Beralih sirkuit untuk lampu pelepasan gas

Sumber cahaya buatan yang menggunakan pelepasan listrik dari media gas dalam uap merkuri untuk menghasilkan gelombang cahaya disebut lampu merkuri pelepasan gas.

Gas yang dipompa ke dalam silinder bisa bertekanan rendah, sedang atau tinggi. Tekanan rendah digunakan dalam desain lampu:

• neon linier;

• hemat energi kompak:

• bakterisida;

• kuarsa.

Tekanan tinggi digunakan dalam lampu:

• merkuri busur fosfor (DRL);

• merkuri logam dengan aditif radioaktif (DRI) dari logam halida;

• busur natrium tubular (DNaT);

• cermin busur natrium (DNaZ).

Mereka dipasang di tempat-tempat di mana diperlukan untuk menerangi area yang luas dengan konsumsi energi yang rendah.

lampu DRL

Fitur desain

Perangkat lampu yang menggunakan empat elektroda ditampilkan secara skematis di foto.

Basisnya, seperti model konvensional, digunakan untuk menghubungkan ke kontak saat disekrup ke chuck. Bohlam kaca melindungi semua elemen internal dari pengaruh eksternal. Itu diisi dengan nitrogen dan mengandung:

• pembakar kuarsa;

• kabel listrik dari kontak dasar;

• dua resistor pembatas arus yang terpasang di sirkuit elektroda tambahan

• lapisan fosfor.

Pembakar dibuat dalam bentuk tabung kaca kuarsa tertutup dengan argon yang disuntikkan, di mana ditempatkan:

• dua pasang elektroda - utama dan tambahan, terletak di ujung labu yang berlawanan;

• setetes kecil merkuri.

Argon — unsur kimia yang termasuk dalam gas inert. Itu diperoleh dalam proses pemisahan udara dengan pendinginan yang dalam diikuti dengan perbaikan. Argon adalah gas monoatomik tidak berwarna, tidak berbau, massa jenis 1,78 kg / m3, tboil = –186 ° C. Argon digunakan sebagai media inert dalam proses metalurgi dan kimia, dalam teknologi pengelasan (lihat las busur listrik), serta pada sinyal, iklan, dan lampu lain yang memberikan cahaya kebiruan.
Prinsip pengoperasian lampu DRL

Sumber cahaya DRL adalah pelepasan busur listrik dalam atmosfer argon yang mengalir di antara elektroda dalam tabung kuarsa. Ini terjadi di bawah aksi tegangan yang diterapkan pada lampu dalam dua tahap:

1. Awalnya, pelepasan pijar dimulai antara elektroda utama dan elektroda penyalaan yang terletak dekat karena pergerakan elektron bebas dan ion bermuatan positif;

2. Pembentukan sejumlah besar pembawa muatan di rongga obor menyebabkan kerusakan cepat media nitrogen dan pembentukan busur melalui elektroda utama.

Stabilisasi mode awal (arus listrik busur dan cahaya) membutuhkan waktu sekitar 10-15 menit. Selama periode ini, DRL menciptakan beban yang secara signifikan melebihi arus mode pengenal. Untuk membatasinya, terapkan pemberat - mati lemas. 

Radiasi pelangi dalam uap merkuri memiliki rona biru dan ungu serta disertai dengan radiasi ultraviolet yang kuat. Ia melewati fosfor, bercampur dengan spektrum yang dibentuknya dan menciptakan cahaya terang yang mendekati warna putih.

DRL peka terhadap kualitas tegangan suplai dan ketika turun menjadi 180 volt, padam dan tidak menyala.

Selama pelepasan busur suhu tinggi dibuat, yang ditransfer ke seluruh struktur. Ini mempengaruhi kualitas kontak di soket dan menyebabkan pemanasan kabel yang terhubung, yang karenanya hanya digunakan dengan insulasi tahan panas.

Selama pengoperasian lampu, tekanan gas dalam pembakar meningkat secara signifikan dan memperumit kondisi penghancuran media, yang membutuhkan peningkatan tegangan yang diberikan. Jika daya dimatikan dan dialirkan, lampu tidak akan langsung menyala: perlu didinginkan.

