气体放电灯的开关电路

利用汞蒸气中的气体介质放电产生光波的人工光源称为气体放电汞灯。

泵入气缸的气体可以是低压、中压或高压。灯设计中使用低压：

• 线性荧光；

• 紧凑节能：

• 杀菌;

• 石英。

高压用于灯具：

• 汞弧磷 (DRL)；

• 金属汞与金属卤化物的放射性添加剂 (DRI)；

• 弧钠管状 (DNaT)；

• 钠弧镜 (DNaZ)。

它们安装在需要以低能耗照亮大面积区域的地方。

日行灯

设计特点

照片中示意性地显示了使用四个电极的灯装置。

它的底座与传统型号一样，用于在拧入卡盘时连接触点。玻璃灯泡密封保护所有内部元件免受外部影响。它充满氮气并包含：

• 石英燃烧器；

• 来自底座触点的电线；

• 附加电极电路中内置两个限流电阻

• 荧光层。

燃烧器由注入氩气的密封石英玻璃管制成，其中放置：

• 两对电极——主电极和附加电极，位于烧瓶的两端；

• 一小滴水银。

氩——一种化学元素，属于惰性气体。它是在空气分离过程中深度冷却，然后精馏得到的。氩气是一种无色、无味的单原子气体，密度 1.78 kg/m3，tboil = –186°C。氩气在冶金和化学过程中用作惰性介质，在焊接技术中（见 电弧焊)，以及信号灯、广告灯和其他发出蓝色光的灯。
DRL灯的工作原理

DRL 光源是在石英管中的电极之间流动的氩气氛中的电弧放电。这是在分两个阶段施加到灯上的电压作用下发生的：

1. 最初，由于自由电子和带正电离子的运动，在靠近的主电极和点火电极之间开始发生辉光放电；

2. 火炬腔内形成大量载流子，导致氮气介质快速击穿，通过主电极形成电弧。

启动模式（电弧和光的电流）的稳定大约需要 10-15 分钟。在此期间，DRL 产生的负载明显超过额定模式电流。要限制它们，请申请 镇流器——窒息. 

汞蒸气中的彩虹辐射具有蓝色和紫色调，并伴有强大的紫外线辐射。它穿过荧光粉，与它形成的光谱混合，产生接近白色的明亮光。

DRL 对电源电压的质量很敏感，当它降至 180 伏时，它会熄灭并且不会亮起。

期间 电弧放电 产生高温，转移到整个结构。这会影响插座中触点的质量并导致连接的电线发热，因此只能与耐热绝缘材料一起使用。

在灯的工作过程中，燃烧器中的气体压力显着增加并使介质破坏的条件复杂化，这需要增加施加的电压。如果关闭并接通电源，灯不会立即启动：它需要冷却。

DRL灯连接图

四电极汞灯通过扼流圈和 保险丝.

熔断线保护电路免受可能的短路，扼流圈限制流过石英管中部的电流。扼流圈的电感电阻根据照明灯具的功率来选择。在没有扼流圈的情况下在电压下打开灯会导致它很快烧坏。

电路中包含的电容器补偿电感引入的电抗分量。

直接还原铁灯

设计特点

DRI 灯的内部结构与 DRL 使用的非常相似。

但它的燃烧器含有一定量的来自金属铟、钠、铊或其他一些元素的卤化物的添加剂。它们可以让您将光发射增加到 70-95 lm/W 或更多，并且颜色很好。

烧瓶做成下图所示的圆柱形或椭圆形。

燃烧器的材料可以是石英玻璃或陶瓷，它们具有更好的操作性能：变黑更少，使用寿命更长。

现代设计中使用的球形燃烧器增加了光源的光输出和亮度。

工作原理

DRI 和 DRL 灯产生光的过程中发生的基本过程是相同的。区别在于点火方案。 DRI 不能从施加的电源电压启动。这个价值对她来说还不够。

要在焊炬内产生电弧，必须向电极间空间施加高压脉冲。他的教育委托给了 IZU——一种脉冲点火装置。

伊豆的工作原理

用于产生高压脉冲的装置的操作原理可以有条件地由简化示意图表示。

工作电源电压施加到电路的输入端。二极管 D、电阻器 R 和电容器 C 产生电容器充电电流。在充电结束时，电流脉冲通过连接变压器 T 绕组中开路晶闸管开关的电容器提供。

