Wat zijn fluorescentielampen?
Fluorescentielampen zijn lampen waarin licht wordt geproduceerd als gevolg van de stroom van vrije elektronen en ionen in een gas. Een typische fluorescentielamp bestaat uit een glazen buis bedekt met fosfor en met aan elk uiteinde een paar elektroden. Het is gevuld met een inert gas, typisch argon, dat als geleider fungeert en ook uit kwikvloeistof bestaat.
Fluorescerende lamp
Hoe werkt een fluorescentielamp?
Terwijl via de elektroden elektriciteit aan de buis wordt toegevoerd, gaat de stroom door de gasgeleider in de vorm van vrije elektronen en ionen en verdampt het kwik. Als de elektronen botsen met de gasvormige atomen van kwik, geven ze vrije elektronen af die naar hogere niveaus springen en wanneer ze terugvallen naar hun oorspronkelijke niveau, worden fotonen van licht uitgezonden. Deze uitgezonden lichtenergie heeft de vorm van ultraviolet licht, dat niet zichtbaar is voor mensen. Wanneer dit licht de op de buis gecoate fosfor raakt, exciteert het de elektronen van fosfor naar een hoger niveau en als deze elektronen terugvallen naar hun oorspronkelijke niveau, worden fotonen uitgezonden en is deze lichtenergie nu in de vorm van zichtbaar licht.
Een TL-lamp starten
Bij fluorescentielampen vloeit de stroom door een gasvormige geleider, in plaats van een halfgeleider waar elektronen gewoon van het negatieve uiteinde naar het positieve uiteinde stromen. Er moet een overvloed aan vrije elektronen en ionen zijn om lading door het gas te laten stromen. Normaal gesproken zijn er maar heel weinig vrije elektronen en ionen in het gas. Om deze reden is een speciaal startmechanisme nodig om meer vrije elektronen in het gas te introduceren.
Twee startmechanismen voor een TL-lamp
1. Een van de methoden is het gebruik van een startschakelaar en een magnetische ballast om de lamp te laten stromen van wisselstroom. De startschakelaar is nodig om de lamp voor te verwarmen, zodat aanzienlijk minder spanning nodig is om de productie van elektronen door de elektroden van de lamp op gang te brengen. De ballast wordt gebruikt om de hoeveelheid stroom die door de lamp vloeit te beperken. Zonder startschakelaar en ballast zou er direct een grote hoeveelheid stroom naar de lamp gaan, wat de weerstand van de lamp zou verminderen en uiteindelijk de lamp zou opwarmen en vernietigen.
Fluorescentielamp met magnetische ballast en startschakelaar
De gebruikte startschakelaar is een typische lamp die uit twee elektroden bestaat, zodat er een elektrische boog tussen wordt gevormd terwijl er stroom door de lamp vloeit. De gebruikte ballast is een magnetische ballast die bestaat uit een transformatorspoel. Terwijl wisselstroom door de spoel gaat, wordt een magnetisch veld geproduceerd. Naarmate de stroom toeneemt, neemt het magnetische veld toe en dit werkt uiteindelijk de stroom tegen. De wisselstroom is dus beperkt.
Aanvankelijk vloeit voor elke halve cyclus van het AC-signaal de stroom door de ballast (spoel) en ontwikkelt er een magnetisch veld omheen. Deze stroom, terwijl ze door de filamenten van de buis gaat, verwarmt ze langzaam om de productie van vrije elektronen te veroorzaken. Terwijl de stroom door de gloeidraad gaat naar de elektroden van de lamp (gebruikt als startschakelaar), wordt een elektrische boog gevormd tussen de twee elektroden van de lamp. Omdat een van de elektroden een bimetalen strip is, buigt deze wanneer deze wordt verwarmd en uiteindelijk wordt de boog volledig geëlimineerd en omdat er geen stroom door de starter vloeit, werkt deze als een open schakelaar. Dit veroorzaakt een ineenstorting van het magnetische veld over de spoel en dientengevolge wordt een hoge spanning opgewekt die de vereiste activering geeft om de lamp te verwarmen om de voldoende hoeveelheid vrije elektronen door het inerte gas te produceren en uiteindelijk de lamp te gloeien.
6 redenen waarom magnetische ballast niet als handig wordt beschouwd?
- Het stroomverbruik is vrij hoog, ongeveer 55 Watt.
- Ze zijn groot en zwaar
- Ze veroorzaken flikkeringen omdat ze op lagere frequenties werken
- Ze gaan niet langer mee.
- Het verlies is ongeveer 13 tot 15 watt.
2. Gebruik van elektronische ballast om de fluorescentielampen te starten
In tegenstelling tot magnetische ballasten leveren elektronische voorschakelapparaten de wisselstroom aan de lamp nadat de lijnfrequentie is verhoogd van ongeveer 50 Hz naar 20 kHz.
Elektronische ballast om een fluorescentielamp te starten
Een typisch elektronisch ballastcircuit bestaat uit een AC naar DC-omzetter die bestaat uit bruggen en condensatoren die het AC-signaal naar DC gelijkrichten en AC-rimpelingen wegfilteren om gelijkstroom te produceren. Deze gelijkspanning wordt vervolgens omgezet in hoogfrequente AC-blokgolfspanning met behulp van een set schakelaars. Deze spanning drijft een resonant LC-tankcircuit aan om een gefilterd sinusvormig wisselspanningssignaal te produceren dat aan de lamp wordt toegevoerd. Omdat de stroom met een hoge frequentie door de lamp gaat, werkt deze als een weerstand die een parallel RC-circuit vormt met het tankcircuit. Aanvankelijk wordt de schakelfrequentie van de schakelaars verlaagd met behulp van een stuurcircuit, waardoor de lamp voorverwarmd raakt, wat leidt tot een toename van de spanning over de lamp. Als de lampspanning voldoende stijgt, wordt deze uiteindelijk ontstoken en begint deze te gloeien. Er is een stroomdetectie-inrichting die de hoeveelheid stroom door de lamp kan detecteren en dienovereenkomstig de schakelfrequentie kan aanpassen.
6 Redenen waarom elektronische voorschakelapparaten meer de voorkeur hebben
- Ze hebben een laag stroomverbruik, minder dan 40W
- Verlies is te verwaarlozen
- Flikkering wordt geëlimineerd
- Ze zijn lichter en passen beter op plaatsen
- Ze gaan langer mee
Een typische toepassing met een fluorescentielamp - een automatisch schakellicht
Hier is een handig thuiscircuit voor jou. Dit automatische verlichtingssysteem kan in uw huis worden geïnstalleerd om het pand te verlichten met behulp van CFL- of TL-lampen. De lamp gaat automatisch aan rond 18.00 uur en gaat 's ochtends uit. Dit schakelingloze circuit is dus zeer nuttig om het pand van het huis te verlichten, zelfs als de gevangenen niet thuis zijn. Over het algemeen flikkeren de op LDR gebaseerde automatische lichten wanneer de lichtintensiteit verandert bij zonsopgang of zonsondergang. CFL kan dus niet in dergelijke circuits worden gebruikt. Bij Triac-gestuurde automatische lampen is alleen de gloeilamp mogelijk, aangezien het flikkeren het circuit in de CFL kan beschadigen. Dit circuit overwint al dergelijke nadelen en wordt onmiddellijk in- / uitgeschakeld wanneer het vooraf ingestelde lichtniveau verandert.
Hoe het werkt?
IC1 (NE555) is de populaire timer-IC die in het circuit wordt gebruikt als een Schmitt-trigger om een bistabiele actie te krijgen. De set- en reset-activiteiten van het IC worden gebruikt om de lamp aan / uit te schakelen. Binnenin het IC bevinden zich twee comparatoren. De bovenste drempelcomparator schakelt uit bij 2/3 Vcc, terwijl de onderste trigger-comparator wordt uitgeschakeld bij 1/3 Vcc. De ingangen van deze twee comparatoren zijn met elkaar verbonden en verbonden op de kruising van de LDR en VR1. De spanning die door de LDR aan de ingangen wordt geleverd, hangt dus af van de intensiteit van het licht.
LDR is een soort variabele weerstand en de weerstand varieert afhankelijk van de intensiteit van het licht dat erop valt. In het donker biedt LDR een zeer hoge weerstand tot wel 10 Meg Ohm, maar bij helder licht wordt dit verminderd tot 100 Ohm of minder. LDR is dus een ideale lichtsensor voor automatische verlichtingssystemen.
Overdag heeft de LDR minder weerstand en stroomt er stroom doorheen naar de drempel (Pin6) en de trigger (pin2) ingangen van IC. Als gevolg hiervan gaat de spanning op de drempelingang boven 2/3 Vcc, waardoor de interne Flip-Flop wordt gereset en de uitgang laag blijft. Tegelijkertijd krijgt de triggeringang meer dan 1 / 3Vcc. Beide condities houden de output van IC1 overdag laag. De relay driver transistor is aangesloten op de uitgang van IC1 zodat het relais overdag spanningsloos blijft.
Schakelschema voor automatisch schakelen van licht
Bij zonsondergang neemt de weerstand van LDR toe en stopt de hoeveelheid stroom die er doorheen stroomt. Als gevolg hiervan daalt de spanning op de drempelcomparatoringang (pin6) onder 2 / 3Vcc en de spanning op de triggercomparatoringang (pin2) minder dan 1 / 3Vcc. Beide omstandigheden zorgen ervoor dat de output van de comparators hoog wordt, wat de flip-flop instelt. Dit verandert de output van IC1 in hoge toestand en T1-triggers. LED geeft de hoge output van IC1 aan. Wanneer T1 geleidt, wordt het relais bekrachtigd en voltooit het het lampcircuit via de gemeenschappelijke (Comm) en de NO (normaal open) contacten van het relais. Deze toestand gaat door tot de ochtend en de IC wordt gereset wanneer de LDR weer aan licht wordt blootgesteld.
Condensator C3 is toegevoegd aan de basis van T1 voor het schoon schakelen van het relais. Diode D3 beschermt T1 tegen e.m.f wanneer T1 uitschakelt.
Hoe in te stellen?
Monteer de schakeling op een gemeenschappelijke printplaat en plaats deze in een schokbestendige behuizing. Een plug-in adapterbox is een goede keuze om de transformator en het circuit te omsluiten. Plaats de unit op een plek waar zonlicht overdag beschikbaar is, bij voorkeur buitenshuis. Controleer de uitgang met behulp van de LED-indicator voordat u het relais aansluit. Pas VR1 aan om de LED op een bepaald lichtniveau in te schakelen, bijvoorbeeld om 18.00 uur. Als het goed is, sluit dan het relais en de AC-aansluitingen aan. De fase en neutraal kunnen worden afgetapt vanaf de primaire van de transformator. Neem de fase- en neutrale draden en sluit deze aan op een lamphouder. Afhankelijk van de stroomsterkte van de relaiscontacten kunt u een willekeurig aantal lampen gebruiken. Licht van de lamp mag niet op de LDR vallen, dus plaats de lamp dienovereenkomstig.
Voorzichtigheid Er is 230 volt in de relaiscontacten wanneer deze zijn opgeladen. Raak de schakeling dus niet aan als deze op het lichtnet is aangesloten. Gebruik een goede kous voor de relaiscontacten om schokken te voorkomen.
Foto tegoed:
