วงจรสวิตชิ่งสำหรับหลอดปล่อยแก๊ส

แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ที่ใช้การปล่อยไฟฟ้าของตัวกลางก๊าซในไอปรอทเพื่อสร้างคลื่นแสงเรียกว่าหลอดปรอทปล่อยก๊าซ

ก๊าซที่สูบเข้าไปในกระบอกสูบอาจมีแรงดันต่ำ ปานกลาง หรือสูง แรงดันต่ำใช้ในการออกแบบหลอดไฟ:

• เรืองแสงเชิงเส้น;

• การประหยัดพลังงานขนาดกะทัดรัด:

• ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย;

• ควอตซ์

แรงดันสูงใช้ในโคมไฟ:

• ปรอทอาร์คฟอสฟอรัส (DRL);

• ปรอทโลหะที่มีสารกัมมันตภาพรังสี (DRI) ของโลหะเฮไลด์

• ท่อโซเดียมอาร์ค (DNaT);

• กระจกโค้งโซเดียม (DNaZ)

มีการติดตั้งในสถานที่ที่จำเป็นต้องส่องสว่างพื้นที่ขนาดใหญ่ด้วยการใช้พลังงานต่ำ

ไฟ DRL

คุณสมบัติการออกแบบ

อุปกรณ์ของหลอดไฟที่ใช้อิเล็กโทรดสี่ตัวแสดงไว้ในภาพ

ฐานของมันเหมือนกับรุ่นทั่วไป ใช้สำหรับเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสเมื่อขันสกรูเข้ากับหัวจับ กระเปาะแก้วปกป้ององค์ประกอบภายในทั้งหมดอย่างแน่นหนาจากอิทธิพลภายนอก บรรจุด้วยไนโตรเจนและประกอบด้วย:

• เตาควอตซ์

• สายไฟฟ้าจากหน้าสัมผัสฐาน

• ตัวต้านทานจำกัดกระแสสองตัวที่สร้างขึ้นในวงจรของอิเล็กโทรดเพิ่มเติม

• ชั้นสารเรืองแสง

หัวเผาทำในรูปแบบของหลอดแก้วควอทซ์ที่ปิดสนิทพร้อมอาร์กอนที่ฉีดเข้าไปซึ่งวาง:

• อิเล็กโทรดสองคู่ - หลักและเพิ่มเติมซึ่งอยู่ที่ปลายตรงข้ามของขวด

• ปรอทหยดเล็ก ๆ

อาร์กอน — องค์ประกอบทางเคมีที่เป็นของก๊าซเฉื่อย ได้มาจากกระบวนการแยกอากาศด้วยการทำให้เย็นลงลึกตามด้วยการแก้ไข อาร์กอนเป็นก๊าซเดี่ยวไม่มีสีไม่มีกลิ่น ความหนาแน่น 1.78 กก. / ลบ.ม. อุณหภูมิเดือด = –186 องศาเซลเซียส อาร์กอนใช้เป็นสื่อเฉื่อยในกระบวนการโลหะวิทยาและเคมีในเทคโนโลยีการเชื่อม (ดู การเชื่อมอาร์คไฟฟ้า) เช่นเดียวกับในสัญญาณไฟโฆษณาและโคมไฟอื่น ๆ ที่ให้แสงสีน้ำเงิน
หลักการทำงานของหลอดไฟ DRL

แหล่งกำเนิดแสง DRL คือการปล่อยอาร์คไฟฟ้าในบรรยากาศอาร์กอนที่ไหลระหว่างขั้วไฟฟ้าในหลอดควอทซ์ สิ่งนี้เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหลอดไฟในสองขั้นตอน:

1. ในขั้นต้น การปลดปล่อยแสงเริ่มต้นระหว่างขั้วไฟฟ้าหลักและขั้วไฟฟ้าที่จุดระเบิดซึ่งอยู่ใกล้กัน เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนที่มีประจุบวก

2. การก่อตัวของพาหะประจุจำนวนมากในช่องคบเพลิงนำไปสู่การสลายตัวของไนโตรเจนอย่างรวดเร็วและการก่อตัวของส่วนโค้งผ่านขั้วไฟฟ้าหลัก

การทำให้เสถียรของโหมดเริ่มต้น (กระแสไฟฟ้าของส่วนโค้งและแสง) ใช้เวลาประมาณ 10-15 นาที ในช่วงเวลานี้ DRL จะสร้างโหลดที่เกินกระแสโหมดที่กำหนดอย่างมาก หากต้องการจำกัด ให้สมัคร อับเฉา — หายใจไม่ออก. 

รังสีรุ้งในไอปรอทมีสีฟ้าและสีม่วงและมาพร้อมกับรังสีอัลตราไวโอเลตที่ทรงพลัง ผ่านสารเรืองแสง ผสมกับสเปกตรัมที่ก่อตัวขึ้น และสร้างแสงจ้าที่ใกล้เคียงกับสีขาว

DRL นั้นไวต่อคุณภาพของแรงดันไฟและเมื่อมันลดลงถึง 180 โวลต์ มันจะดับและไม่สว่างขึ้น

ในระหว่าง การปลดปล่อยอาร์ค มีการสร้างอุณหภูมิสูงซึ่งถ่ายโอนไปยังโครงสร้างทั้งหมด สิ่งนี้ส่งผลต่อคุณภาพของหน้าสัมผัสในเต้ารับและทำให้สายไฟที่เชื่อมต่อร้อนขึ้น ดังนั้นจึงใช้กับฉนวนกันความร้อนเท่านั้น

ในระหว่างการทำงานของหลอดไฟแรงดันแก๊สในหัวเผาจะเพิ่มขึ้นอย่างมากและทำให้เงื่อนไขการทำลายตัวกลางซับซ้อนขึ้นซึ่งต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ หากปิดและเปิดเครื่อง หลอดไฟจะไม่เริ่มทำงานทันที: ต้องทำให้เย็นลง

แผนภาพการเชื่อมต่อหลอดไฟ DRL

หลอดไฟปรอทสี่ขั้วเปิดโดยใช้โช้คและ ฟิวส์.

ฟิวซิเบิลลิงค์ช่วยป้องกันวงจรจากการลัดวงจรที่เป็นไปได้ และโช้กจะจำกัดกระแสที่ไหลผ่านตรงกลางของหลอดควอทซ์ ความต้านทานการเหนี่ยวนำของโช้คถูกเลือกตามกำลังของโคมไฟ การเปิดหลอดไฟภายใต้แรงดันไฟฟ้าโดยไม่ทำให้หายใจไม่ออกทำให้หลอดไหม้อย่างรวดเร็ว

ตัวเก็บประจุที่รวมอยู่ในวงจรจะชดเชยส่วนประกอบปฏิกิริยาที่เหนี่ยวนำเข้ามา

โคมไฟ DRI

คุณสมบัติการออกแบบ

โครงสร้างภายในของหลอดไฟ DRI คล้ายกับที่ใช้โดย DRL

แต่หัวเตามีสารเติมแต่งจำนวนหนึ่งจากฮาโปจิไนด์ของโลหะอินเดียม โซเดียม แทลเลียมหรืออื่นๆ ช่วยให้คุณเพิ่มการปล่อยแสงเป็น 70-95 lm / W และมากกว่านั้นด้วยสีที่ดี

กระติกน้ำทำในรูปของทรงกระบอกหรือวงรีที่แสดงในรูปด้านล่าง

วัสดุของหัวเตาอาจเป็นแก้วควอทซ์หรือเซรามิก ซึ่งมีคุณสมบัติในการทำงานที่ดีกว่า: มืดน้อยลงและมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

หัวเตารูปทรงกลมที่ใช้ในการออกแบบที่ทันสมัยช่วยเพิ่มแสงสว่างและความสว่างของแหล่งกำเนิด

หลักการทำงาน

กระบวนการพื้นฐานที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตแสงจากหลอด DRI และ DRL นั้นเหมือนกัน ความแตกต่างอยู่ในรูปแบบการจุดระเบิด ไม่สามารถสตาร์ท DRI จากแรงดันไฟหลักที่จ่ายได้ ค่านี้ไม่เพียงพอสำหรับเธอ

ในการสร้างส่วนโค้งภายในคบเพลิง ต้องใช้พัลส์ไฟฟ้าแรงสูงกับช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้า การศึกษาของเขาได้รับความไว้วางใจจาก IZU ซึ่งเป็นอุปกรณ์จุดระเบิดด้วยพัลส์

วิธีการทำงานของ IZU

หลักการทำงานของอุปกรณ์สำหรับสร้างพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงสามารถแสดงตามเงื่อนไขด้วยแผนภาพแบบง่าย

