - 400 W. Kad jauda ir pārāk liela, ķēdē rodas rezonanse, kas izpaužas ar lampas gaismas "mirgošanu".

Augstsprieguma impulsu klātbūtne darba lampā nosaka ārkārtīgi augsta sprieguma vadu izmantošanu savienojuma ķēdē ar minimālo garumu starp balastu un lampu, ne vairāk kā 1-1,5 m.

DRIZ lampa

Šī ir iepriekš aprakstītā DRI lampas versija, kurai spuldzes iekšpusē ir daļēji atspoguļots pārklājums, kas atspoguļo gaismu, veidojot virziena staru kūli.Tas ļauj fokusēt starojumu uz apgaismoto objektu un samazināt gaismas zudumus, kas rodas vairāku atstarojumu rezultātā.

HPS lampa

Dizaina iezīmes

Šīs gāzizlādes spuldzes spuldzes iekšpusē dzīvsudraba vietā tiek izmantoti nātrija tvaiki, kas atrodas inertu gāzu: neona, ksenona vai citu, vai to maisījumu vidē. Šī iemesla dēļ tos sauc par "nātriju".

Pateicoties šai ierīces modifikācijai, dizaineri spēja tiem nodrošināt vislielāko darbības efektivitāti, kas sasniedz 150 lm / W.

DNaT un DRI darbības princips ir vienāds. Tāpēc to savienojuma shēmas ir vienādas, un, ja balasta raksturlielumi sakrīt ar lampu parametriem, tos var izmantot, lai aizdedzinātu loku abos dizainos.

Metālu halogenīdu un nātrija spuldžu ražotāji ražo balastus konkrētiem produktu veidiem un nosūta tos vienā korpusā. Šie balasti ir pilnībā funkcionāli un gatavi lietošanai.

Elektroinstalācijas shēmas DNaT tipa lampām

Dažos gadījumos HPS balasta konstrukcija var atšķirties no iepriekš minētajām DRI palaišanas shēmām, un to var veikt saskaņā ar vienu no trim tālāk norādītajām shēmām.

Pirmajā gadījumā IZU ir savienots paralēli luktura kontaktiem. Pēc loka aizdegšanās degļa iekšpusē darba strāva neiziet cauri lampai (skat. IZU shēmas shēmu), kas ļauj ietaupīt elektroenerģijas patēriņu. Šajā gadījumā droseli ietekmē augstsprieguma impulsi. Tāpēc tas ir konstruēts ar pastiprinātu izolāciju, lai aizsargātu pret aizdedzes impulsiem.

Tāpēc paralēlā savienojuma shēma tiek izmantota ar mazjaudas lampām un aizdedzes impulsu līdz diviem kilovoltiem.

Otrajā shēmā tiek izmantots IZU, kas strādā bez impulsu transformatora, un augstsprieguma impulsus ģenerē īpašas konstrukcijas droseļvārsts, kuram ir krāns savienošanai ar lampas ligzdu. Palielinās arī šī induktora tinuma izolācija: tas ir pakļauts augsta sprieguma iedarbībai.

Trešajā gadījumā tiek izmantota droseles, IZU un lampas kontakta virknes savienošanas metode. Šeit augstsprieguma impulss no IZU nenonāk uz droseli, un tā tinumu izolācijai nav nepieciešama pastiprināšana.

Šīs ķēdes trūkums ir tāds, ka IZU patērē palielinātu strāvu, kā rezultātā rodas tā papildu sildīšana. Tas rada nepieciešamību palielināt konstrukcijas izmērus, kas pārsniedz iepriekšējo shēmu izmērus.

Šī trešā dizaina iespēja visbiežāk tiek izmantota HPS lampu darbībai.

Var izmantot visas shēmas reaktīvās jaudas kompensācija kondensatora savienojums, kā parādīts DRI lampas savienojuma shēmās.

Uzskaitītajām shēmām augstspiediena lampu ieslēgšanai, izmantojot apgaismojuma gāzizlādi, ir vairāki trūkumi:

• nenovērtēts spīduma resurss;

• atkarībā no barošanas sprieguma kvalitātes;

• stroboskopiskais efekts;

• droseles un balasta troksnis;

• palielināts elektroenerģijas patēriņš.

Lielākā daļa no šiem trūkumiem tiek novērsti, izmantojot elektroniskās palaišanas ierīces (EKG).

Tie ļauj ne tikai ietaupīt līdz pat 30% elektroenerģijas, bet arī spēj netraucēti kontrolēt apgaismojumu. Tomēr šādu ierīču cena joprojām ir diezgan augsta.