Вопрос 8. Работа люминесцентных ламп при повышенной частоте питающего напряжения. Электронные пра

ОТВЕТ:

Электронные схемы зажигания

Основные элементы схем включения ЛЛ выпускаются серийно и в комплексе называются пускорегулирующими аппаратами (ПРА).

В настоящее время наиболее перспективными и прогрессивными являются электронные ПРА (ЭПРА).

ЭПРА стремительно вытесняют электромагнитные аппараты: в США, Японии, Германии их доля составляет 40…55 % всех ПРА, в Китае и Европе – 25 %. Внедрение ЭПРА в России идёт с заметным отставанием.

Причина этого явления заключается в ряде достоинств ЭПРА:

1. Экономичность:

– близкий к единице коэффициент мощности;

– снижение примерно на 20 % электропотребления за счёт роста световой отдачи ЛЛ при работе с повышенной частотой питающего напряжения и меньших потерь мощности (на 30…35 %) в самом ПРА;

– уменьшение установленной мощности ОУ, благодаря снижению коэффициента запаса и меньшим потерям;

– увеличение примерно на 50 % продолжительности горения ЛЛ благодаря щадящим режимам пуска и горения (отсутствие подогрева электродов после зажигания ЛЛ);

– пониженный уровень высших гармоник при горении ЛЛ;

– высокая безотказность, обеспечивающая продолжительность эксплуатации равную периоду использования светильника

– снижение эксплуатационных расходов, благодаря менее частой замене ЛЛ и отсутствию замен стартеров, которых в ЭПРА нет;

– меньшая масса и габариты, пониженный расход материалов как ЭПРА, так и светильников.

2. Хорошие экологические и медицинские характеристики:

– практическое отсутствие пульсации светового потока, в том числе и при колебаниях питающего напряжения;

– надёжное и быстро зажигание ЛЛ;

– отсутствие шума при работе;

– слабое электромагнитное поле, значительное снижение выброса в атмосферу двуокиси углерода;

– возможность регулирования светового потока;

– меньшее количество утилизируемых ЛЛ за счёт их более длительной эксплуатации.

Все эти преимущества достигаются главным образом за счёт того, что ЛЛ с ЭПРА работают при высокой частоте питающего напряжения 40…60 кГц.

ЭПРА используются с ЛЛ нового поколения – серии Т5 (именно к ней, в первую очередь, относятся вышеперечисленные преимущества), а так же с компактными ЛЛ (для них эти преимущества проявляются в меньшей мере).

Единственным недостатком ЭПРА является их высокая стоимость – от 15 до 20 $ за четырёхламповый светильник с ЛЛ по 20 Вт (2005 г.). Однако как и для всякой новой техники она быстро снижается – примерно в 4…5 раз за период с 1999 по 2005 г.

Вопрос 9. Дуговые ртутные лампы высокого давления (дрл).Их характеристики

ОТВЕТ:

Характерной особенностью разряда в парах ртути под высоким давлением является практически полное отсутствие излучений в красноволновой области спектра. Разряд имеет линейчатый спектр и содержит всего 4 линии в видимой области. Поэтому возникает задача исправления цветности разряда ртутной лампы. Эта задача может быть решена, например, путём использования люминофоров – такие лампы получили название ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная);

Лампы ДРЛ представляют собой трубку (горелку) из прозрачного кварцевого стекла, рассчитанную на рабочие температуру около 800 °С и закреплённую при помощи траверсы внутри внешней эллипсообразной колбы (эта форма обеспечивает равномерное распределение температуры). Внутрь трубки после тщательного удаления посторонних газов вводится строго дозированное количество ртути и аргон при давлении 1,5…3 кПа. Аргон служит для облегчения разряда и защиты электродов от распыления в начальной стадии разгорания лампы, так как при комнатной температуре давление паров ртути очень низкое.

По концам горелки впаяны два активированных (покрытых слоем окислов щёлочноземельных металлов) самокалящихся вольфрамовых электрода и рядом с каждым из них по одному дополнительному – зажигающему электроду длиной 2 мм. Такие лампы называются четырёхэлектродными, в отличие от прежде выпускающих двухэлектродных, которые зажигающих электродов не имели. Наличие зажигающих электродов обеспечивает зажигание не разогретых ламп при напряжении не ниже 90% номинального, так как первоначальный разряд возникает между соседними рабочим и зажигающим электродами. Напряжение на электроды подаётся через резьбовой цоколь. После возникновения разряда в лампе зажигающие электроды на её работу влияния не оказывают, потому что в их цепь включено токоограничивающее сопротивление.

Внешняя колба покрыта изнутри люминофором и заполняется смесью аргона и азота для предотвращения окисления и отвода тепла от горелки. Люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение ртутного разряда высокого давления, составляющее 40% всего потока излучения, в недостающее излучение в красной части спектра. Качество исправления цветопередачи ламп типа ДРЛ определяется её «красным отношением», т.е. долей светового потока в красной области спектра (600…780 нм) в общем световом потоке лампы. В целом лампы ДРЛ даже с самым большим значением «красного отношения» существенно уступают ЛЛ по цветопередаче. Индекс цветопередачи этих ламп один из самых низких – 40…45.

Лампы ДРЛ включаются в сеть последовательно с балластным дросселем, потери мощности в котором составляют примерно 10 % мощности лампы. Только при низких температурах окружающей среды (ниже –30 ˚С) необходимо применять импульсное зажигающее устройство (ИЗУ), которое обеспечивает её зажигание при температурах до – 45 °С.

Для зажигания ламп ДРЛ характерно наличие периода разгорания, достигающего пяти – семи минут. В течение этого периода основные характеристики лампы претерпевают изменение вследствие изменения давления паров ртути в горелке – у ламп мощностью 80 Вт давление повышается до 10⁶ Па, у ламп 1000 Вт – до 2,5·10⁵ Па. В частности, пусковой ток лампы в два раза превышает номинальный.

По той причине, что после отключения лампы ДРЛ давление паров остаётся высоким, зажечь её повторно можно только после остывания через 5…10 минут. Поэтому в сетях аварийного освещения лампы ДРЛ не используются.

Если питающее напряжение исчезнет на полпериода или снизится ниже 90% от номинального на два периода, лампа погаснет и зажжется вновь, когда остынет.

Пульсация светового потока этих ламп весьма значительна (коэффициент пульсации составляет 63…74%).

Оптимальным положением лампы является вертикальное. При горизонтальном положении световой поток уменьшается на 2…5 %.

Лампы ДРЛ выпускаются мощностью от 50 до 2000 Вт. Их световая отдача составляет от 40 до 60 лм/Вт.

Средняя продолжительность горения – до 20000 часов. К концу срока службы световой проток снижается до 60 % от номинального (через 100 часов горения). При изменениях подводимого напряжения в пределах от 90 до 110 % продолжительность горения меняется от 140 до 70 %, а световой поток – от 65 до 130 %.

Важно подчеркнуть, что в последнее время лампы ДРЛ вытесняются другим РЛ, так как уступают им по важнейшим характеристикам.