在升压变压器的输出绕组中产生高达 2-5 kV 的高压脉冲。它进入灯的触点并产生气态介质的电弧放电，从而提供辉光。

DRI型灯连接图

IZU 设备是为两种修改的气体放电灯生产的：使用两根或三根电线。对于它们中的每一个，都会创建自己的连接图。它直接设置在块状外壳上。

使用双针设备时，电源相通过扼流圈连接到灯座的中央触点，同时连接到 IZU 的相应输出端。

零线连接到底座的侧面触点及其 IZU 端子。

对于三针设备，中性线连接方案保持不变，扼流圈后的相电源发生变化。它通过剩余的两个输出连接到 IZU，如下图所示：设备的输入通过端子 «B»，输出通过 — «Lp» 连接到底座的中央触点。

因此，具有发射添加剂的汞灯的控制装置（镇流器）的组成是强制性的：

• 风门;

• 脉冲充电器。

补偿无功功率值的电容器可以包括在控制装置中。它的包含决定了照明设备的能量消耗的总体减少以及具有正确选择的容量值的灯的寿命的延长。

其35μF的值大约对应于功率为250W和45-400W的灯。当容量过大时，电路中会发生谐振，表现为灯的光“闪烁”。

工作灯中高压脉冲的存在决定了在连接电路中使用极高压电线，镇流器和灯之间的最小长度不超过1-1.5 m。

DRIZ灯

这是上述 DRI 灯的一个版本，它在灯泡内部有一个部分镜面涂层来反射光线，从而形成定向光束。它使您可以将辐射聚焦在被照物体上，并减少多次反射造成的光损失。

高压钠灯

设计特点

在这种气体放电灯的灯泡内部，使用钠蒸气代替水银，处于惰性气体环境中：氖气、氙气或其他气体，或它们的混合物。因此，它们被称为“钠”。

由于对设备进行了这种修改，设计人员能够为他们提供最高的运行效率，达到 150 lm / W。

DNaT 和 DRI 的作用原理是一样的。因此，它们的接线图是一样的，如果镇流器的特性与灯具的参数相匹配，两种设计都可以用它们来引弧。

金属卤化物灯和钠灯的制造商为特定产品类型生产镇流器，并将它们装在一个外壳中运输。这些镇流器功能齐全，随时可用。

DNaT 型灯的接线图

在某些情况下，HPS 镇流器设计可能不同于上述 DRI 启动方案，并根据以下三种方案之一执行。

在第一种情况下，IZU 与灯的触点并联。燃烧器内部电弧点燃后，工作电流不通过灯管（见IZU电路图），节省了电能消耗。在这种情况下，扼流圈会受到高压脉冲的影响。因此，它采用增强绝缘构造，以防止点火脉冲。

因此，并联方案用于低功率灯和高达两千伏的点火脉冲。

在第二种方案中，使用了IZU，它没有脉冲变压器，高压脉冲是由一个特殊设计的扼流圈产生的，扼流圈有一个连接到灯座的抽头。该电感器绕组的绝缘性也增加了：它暴露在高压下。

第三种情况，采用扼流圈、IZU、灯触头串联的方法。在这里，来自 IZU 的高压脉冲不会进入扼流圈，其绕组的绝缘不需要放大。

该电路的缺点是 IZU 消耗的电流增加，因此会产生额外的热量。这需要增加结构的尺寸，这超过了先前方案的尺寸。

第三种设计方案最常用于 HPS 灯的运行。

所有方案都可以使用 无功补偿 电容器连接如 DRI 灯连接图中所示。

列出的使用气体放电照明的高压灯开启电路有许多缺点：

• 被低估的辉光资源；

• 取决于电源电压的质量；

• 频闪效应；

• 油门和镇流器噪音；

• 用电量增加。

通过使用电子触发设备 (ECG)，可以克服大部分这些缺点。

它们不仅可以节省高达 30% 的电力，还可以平稳地控制照明。但是，此类设备的价格仍然很高。