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอินพุตของวงจร ไดโอด D ตัวต้านทาน R และตัวเก็บประจุ C สร้างกระแสชาร์จตัวเก็บประจุ เมื่อสิ้นสุดการชาร์จ พัลส์ปัจจุบันจะถูกส่งผ่านตัวเก็บประจุผ่านสวิตช์ไทริสเตอร์แบบเปิดในขดลวดของหม้อแปลงที่เชื่อมต่อ T

พัลส์ไฟฟ้าแรงสูงสูงถึง 2-5 kV ถูกสร้างขึ้นในขดลวดเอาต์พุตของหม้อแปลงสเต็ปอัพ มันเข้าสู่หน้าสัมผัสของหลอดไฟและสร้างการปลดปล่อยส่วนโค้งของตัวกลางที่เป็นก๊าซซึ่งให้แสง

ไดอะแกรมการเชื่อมต่อหลอดไฟประเภท DRI

อุปกรณ์ IZU ผลิตขึ้นสำหรับหลอดปล่อยก๊าซที่มีการดัดแปลงสองแบบ: ด้วยสายไฟสองหรือสามเส้น สำหรับแต่ละแผนภาพการเชื่อมต่อของตัวเองจะถูกสร้างขึ้นมีให้โดยตรงบนตัวเรือนบล็อก

เมื่อใช้อุปกรณ์สองพิน เฟสพลังงานจะเชื่อมต่อผ่านโช้กไปยังหน้าสัมผัสส่วนกลางของฐานหลอดไฟและพร้อมกันกับเอาต์พุต IZU ที่สอดคล้องกัน

สายกลางเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสด้านข้างของฐานและขั้ว IZU

สำหรับอุปกรณ์สามพิน รูปแบบการเชื่อมต่อที่เป็นกลางยังคงเหมือนเดิมและการจ่ายเฟสหลังจากเปลี่ยนโช้ค มันเชื่อมต่อผ่านเอาต์พุตที่เหลือสองตัวไปยัง IZU ดังแสดงในภาพด้านล่าง: อินพุตไปยังอุปกรณ์ผ่านเทอร์มินัล «B» และเอาต์พุตไปยังหน้าสัมผัสส่วนกลางของฐานผ่าน — «Lp»

ดังนั้นองค์ประกอบของอุปกรณ์ควบคุม (บัลลาสต์) สำหรับหลอดปรอทที่มีสารเติมแต่งจึงเป็นสิ่งจำเป็น:

• เค้น;

• เครื่องชาร์จชีพจร

ตัวเก็บประจุที่ชดเชยค่าพลังงานปฏิกิริยาสามารถรวมอยู่ในอุปกรณ์ควบคุมได้ การรวมเข้าด้วยกันจะกำหนดการลดการใช้พลังงานโดยทั่วไปโดยอุปกรณ์ให้แสงสว่างและการยืดอายุของหลอดไฟด้วยค่าความจุที่เลือกอย่างถูกต้อง

ค่าประมาณ 35 μF สอดคล้องกับหลอดไฟที่มีกำลังไฟ 250 W และ 45 - 400 W เมื่อความจุสูงเกินไป เสียงสะท้อนจะเกิดขึ้นในวงจร ซึ่งแสดงโดย "การกะพริบ" ของแสงของหลอดไฟ

การมีพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงในหลอดไฟทำงานกำหนดการใช้สายไฟแรงสูงในวงจรการเชื่อมต่อที่มีความยาวขั้นต่ำระหว่างบัลลาสต์และหลอดไฟไม่เกิน 1-1.5 ม.

โคมไฟ DRIZ

นี่คือหลอดไฟ DRI รุ่นที่อธิบายไว้ข้างต้นซึ่งมีการเคลือบกระจกบางส่วนภายในหลอดไฟเพื่อสะท้อนแสง ซึ่งก่อตัวเป็นลำแสงทิศทางช่วยให้คุณโฟกัสการแผ่รังสีไปที่วัตถุที่ส่องสว่าง และลดการสูญเสียแสงที่เกิดจากการสะท้อนแสงหลายครั้ง

หลอดไฟ HPS

คุณสมบัติการออกแบบ

ภายในกระเปาะของหลอดปล่อยก๊าซนี้ จะใช้ไอโซเดียมแทนปรอท ซึ่งอยู่ในสภาพแวดล้อมของก๊าซเฉื่อย: นีออน ซีนอนหรืออื่น ๆ หรือส่วนผสมของพวกมัน ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า "โซเดียม"

เนื่องจากการดัดแปลงอุปกรณ์นี้นักออกแบบจึงสามารถให้ประสิทธิภาพการทำงานสูงสุดซึ่งสูงถึง 150 lm / W

หลักการทำงานของ DNaT และ DRI นั้นเหมือนกัน ดังนั้นแผนภาพการเชื่อมต่อจึงเหมือนกันและหากคุณสมบัติของบัลลาสต์ตรงกับพารามิเตอร์ของหลอดไฟก็สามารถใช้จุดไฟส่วนโค้งในการออกแบบทั้งสองได้

ผู้ผลิตหลอดเมทัลฮาไลด์และหลอดโซเดียมผลิตบัลลาสต์สำหรับผลิตภัณฑ์บางประเภทและจัดส่งในเรือนเดียว บัลลาสต์เหล่านี้ทำงานได้อย่างสมบูรณ์และพร้อมใช้งาน

แผนภาพการเดินสายไฟสำหรับหลอดไฟประเภท DNaT

ในบางกรณี การออกแบบบัลลาสต์ HPS อาจแตกต่างจากแผนเริ่มต้น DRI ข้างต้น และดำเนินการตามหนึ่งในสามแผนด้านล่าง

ในกรณีแรก IZU เชื่อมต่อแบบขนานกับหน้าสัมผัสของหลอดไฟ หลังจากการจุดระเบิดของส่วนโค้งภายในหัวเผา กระแสไฟที่ใช้งานจะไม่ผ่านหลอดไฟ (ดูแผนภาพวงจร IZU) ซึ่งช่วยประหยัดการใช้ไฟฟ้า ในกรณีนี้ สำลักได้รับผลกระทบจากพัลส์ไฟฟ้าแรงสูง ดังนั้นจึงสร้างด้วยฉนวนเสริมเพื่อป้องกันพัลส์การจุดระเบิด

ดังนั้นรูปแบบการเชื่อมต่อแบบขนานจึงใช้กับหลอดไฟพลังงานต่ำและพัลส์การจุดระเบิดสูงถึงสองกิโลโวลต์

ในรูปแบบที่สองใช้ IZU ซึ่งทำงานโดยไม่ต้องใช้หม้อแปลงพัลส์และพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงจะถูกสร้างขึ้นโดยสำลักการออกแบบพิเศษซึ่งมีก๊อกสำหรับเชื่อมต่อกับซ็อกเก็ตหลอดไฟ ฉนวนของขดลวดของตัวเหนี่ยวนำนี้ยังเพิ่มขึ้น: มันสัมผัสกับไฟฟ้าแรงสูง

ในกรณีที่สามจะใช้วิธีเชื่อมต่อโช้ค IZU และหน้าสัมผัสหลอดไฟเป็นชุด ที่นี่พัลส์ไฟฟ้าแรงสูงจาก IZU ไม่ได้ไปที่โช้คและฉนวนของขดลวดไม่จำเป็นต้องมีการขยาย

ข้อเสียของวงจรนี้คือ IZU ใช้กระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากความร้อนเพิ่มเติมเกิดขึ้น สิ่งนี้จำเป็นต้องเพิ่มขนาดของโครงสร้างซึ่งเกินขนาดของโครงร่างก่อนหน้านี้

ตัวเลือกการออกแบบที่สามนี้มักใช้กับการทำงานของหลอด HPS

สามารถใช้โครงร่างทั้งหมดได้ การชดเชยพลังงานปฏิกิริยา การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุตามที่แสดงในไดอะแกรมการเชื่อมต่อหลอดไฟ DRI

วงจรที่ระบุไว้สำหรับการเปิดหลอดแรงดันสูงโดยใช้การปล่อยก๊าซเพื่อให้แสงสว่างมีข้อเสียหลายประการ:

• ทรัพยากรเรืองแสง underrated;

• ขึ้นอยู่กับคุณภาพของแรงดันไฟฟ้า

• ผลสโตรโบสโคป;

• เสียงเค้นและบัลลาสต์

• การใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

ข้อเสียเหล่านี้ส่วนใหญ่แก้ไขได้โดยใช้อุปกรณ์ทริกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์ (ECG)

พวกเขาไม่เพียง แต่ช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้มากถึง 30% แต่ยังมีความสามารถในการควบคุมแสงได้อย่างราบรื่น อย่างไรก็ตามราคาของอุปกรณ์ดังกล่าวยังค่อนข้างสูง