Diagram koneksi lampu DRL

Lampu merkuri empat elektroda dinyalakan melalui choke dan sekering.

Tautan yang dapat melebur melindungi sirkuit dari kemungkinan korsleting, dan choke membatasi arus yang mengalir melalui bagian tengah tabung kuarsa. Resistensi induktif choke dipilih sesuai dengan kekuatan perlengkapan pencahayaan. Menyalakan lampu di bawah tegangan tanpa tersedak menyebabkannya cepat padam.

Kapasitor yang termasuk dalam rangkaian mengkompensasi komponen reaktif yang diperkenalkan oleh induktansi.

Lampu DRI

Fitur desain

Struktur internal lampu DRI sangat mirip dengan yang digunakan DRL.

Tetapi pembakarnya mengandung sejumlah aditif dari hapogenida logam indium, natrium, talium atau lainnya. Mereka memungkinkan Anda meningkatkan emisi cahaya hingga 70-95 lm / W dan lebih banyak lagi dengan warna yang bagus.

Labu dibuat dalam bentuk silinder atau elips yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Bahan pembakar bisa berupa kaca kuarsa atau keramik, yang memiliki sifat operasional lebih baik: lebih sedikit penggelapan dan masa operasional lebih lama.

Pembakar berbentuk bola yang digunakan dalam desain modern meningkatkan keluaran cahaya dan kecerahan sumber.

Prinsip operasi

Proses dasar yang terjadi selama produksi cahaya dari lampu DRI dan DRL adalah sama. Perbedaannya terletak pada skema pengapian. DRI tidak dapat dimulai dari tegangan listrik yang diberikan. Nilai ini tidak cukup untuknya.

Untuk membuat busur di dalam obor, pulsa tegangan tinggi harus diterapkan ke ruang interelektroda. Pendidikannya dipercayakan kepada IZU — perangkat pengapian pulsa.

Bagaimana IZU bekerja

Prinsip pengoperasian perangkat untuk membuat pulsa tegangan tinggi dapat direpresentasikan secara kondisional oleh diagram skematik yang disederhanakan.

Tegangan suplai operasi diterapkan ke input sirkuit. Dioda D, resistor R dan kapasitor C membuat arus pengisian kapasitor. Pada akhir pengisian, pulsa arus disuplai melalui kapasitor melalui sakelar thyristor terbuka di belitan transformator T yang terhubung.

Pulsa tegangan tinggi hingga 2-5 kV dihasilkan pada belitan keluaran transformator step-up. Ini memasuki kontak lampu dan menciptakan pelepasan busur dari media gas, yang menghasilkan cahaya.

Diagram koneksi lampu tipe DRI

Perangkat IZU diproduksi untuk lampu pelepasan gas dengan dua modifikasi: dengan dua atau tiga kabel. Untuk masing-masing, diagram koneksinya sendiri dibuat.Itu disediakan langsung di perumahan blok.

Saat menggunakan perangkat dua pin, fase daya dihubungkan melalui choke ke kontak pusat alas lampu dan secara bersamaan ke output IZU yang sesuai.

Kabel netral dihubungkan ke kontak samping pangkalan dan terminal IZU-nya.

Untuk perangkat tiga pin, skema koneksi netral tetap sama dan suplai fase setelah choke berubah. Itu terhubung melalui dua output yang tersisa ke IZU, seperti yang ditunjukkan pada foto di bawah ini: input ke perangkat melalui terminal «B», dan output ke kontak pusat pangkalan melalui — «Lp».

Dengan demikian, komposisi perangkat kontrol (ballast) untuk lampu merkuri dengan aditif emisi adalah wajib:

• mencekik;

• pengisi pulsa.

Kapasitor yang mengkompensasi nilai daya reaktif dapat dimasukkan ke dalam perangkat kontrol. Pencantumannya menentukan pengurangan konsumsi energi secara umum oleh perangkat penerangan dan perpanjangan masa pakai lampu dengan nilai kapasitas yang dipilih dengan benar.

Kira-kira nilainya 35 μF sesuai dengan lampu dengan daya 250 W dan 45 - 400 W. Ketika kapasitasnya terlalu tinggi, resonansi terjadi di sirkuit, yang dimanifestasikan oleh "kedipan" cahaya lampu.

Kehadiran pulsa tegangan tinggi dalam lampu kerja menentukan penggunaan kabel tegangan sangat tinggi di sirkuit sambungan dengan panjang minimum antara pemberat dan lampu, tidak lebih dari 1-1,5 m.

Lampu DRIZ

Ini adalah versi lampu DRI yang dijelaskan di atas yang memiliki lapisan cermin sebagian di dalam bohlam untuk memantulkan cahaya, yang membentuk berkas sinar terarah.Ini memungkinkan Anda untuk memfokuskan radiasi pada objek yang diterangi dan mengurangi kehilangan cahaya yang dihasilkan dari beberapa pantulan.

lampu HPS

Fitur desain

Di dalam bohlam lampu pelepasan gas ini, alih-alih merkuri, uap natrium digunakan, terletak di lingkungan gas inert: neon, xenon atau lainnya, atau campurannya. Untuk alasan ini mereka disebut "natrium".

Karena modifikasi perangkat ini, para perancang mampu memberi mereka efisiensi operasi terbesar, yang mencapai 150 lm / W.

Prinsip kerja DNaT dan DRI adalah sama. Oleh karena itu, diagram sambungannya sama, dan jika karakteristik pemberat cocok dengan parameter lampu, maka dapat digunakan untuk menyalakan busur di kedua desain.

Produsen lampu metal halide dan sodium memproduksi ballast untuk jenis produk tertentu dan mengirimkannya dalam satu wadah. Ballast ini berfungsi penuh dan siap digunakan.

Diagram pengkabelan untuk lampu jenis DNaT

Dalam beberapa kasus, desain ballast HPS mungkin berbeda dari skema start-up DRI di atas dan dilakukan menurut salah satu dari tiga skema di bawah ini.

Dalam kasus pertama, IZU dihubungkan secara paralel ke kontak lampu. Setelah pengapian busur di dalam pembakar, arus operasi tidak melewati lampu (lihat diagram sirkuit IZU), yang menghemat konsumsi listrik. Dalam hal ini, choke dipengaruhi oleh pulsa tegangan tinggi. Oleh karena itu dibangun dengan insulasi yang diperkuat untuk melindungi dari pulsa pengapian.

Oleh karena itu, skema koneksi paralel digunakan dengan lampu berdaya rendah dan pulsa penyalaan hingga dua kilovolt.

Dalam skema kedua, IZU digunakan, yang bekerja tanpa trafo pulsa, dan pulsa tegangan tinggi dihasilkan oleh choke desain khusus, yang memiliki keran untuk menghubungkan ke soket lampu. Isolasi belitan induktor ini juga meningkat: terkena tegangan tinggi.

Dalam kasus ketiga, metode menghubungkan choke, IZU dan kontak lampu secara seri digunakan. Di sini, pulsa tegangan tinggi dari IZU tidak masuk ke choke, dan isolasi belitannya tidak memerlukan amplifikasi.

Kerugian dari rangkaian ini adalah bahwa IZU mengkonsumsi arus yang meningkat, yang menyebabkan pemanasan tambahan terjadi. Ini membutuhkan peningkatan dimensi struktur, yang melebihi dimensi skema sebelumnya.

Opsi desain ketiga ini paling sering digunakan untuk pengoperasian lampu HPS.

Semua skema dapat digunakan kompensasi daya reaktif koneksi kapasitor seperti yang ditunjukkan pada diagram koneksi lampu DRI.

Sirkuit yang terdaftar untuk menyalakan lampu bertekanan tinggi menggunakan pelepasan gas untuk penerangan memiliki sejumlah kelemahan:

• sumber cahaya yang diremehkan;

• tergantung pada kualitas tegangan suplai;

• efek stroboskopik;

• kebisingan throttle dan ballast;

• peningkatan konsumsi listrik.

Sebagian besar kelemahan ini diatasi dengan menggunakan perangkat pemicu elektronik (ECG).

Mereka memungkinkan tidak hanya menghemat hingga 30% listrik, tetapi juga memiliki kemampuan untuk mengontrol pencahayaan dengan lancar. Namun, harga perangkat tersebut masih cukup tinggi.