Udladningslamper

Forkoblinger

Udladningslamper har en negativ modstandskarakteristik og kræver derfor tilslutning til en strømbegrænsende forkoblingsenhed.

Spændingen over en udladningslampe falder, når strømmen stiger. Uden en begrænsning af strømmen vil den vokse til en værdi, som kan være ødelæggende for både lyskilden og det elektriske system. Strømmen kan begrænses af en elektrisk spole eller af en elektronisk forkobling. Først skal lampen dog tændes med en høj spænding, som typisk er flere tusinde volt.

Strømbegrænsning
Alle udladningslamper er forberedt til brug sammen med en strømbegrænsende spole, der kan sidde i serie med lampen som vist på nedenstående figur.

 

kl-50-60-10-philips-strømbegrænsende-spole-i-serie-med-lampe-high.jpg

B er den strømbegrænse spole (der også ofte betegnes som ballast). La er lampen.

 

kl-50-60-20-osram-størrelsen-på-lampestrøm-og-effekt-low.jpg

Størrelsen af lampeeffekten PL og af lampestrømmen IL som funktion af forholdet mellem lampespændingen UL og forsyningsspænding Us. Eksemplet er for en 150 W metalhalogenlampe forsynet med spole, der har en impedans på 99 ohm. Alle udladningslamper udviser en lignende karakteristik.

 

Det er hensigtsmæssigt at konstruere lampen, så forholdet mellem forsynings- og lampespænding er lidt større end 0,5. Derved får små variationer af lampespændingen ikke indflydelse på lampeeffekten (se kurve herover).

Alle lyskilder forsynes med vekselstrøm og slukker i det øjeblik, strømmen når en nul-gennemgang. I dette øjeblik vil spændingen over lampen være den samme som forsyningsspændingen. Det fremgår af kurven herunder.

 

kl-50-60-30-philips-normalt-tidsmæssigt-forløb-af-lampestrøm-lampespænding-forsyningsspænding-high.jpg

Det normale tidsmæssige forløb af lampestrøm Il, lampespænding Vl og forsyningsspænding Vm. Benyttelse af en ballast giver en tidsmæssig forskydning af lampestrømmen i forhold til forsyningsspændingen. Denne forskydning kaldes faseforskydningen og er i figuren betegnet med φ.

 

Herefter tændes lyskilden igen, når spændingen overstiger et kritisk niveau. Dette niveau afhænger af afstanden mellem elektroderne i brænderen. Elektroderne nedbrændes med tiden, og det forøger afstanden mellem dem. Den krævede spænding for tænding øges, og på et tidspunkt vil der være behov for en større spænding, end der er til rådighed. Lampen ophører da med at lyse og skal skiftes.

Elektroniske forkoblinger forsyner lampen med en firkantformet strøm og -spænding, der samtidig har en høj frekvens. Derved nedkøles lampen ikke så meget ved 0-gennemgang af strømmen, og det letter gentændingen betydeligt. Gentænding kan finde sted ved langt lavere spændingsniveauer.

 

kl-50-60-40-philips-ballast-lavtryksnatrium-high.jpg

Lavtryksnatriumlampers lampespænding er større end for andre typer udladningslamper, og gentænding kan af den grund ikke finde sted ved brug af det tidligere angivne simple kredsløb. I stedet anvendes i de tilfælde et særligt kredsløb, der hæver spændingen over lampen.

 

For lavtryksnatriumlamper er der monteret en kondensator (C) for at kompensere for faseforskydningen i forkoblingen samt dæmpe den elektriske støj.

Tænding
Kviksølvlampen kræver ikke starter, da den på grund af sin hjælpeelektrode starter øjeblikkeligt.

For øvrige typer udladningslamper gælder, at den afkølede udladningslampe tændes ved at påtrykke en spænding på typisk 5.000 V over elektroderne, medmindre der er indbygget starter i lyskilden. Hvis lyskilden ikke forinden er afkølet, skal tændspændingen dog op på ca. 60.000 V. Det er imidlertid kun i særlige situationer, at sådanne behov findes, og kredsløb til sidste type af tænding vil ikke blive gennemgået herunder.

Der er tre hovedtyper af kredsløb: parallelt kredsløb, halvparallelt kredsløb og kredsløb med overlejret tænding. Kredsløbene er beskrevet i nedenstående figurtekster.

 

kl-50-60-50-philips-parallelt-starter-kredsløb-high.jpg

Parallelt starterkredsløb. Starteren sidder i parallel med lampen. Sædvanligvis er tændspændingen fra starteren under 1.500 V, og kredsløbet kan kun anvendes til udladningslamper med særlig lav tændspænding. Tændpulsen forplanter sig til kablet mellem lampe og ballast. Kablet bør ikke have en kapacitans på over 1000 pF, dvs. kortere end ca. 15 m.

 

 

kl-50-60-60-philips-halvparallelt-starter-kredsløb-high.jpg

Halvparallelt starterkredsløb. En del af ballasten anvendes af starteren og udsættes derfor for højspænding. Ballasten skal af den grund være godt isoleret. Ved at fordele en del af starterens funktion på ballasten gøres kredsløbet billigere, samtidig med at der opnås et højere energiindhold i startpulsen. Det giver en mere pålidelig start. Kablerne mellem ballast og starter bør ikke have en længde, der overstiger 15 m. Det skyldes, at kablets kapacitans ellers vil forstyrre tændpulsen.

 

 

kl-50-60-70-philips-kredsløb-med-overlejret-tænding-high.jpg

Kredsløb med overlejret tænding. Højspændingspulsen fra starten er kun til stede over selve lampen. Lampestrømmen gennemløber starteren, og det kan give anledning til større effekttab end i de øvrige skitserede kredsløb. I denne type kredsløb kan tændpulsen forstyrres af kapaciteter på kun 100 pF svarende til kabellængde på ca. 1,5 m.

 

Elektroniske forkoblinger
Der er mange fordele med elektroniske forkoblinger, som kan erstatte både ballast og starter for lamper op til ca. 400 W. Levetiden af lamperne forlænges med ca. 10 %, opstart af lamper sker ca. dobbelt så hurtigt, farvekoordinater er mere konstante gennem levetiden, lampen afbrydes i tilfælde af fejl, der forekommer ikke synlig flimmer og lampens effekt fastholdes under hele lampens levetid. De fleste elektroniske forkoblinger er også kompenseret for tidligere omtale faseforskydning, og belaster dermed ikke det elektriske forsyningsnet unødigt.

De nyeste typer åbner tilmed mulighed for ekstern styring af lampens effekt. En nedsættelse af effekten vil betyde ændrede farveegenskaber af lyset og i visse tilfælde også forringet levetid. Det er ikke alle lamper, som kan tåle en effektnedsættelse. Imidlertid er der her et stort besparelsespotentiale.

 

 

Relaterede emner: