Co to są świetlówki?
Świetlówki to lampy, w których światło jest wytwarzane w wyniku przepływu swobodnych elektronów i jonów wewnątrz gazu. Typowa lampa fluorescencyjna składa się ze szklanej rurki pokrytej luminoforem i zawierającej parę elektrod na każdym końcu. Jest wypełniony gazem obojętnym, zwykle argonem, który działa jako przewodnik, a także składa się z ciekłej rtęci.
Lampa fluorescencyjna
Jak działa lampa fluorescencyjna?
W miarę dostarczania energii elektrycznej do rury przez elektrody, prąd przepływa przez przewodnik gazowy w postaci wolnych elektronów i jonów i odparowuje rtęć. Gdy elektrony zderzają się z gazowymi atomami rtęci, uwalniają wolne elektrony, które przeskakują na wyższe poziomy, a kiedy wracają do pierwotnego poziomu, emitowane są fotony światła. Ta emitowana energia świetlna ma postać światła ultrafioletowego, które nie jest widoczne dla ludzi. Kiedy to światło pada na luminofor pokryty rurą, wzbudza elektrony luminoforu do wyższego poziomu, a gdy te elektrony wracają do ich pierwotnego poziomu, emitowane są fotony, a ta energia świetlna jest teraz w postaci światła widzialnego.
Uruchamianie lampy fluorescencyjnej
W lampach fluorescencyjnych prąd przepływa przez przewodnik gazowy, a nie przez przewodnik w stanie stałym, w którym elektrony po prostu przepływają od końca ujemnego do końca dodatniego. Konieczne jest obfitość wolnych elektronów i jonów, aby umożliwić przepływ ładunku przez gaz. Zwykle w gazie jest bardzo mało wolnych elektronów i jonów. Z tego powodu potrzebny jest specjalny mechanizm startowy, aby wprowadzić więcej wolnych elektronów do gazu.
Dwa mechanizmy uruchamiania lampy fluorescencyjnej
1. Jedną z metod jest użycie rozrusznika i statecznika magnetycznego w celu zapewnienia przepływu prądu zmiennego do lampy. Włącznik rozrusznika jest wymagany do wstępnego podgrzania lampy, tak że do wyzwolenia produkcji elektronów z elektrod lampy wymagana jest znacznie mniejsza ilość napięcia. Statecznik służy do ograniczania ilości prądu przepływającego przez lampę. Bez rozrusznika i statecznika duża ilość prądu popłynęłaby bezpośrednio do lampy, co zmniejszyłoby opór lampy i ostatecznie nagrzało lampę i ją zniszczyło.
Świetlówka wykorzystująca statecznik magnetyczny i wyłącznik rozrusznika
Zastosowany włącznik rozrusznika to typowa żarówka składająca się z dwóch elektrod, tak że łuk elektryczny powstaje między nimi, gdy prąd przepływa przez żarówkę. Zastosowany statecznik to statecznik magnetyczny, który składa się z cewki transformatora. Gdy prąd przemienny przepływa przez cewkę, wytwarzane jest pole magnetyczne. Wraz ze wzrostem prądu rośnie pole magnetyczne, co ostatecznie przeciwdziała przepływowi prądu. W ten sposób prąd AC jest ograniczony.
Początkowo dla każdego półcyklu sygnału prądu przemiennego prąd przepływa przez statecznik (cewkę), wytwarzając wokół niego pole magnetyczne. Prąd ten podczas przechodzenia przez włókna lampy nagrzewa je powoli, aby spowodować produkcję wolnych elektronów. Gdy prąd przepływa przez żarnik do elektrod żarówki (używanej jako włącznik rozrusznika), między dwiema elektrodami żarówki powstaje łuk elektryczny. Ponieważ jedna z elektrod jest bimetalową taśmą, wygina się podczas nagrzewania i ostatecznie łuk jest całkowicie eliminowany, a ponieważ przez rozrusznik nie płynie prąd, działa jak otwarty przełącznik. Powoduje to załamanie się pola magnetycznego na cewce, w wyniku czego wytwarzane jest wysokie napięcie, które zapewnia wymagane wyzwalanie w celu podgrzania lampy, tak aby wytworzyć odpowiednią ilość wolnych elektronów poprzez gaz obojętny i ostatecznie lampa świeci.
6 powodów, dla których statecznik magnetyczny nie jest uważany za wygodny?
- Pobór mocy jest dość wysoki, około 55 W.
- Są duże i ciężkie
- Powodują migotanie, gdy pracują przy niższych częstotliwościach
- Nie trwają dłużej.
- Strata wynosi około 13 do 15 watów.
2. Używanie statecznika elektronicznego do uruchamiania lamp fluorescencyjnych
Stateczniki elektroniczne, w przeciwieństwie do stateczników magnetycznych, dostarczają do lampy prąd zmienny po zwiększeniu częstotliwości linii z około 50 Hz do 20 kHz.
Statecznik elektroniczny do uruchomienia lampy fluorescencyjnej
Typowy obwód statecznika elektronicznego składa się z przetwornika prądu przemiennego na prąd stały, składającego się z mostków i kondensatorów, które prostują sygnał prądu przemiennego na prąd stały i filtrują tętnienia prądu przemiennego w celu wytworzenia prądu stałego. To napięcie stałe jest następnie konwertowane na napięcie prostokątne prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości za pomocą zestawu przełączników. To napięcie napędza rezonansowy obwód zbiornika LC tak, aby wytworzyć filtrowany sinusoidalny sygnał prądu przemiennego, który jest doprowadzany do lampy. Gdy prąd przepływa przez lampę z dużą częstotliwością, działa ona jako rezystor tworzący równoległy obwód RC z obwodem zbiornika. Początkowo częstotliwość przełączania przełączników jest redukowana za pomocą obwodów sterujących, co powoduje wstępne nagrzanie lampy, co prowadzi do wzrostu napięcia na lampie. W końcu, gdy napięcie lampy wystarczająco wzrośnie, zapala się i zaczyna świecić. Istnieje układ wykrywania prądu, który może wykrywać natężenie prądu przepływającego przez lampę i odpowiednio dostosowywać częstotliwość przełączania.
6 powodów, dla których stateczniki elektroniczne są bardziej preferowane
- Mają niski pobór mocy, mniej niż 40W
- Strata jest znikoma
- Eliminowane jest migotanie
- Są lżejsze i bardziej pasują do miejsc
- Trwają dłużej
Typowe zastosowanie z lampą fluorescencyjną - automatyczne przełączanie światła
Oto przydatny obwód domowy dla Ciebie. Ten automatyczny system oświetlenia można zainstalować w domu, aby oświetlić pomieszczenie za pomocą świetlówek CFL lub świetlówek. Lampa włącza się automatycznie około godziny 18 i wyłącza rano. Tak więc ten obwód bez wyłącznika jest bardzo przydatny do oświetlania pomieszczeń w domu, nawet jeśli domowników nie ma w domu. Ogólnie rzecz biorąc, automatyczne światła oparte na LDR migoczą, gdy natężenie światła zmienia się o świcie lub zmierzchu. Dlatego CFL nie może być używany w takich obwodach. W automatycznych światłach sterowanych triakiem możliwa jest tylko żarówka, ponieważ migotanie może uszkodzić obwód wewnątrz świetlówki kompaktowej. Ten obwód przezwycięża wszystkie te wady i natychmiast włącza się / wyłącza, gdy zmienia się ustawiony poziom światła.
Jak to działa?
IC1 (NE555) to popularny układ scalony czasowy, który jest używany w obwodzie jako wyzwalacz Schmitta, aby uzyskać działanie bistabilne. Do włączania / wyłączania lampy służy ustawianie i resetowanie czynności układu scalonego. Wewnątrz układu scalonego znajdują się dwa komparatory. Komparator górnego progu wyzwala przy 2/3 Vcc, podczas gdy komparator dolnego wyzwalania przy 1/3 Vcc. Wejścia tych dwóch komparatorów są ze sobą powiązane i połączone na styku LDR i VR1. Zatem napięcie dostarczane przez LDR na wejścia zależy od natężenia światła.
LDR to rodzaj rezystora zmiennego, którego rezystancja zmienia się w zależności od natężenia padającego na niego światła. W ciemności LDR zapewnia bardzo wysoką rezystancję, sięgającą 10 megomów, ale zmniejsza się do 100 omów lub mniej w jasnym świetle. Dlatego LDR jest idealnym czujnikiem światła do automatycznych systemów oświetleniowych.
W ciągu dnia LDR ma mniejszy opór i prąd przepływa przez niego do wejść progowych (Pin6) i wyzwalających (pin2) układu scalonego. W rezultacie napięcie na wejściu progowym przekracza 2/3 Vcc, co resetuje wewnętrzny Flip-Flop, a wyjście pozostaje niskie. W tym samym czasie na wejściu wyzwalania uzyskuje się więcej niż 1 / 3Vcc. Oba te warunki utrzymują wyjście IC1 na niskim poziomie w ciągu dnia. Tranzystor sterownika przekaźnika jest podłączony do wyjścia układu IC1, dzięki czemu przekaźnik pozostaje pozbawiony zasilania w ciągu dnia.
Schemat obwodu automatycznego przełączania światła
O zachodzie słońca opór LDR wzrasta, a ilość przepływającego przez niego prądu ustaje. W rezultacie napięcie na wejściu komparatora progowego (pin6) spada poniżej 2 / 3Vcc, a napięcie na wejściu komparatora wyzwalania (pin2) poniżej 1 / 3Vcc. Oba te warunki powodują, że sygnał wyjściowy komparatorów staje się wysoki, co ustawia przerzutnik. Zmienia to wyjście IC1 na stan wysoki i wyzwalacze T1. Dioda LED wskazuje wysoką moc wyjściową IC1. Gdy T1 przewodzi, przekaźnik zasila i zamyka obwód lampy poprzez styki wspólne (Comm) i NO (normalnie otwarte) przekaźnika. Ten stan trwa do rana i układ scalony resetuje się, gdy LDR ponownie wystawia się na światło.
Kondensator C3 jest dodawany do podstawy T1 w celu czystego przełączania przekaźnika. Dioda D3 zabezpiecza T1 przed tylną e.m.f, gdy T1 się wyłączy.
Jak ustawić?
Zmontować obwód na wspólnej płytce drukowanej i umieścić w obudowie odpornej na wstrząsy. Puszka adaptera typu wtyczkowego jest dobrym wyborem, aby zamknąć transformator i obwód. Umieść urządzenie w miejscu, w którym światło słoneczne jest dostępne w ciągu dnia, najlepiej poza domem. Przed podłączeniem przekaźnika należy sprawdzić wyjście za pomocą wskaźnika LED. Dostosuj VR1, aby włączyć diodę LED przy określonym poziomie światła, powiedzmy o 18:00. Jeśli wszystko jest w porządku, podłącz przekaźnik i połączenia AC. Fazę i przewód neutralny można odbierać z uzwojenia pierwotnego transformatora. Weź przewód fazowy i neutralny i podłącz do oprawki żarówki. Możesz użyć dowolnej liczby lamp w zależności od prądu znamionowego styków przekaźnika. Światło z lampy nie powinno padać na LDR, więc odpowiednio ustaw lampę.
Uwaga : Po naładowaniu na stykach przekaźnika znajduje się 230 woltów. Dlatego nie dotykaj obwodu, gdy jest podłączony do sieci. Aby uniknąć porażenia, używaj dobrej osłony do styków przekaźnika.
Kredyt zdjęciowy:
