دوائر التبديل لمصابيح تصريف الغاز

مصادر الضوء الاصطناعي التي تستخدم التفريغ الكهربائي لوسط غاز في بخار الزئبق لتوليد موجات ضوئية تسمى مصابيح الزئبق لتفريغ الغاز.

يمكن أن يكون الغاز الذي يتم ضخه في الأسطوانة عند ضغط منخفض أو متوسط ​​أو مرتفع. يستخدم الضغط المنخفض في تصميمات المصابيح:

• الفلورسنت الخطي

• توفير الطاقة المدمجة:

• مبيد للجراثيم.

• كوارتز.

يستخدم الضغط العالي في المصابيح:

• فوسفور القوس الزئبقي (DRL) ؛

• الزئبق المعدني مع المضافات المشعة (DRI) لهاليدات الفلزات ؛

• أنبوبي القوس الصوديوم (DNaT) ؛

• مرآة قوس الصوديوم (DNaZ).

يتم تثبيتها في تلك الأماكن التي يكون من الضروري فيها إضاءة مناطق كبيرة ذات استهلاك منخفض للطاقة.

مصباح DRL

ميزات التصميم

يتم عرض جهاز المصباح الذي يستخدم أربعة أقطاب كهربائية بشكل تخطيطي في الصورة.

تُستخدم قاعدتها ، مثل الطرز التقليدية ، للاتصال بجهات الاتصال عند تثبيتها في ظرف الظرف. يحمي المصباح الزجاجي بإحكام جميع العناصر الداخلية من التأثيرات الخارجية. مليء بالنيتروجين ويحتوي على:

• موقد الكوارتز

• الأسلاك الكهربائية من جهات الاتصال الأساسية ؛

• اثنان من المقاومات المحددة للتيار المدمجين في دائرة الأقطاب الكهربائية الإضافية

• طبقة الفوسفور.

الموقد مصنوع على شكل أنبوب زجاجي كوارتز محكم الغلق مع الأرجون المحقون ، حيث يتم وضع:

• زوجان من الأقطاب الكهربائية - رئيسي وإضافي ، يقعان على طرفي نقيض من القارورة ؛

• قطرة صغيرة من الزئبق.

الأرجون - عنصر كيميائي ينتمي إلى الغازات الخاملة. يتم الحصول عليها في عملية فصل الهواء مع التبريد العميق متبوعًا بالتصحيح. الأرجون هو غاز أحادي الذرة عديم اللون والرائحة ، بكثافة 1.78 كجم / م 3 ، الغليان = –186 درجة مئوية. يستخدم الأرجون كوسيط خامل في العمليات المعدنية والكيميائية ، في تكنولوجيا اللحام (انظر لحام القوس الكهربائي) ، وكذلك في الإشارات والإعلانات والمصابيح الأخرى التي تعطي ضوءًا مزرقًا.
مبدأ تشغيل مصابيح DRL

مصدر ضوء DRL هو تفريغ قوس كهربائي في جو أرجون يتدفق بين أقطاب في أنبوب كوارتز. يحدث هذا تحت تأثير الجهد المطبق على المصباح على مرحلتين:

1. في البداية ، يبدأ تفريغ الوهج بين الإلكترودات الرئيسية المتقاربة وأقطاب الإشعال بسبب حركة الإلكترونات الحرة والأيونات الموجبة الشحنة ؛

2. يؤدي تكوين عدد كبير من حاملات الشحنة في تجويف الشعلة إلى انهيار سريع لوسط النيتروجين وتشكيل قوس عبر الأقطاب الكهربائية الرئيسية.

يستغرق استقرار وضع البداية (التيار الكهربائي للقوس والضوء) حوالي 10-15 دقيقة. خلال هذه الفترة ، يقوم DRL بإنشاء أحمال تتجاوز بشكل كبير تيارات الوضع المصنف. للحد منها ، تطبيق الصابورة - الاختناق. 

إشعاع قوس قزح في بخار الزئبق له لون أزرق وبنفسجي ويرافقه أشعة فوق بنفسجية قوية. يمر عبر الفوسفور ويمتزج مع الطيف الذي يشكله ويخلق ضوءًا ساطعًا قريبًا من الأبيض.

إن DRL حساس لجودة جهد الإمداد وعندما ينخفض ​​إلى 180 فولت ، فإنه يخرج ولا يضيء.

خلال تفريغ القوس يتم إنشاء درجة حرارة عالية ، والتي يتم نقلها إلى الهيكل بأكمله. يؤثر هذا على جودة نقاط التلامس في المقبس ويسبب تسخين الأسلاك المتصلة ، والتي لا تستخدم إلا مع العزل المقاوم للحرارة.

أثناء تشغيل المصباح ، يزداد ضغط الغاز في الموقد بشكل كبير ويعقد ظروف تدمير الوسط ، الأمر الذي يتطلب زيادة في الجهد المطبق. إذا تم إيقاف تشغيل الطاقة وتشغيلها ، فلن يبدأ المصباح على الفور: يحتاج إلى التبريد.

مخطط توصيل مصباح DRL

يتم تشغيل مصباح الزئبق رباعي الأقطاب بواسطة خنق و فتيل.

يحمي الرابط القابل للانصهار الدائرة من الدوائر القصيرة المحتملة ، ويحد الخانق من تدفق التيار عبر منتصف أنبوب الكوارتز. يتم تحديد المقاومة الاستقرائية للخانق وفقًا لقوة تركيبات الإضاءة. يؤدي تشغيل المصباح تحت الجهد الكهربائي دون حدوث اختناق إلى احتراقه بسرعة.

يقوم المكثف المتضمن في الدائرة بتعويض المكون التفاعلي الناتج عن المحاثة.

مصباح DRI

ميزات التصميم

الهيكل الداخلي للمصباح DRI مشابه جدًا لتلك المستخدمة بواسطة DRL.

لكن الموقد يحتوي على كمية معينة من المواد المضافة من هابوجينيدات معادن الإنديوم أو الصوديوم أو الثاليوم أو بعض المواد الأخرى. إنها تسمح لك بزيادة انبعاث الضوء إلى 70-95 lm / W وأكثر بألوان جيدة.

القارورة مصنوعة على شكل اسطوانة أو قطع ناقص كما هو موضح في الشكل أدناه.

يمكن أن تكون مادة الموقد من زجاج الكوارتز أو السيراميك ، والتي تتمتع بخصائص تشغيلية أفضل: سواد أقل وعمر تشغيلي أطول.

يزيد الموقد ذو الشكل الكروي المستخدم في التصميم الحديث من إخراج الضوء وسطوع المصدر.

مبدأ التشغيل

العمليات الأساسية التي تحدث أثناء إنتاج الضوء من مصابيح DRI و DRL هي نفسها. يكمن الاختلاف في نظام الإشعال. لا يمكن بدء تشغيل DRI من جهد التيار الكهربائي المطبق. هذه القيمة لا تكفيها.

لإنشاء قوس داخل الشعلة ، يجب تطبيق نبضة عالية الجهد على مساحة القطب الكهربائي. تم تكليفه بتعليمه إلى IZU - جهاز اشتعال نبضي.

كيف يعمل IZU

يمكن تمثيل مبدأ تشغيل الجهاز لإنشاء نبضة عالية الجهد بشكل مشروط من خلال مخطط تخطيطي مبسط.

يتم تطبيق جهد إمداد التشغيل على مدخلات الدائرة. يقوم الصمام الثنائي D والمقاوم R والمكثف C بإنشاء تيار شحن مكثف. في نهاية الشحن ، يتم توفير نبضة تيار من خلال المكثف من خلال مفتاح الثايرستور المفتوح في لف المحول المتصل T.

يتم إنشاء نبضة عالية الجهد تصل إلى 2-5 كيلو فولت في الملف الناتج لمحول الصعود. يدخل في ملامسات المصباح ويخلق تفريغ قوس للوسط الغازي ، مما يوفر توهجًا.

مخططات اتصال مصباح نوع DRI

يتم إنتاج أجهزة IZU لمصابيح تفريغ الغاز من تعديلين: مع سلكين أو ثلاثة أسلاك. لكل منهم ، يتم إنشاء مخطط الاتصال الخاص به.يتم توفيره مباشرة على غلاف الكتلة.

عند استخدام جهاز ثنائي السنون ، يتم توصيل طور الطاقة من خلال الخانق إلى جهة الاتصال المركزية لقاعدة المصباح وفي نفس الوقت بالإخراج المقابل لوحدة IZU.

السلك المحايد متصل بالاتصال الجانبي للقاعدة ومحطة IZU الخاصة بها.

بالنسبة للجهاز ذي الثلاثة سنون ، يظل مخطط التوصيل المحايد كما هو ويتم تغيير إمداد الطور بعد الاختناق. يتم توصيله من خلال المخرجين المتبقيين بـ IZU ، كما هو موضح في الصورة أدناه: يتم إدخال الجهاز من خلال الطرف «B» ، والإخراج إلى جهة الاتصال المركزية للقاعدة من خلال - «Lp».

وبالتالي ، فإن تكوين جهاز التحكم (الصابورة) لمصابيح الزئبق مع المواد المضافة المنبعثة أمر إلزامي:

• خنق؛

• شاحن النبض.

يمكن تضمين المكثف الذي يعوض قيمة القدرة التفاعلية في جهاز التحكم. يحدد تضمينه التخفيض العام لاستهلاك الطاقة بواسطة جهاز الإضاءة وإطالة عمر المصباح بقيمة سعة محددة بشكل صحيح.

تقابل قيمته 35 μF تقريبًا المصابيح ذات الطاقة 250 وات و 45 - 400 وات. عندما تكون السعة عالية جدًا ، يحدث الرنين في الدائرة ، والذي يتجلى من خلال "وميض" ضوء المصباح.

يحدد وجود نبضات عالية الجهد في مصباح العمل استخدام أسلاك عالية الجهد للغاية في دائرة التوصيل بحد أدنى للطول بين الصابورة والمصباح ، لا يزيد عن 1-1.5 متر.

مصباح DRIZ

هذا إصدار من مصباح DRI الموصوف أعلاه يحتوي على طلاء عاكس جزئيًا داخل المصباح ليعكس الضوء ، والذي يشكل شعاعًا اتجاهيًا من الأشعة.يسمح لك بتركيز الإشعاع على الكائن المضيء وتقليل فقد الضوء الناتج عن الانعكاسات المتعددة.

مصباح HPS

ميزات التصميم

داخل مصباح تفريغ الغاز هذا ، بدلاً من الزئبق ، يتم استخدام بخار الصوديوم ، الموجود في بيئة من الغازات الخاملة: النيون أو الزينون أو غيرهما ، أو مخاليطهما. لهذا السبب يطلق عليهم اسم "الصوديوم".

بفضل هذا التعديل في الجهاز ، تمكن المصممون من منحهم أكبر قدر من الكفاءة في التشغيل ، والتي تصل إلى 150 لومن / وات.

مبدأ عمل DNaT و DRI هو نفسه. لذلك ، فإن مخططات التوصيل الخاصة بهم هي نفسها ، وإذا كانت خصائص الصابورة تتطابق مع معلمات المصابيح ، فيمكن استخدامها لإشعال القوس في كلا التصميمين.

ينتج مصنعو مصابيح الهاليد المعدنية والصوديوم كوابح لأنواع معينة من المنتجات ويشحنونها في حاوية واحدة. هذه الكوابح تعمل بكامل طاقتها وجاهزة للانطلاق.

مخططات الأسلاك لمصابيح DNaT

في بعض الحالات ، قد يختلف تصميم صابورة HPS عن مخططات بدء تشغيل DRI المذكورة أعلاه ويتم إجراؤها وفقًا لأحد المخططات الثلاثة أدناه.

في الحالة الأولى ، يتم توصيل IZU بالتوازي مع جهات اتصال المصباح. بعد اشتعال القوس داخل الموقد ، لا يمر تيار التشغيل من خلال المصباح (انظر مخطط دائرة IZU) ، مما يوفر استهلاك الكهرباء. في هذه الحالة ، يتأثر الخانق بنبضات الجهد العالي. لذلك فهو مبني بعزل مقوى للحماية من نبضات الاشتعال.

لذلك ، يتم استخدام مخطط التوصيل المتوازي مع المصابيح منخفضة الطاقة ونبض الإشعال حتى 2 كيلو فولت.

في المخطط الثاني ، يتم استخدام IZU ، والذي يعمل بدون محول نبضي ، ويتم إنشاء نبضات عالية الجهد بواسطة خنق ذو تصميم خاص به صنبور للتوصيل بمقبس المصباح. يزداد أيضًا عزل لفائف هذا المحرِّض: فهو يتعرض للجهد العالي.

في الحالة الثالثة ، يتم استخدام طريقة توصيل الخانق و IZU ووصلة المصباح في السلسلة. هنا ، نبض الجهد العالي من IZU لا يذهب إلى الخانق ، وعزل اللفات لا يتطلب تضخيمًا.

عيب هذه الدائرة هو أن IZU تستهلك تيارًا متزايدًا ، بسبب حدوث تسخين إضافي. وهذا يستلزم زيادة أبعاد الهيكل بما يتجاوز أبعاد المخططات السابقة.

غالبًا ما يستخدم خيار التصميم الثالث هذا لتشغيل مصابيح HPS.

يمكن استخدام جميع المخططات تعويض القوة التفاعلية اتصال مكثف كما هو موضح في الرسوم البيانية لتوصيل مصباح DRI.

الدوائر المدرجة لتشغيل مصابيح الضغط العالي باستخدام تفريغ الغاز للإضاءة لها عدد من العيوب:

• مورد توهج مستخف به ؛

• اعتمادًا على جودة جهد الإمداد ؛

• تأثير اصطرابي

• ضوضاء الخانق والصابورة.

• زيادة استهلاك الكهرباء.

يتم التغلب على معظم هذه العيوب باستخدام أجهزة الزناد الإلكترونية (ECG).

فهي لا تسمح فقط بتوفير ما يصل إلى 30٪ من الكهرباء ، ولكن لديها أيضًا القدرة على التحكم في الإضاءة بسلاسة. ومع ذلك ، لا يزال سعر هذه الأجهزة مرتفعًا جدًا.