Τι είναι οι λαμπτήρες φθορισμού;
Οι λαμπτήρες φθορισμού είναι λαμπτήρες στους οποίους παράγεται φως ως αποτέλεσμα της ροής ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων μέσα σε ένα αέριο. Ένας τυπικός λαμπτήρας φθορισμού αποτελείται από ένα γυάλινο σωλήνα επικαλυμμένο με φωσφόρο και περιέχει ένα ζεύγος ηλεκτροδίων σε κάθε άκρο. Είναι γεμάτο με αδρανές αέριο συνήθως αργόν το οποίο δρα ως αγωγός και επίσης αποτελείται από υγρά υδραργύρου.
Λαμπτήρας φθορισμού
Πώς λειτουργεί ένας λαμπτήρας φθορισμού;
Καθώς παρέχεται ηλεκτρική ενέργεια στο σωλήνα μέσω των ηλεκτροδίων, το ρεύμα διέρχεται από τον αγωγό αερίου, με τη μορφή ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων και εξατμίζει τον υδράργυρο. Καθώς τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα αέρια άτομα του υδραργύρου, δίνουν ελεύθερα ηλεκτρόνια που πηδούν σε υψηλότερα επίπεδα και όταν πέσουν πίσω στο αρχικό τους επίπεδο, εκπέμπονται φωτόνια φωτός. Αυτή η ενέργεια που εκπέμπεται φως έχει τη μορφή υπεριώδους φωτός, η οποία δεν είναι ορατή στους ανθρώπους. Όταν αυτό το φως χτυπήσει τον επικαλυμμένο φωσφόρο στον σωλήνα, διεγείρει τα ηλεκτρόνια του φωσφόρου σε υψηλότερο επίπεδο και καθώς αυτά τα ηλεκτρόνια πέφτουν πίσω στο αρχικό τους επίπεδο, εκπέμπονται φωτόνια και αυτή η φωτεινή ενέργεια είναι τώρα σε μορφή ορατού φωτός.
Εκκίνηση λαμπτήρα φθορισμού
Σε λαμπτήρες φθορισμού το ρεύμα ρέει μέσω ενός αέριου αγωγού, αντί ενός αγωγού στερεάς κατάστασης όπου τα ηλεκτρόνια ρέουν απλώς από αρνητικό άκρο στο θετικό άκρο. Πρέπει να υπάρχει αφθονία ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων για να επιτρέπεται η ροή φορτίου μέσω του αερίου. Κανονικά υπάρχουν πολύ λίγα ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιόντα στο αέριο. Για το λόγο αυτό απαιτείται ένας ειδικός μηχανισμός εκκίνησης για την εισαγωγή περισσότερων ελεύθερων ηλεκτρονίων στο αέριο.
Δύο μηχανισμοί εκκίνησης για λαμπτήρα φθορισμού
1. Μία από τις μεθόδους είναι η χρήση ενός διακόπτη εκκίνησης και ενός μαγνητικού έρματος για την παροχή της ροής εναλλασσόμενου ρεύματος στη λάμπα. Ο διακόπτης εκκίνησης απαιτείται για την προθέρμανση της λάμπας έτσι ώστε να απαιτείται πολύ μικρότερη ποσότητα τάσης για την ενεργοποίηση της παραγωγής ηλεκτρονίων από τα ηλεκτρόδια της λάμπας. Το έρμα χρησιμοποιείται για τον περιορισμό της ποσότητας ρεύματος που ρέει μέσω του λαμπτήρα. Χωρίς διακόπτη εκκίνησης και έρμα, μια υψηλή ποσότητα ρεύματος θα ρέει απευθείας στη λάμπα, η οποία θα μειώσει την αντίσταση της λάμπας και τελικά θα θερμαίνει τη λάμπα και θα την καταστρέψει.
Λαμπτήρας φθορισμού με μαγνητικό έρμα και διακόπτη εκκίνησης
Ο χρησιμοποιούμενος διακόπτης εκκίνησης είναι ένας τυπικός λαμπτήρας που αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια έτσι ώστε να σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό τόξο μεταξύ τους καθώς το ρεύμα ρέει μέσω του λαμπτήρα. Το έρμα που χρησιμοποιείται είναι μαγνητικό έρμα που αποτελείται από πηνίο μετασχηματιστή. Καθώς το ρεύμα AC περνά μέσα από το πηνίο, παράγεται μαγνητικό πεδίο. Καθώς το ρεύμα αυξάνεται, το μαγνητικό πεδίο αυξάνεται και αυτό τελικά αντιτίθεται στη ροή του ρεύματος. Έτσι, το ρεύμα AC είναι περιορισμένο.
Αρχικά για κάθε μισό κύκλο του σήματος AC, το ρεύμα ρέει μέσω του έρματος (πηνίο), αναπτύσσοντας ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από αυτό. Αυτό το ρεύμα ενώ διέρχεται από τα νήματα του σωλήνα τα θερμαίνει αργά έτσι ώστε να προκαλέσει παραγωγή ελεύθερων ηλεκτρονίων. Καθώς το ρεύμα διέρχεται από το νήμα στα ηλεκτρόδια του λαμπτήρα (χρησιμοποιείται ως διακόπτης εκκίνησης), σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό τόξο μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων του λαμπτήρα. Καθώς ένα από τα ηλεκτρόδια είναι μια διμεταλλική λωρίδα, λυγίζει καθώς θερμαίνεται και τελικά το τόξο εξαλείφεται εντελώς και καθώς κανένα ρεύμα δεν ρέει μέσω της μίζας ενεργεί ως ανοιχτός διακόπτης. Αυτό προκαλεί κατάρρευση στο μαγνητικό πεδίο κατά μήκος του πηνίου και ως αποτέλεσμα παράγεται μια υψηλή τάση που παρέχει την απαιτούμενη ενεργοποίηση για τη θέρμανση της λάμπας έτσι ώστε να παράγει την επαρκή ποσότητα ελεύθερων ηλεκτρονίων μέσω του αδρανούς αερίου και τελικά να ανάβει η λάμπα.
6 λόγοι για τους οποίους το μαγνητικό έρμα δεν θεωρείται βολικό;
- Η κατανάλωση ισχύος είναι αρκετά υψηλή, περίπου 55 Watt.
- Είναι μεγάλα και βαριά
- Προκαλούν τρεμόπαιγμα καθώς λειτουργούν σε χαμηλότερες συχνότητες
- Δεν διαρκούν περισσότερο.
- Η απώλεια είναι περίπου 13 έως 15 Watt.
2. Χρησιμοποιώντας το ηλεκτρονικό έρμα για την εκκίνηση των λαμπτήρων φθορισμού
Τα ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά πηνία, σε αντίθεση με το μαγνητικό έρμα, παρέχουν το ρεύμα AC στη λάμπα μετά την αύξηση της συχνότητας γραμμής από περίπου 50 Hz σε 20KHz.
Ηλεκτρονικό έρμα για εκκίνηση λαμπτήρα φθορισμού
Ένα τυπικό ηλεκτρονικό κύκλωμα έρματος αποτελείται από έναν μετατροπέα AC σε DC που αποτελείται από γέφυρες και πυκνωτές που διορθώνουν το σήμα AC σε DC και φιλτράρουν τους κυματισμούς AC για να παράγουν ισχύ DC. Αυτή η τάση DC μετατρέπεται στη συνέχεια σε τάση τετραγωνικού κύματος εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής συχνότητας χρησιμοποιώντας ένα σύνολο διακοπτών. Αυτή η τάση οδηγεί ένα συντονισμένο κύκλωμα δεξαμενής LC έτσι ώστε να παράγει ένα φιλτραρισμένο ημιτονοειδές σήμα AC που εφαρμόζεται στη λάμπα. Καθώς το ρεύμα διέρχεται από τη λάμπα σε υψηλή συχνότητα, λειτουργεί ως αντίσταση που σχηματίζει ένα παράλληλο κύκλωμα RC με το κύκλωμα δεξαμενής. Αρχικά η συχνότητα μεταγωγής των διακοπτών μειώνεται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα ελέγχου, προκαλώντας την προθέρμανση της λάμπας, οδηγώντας σε αύξηση της τάσης κατά μήκος της λάμπας. Τελικά καθώς η τάση του λαμπτήρα αυξάνεται αρκετά, ανάβει και αρχίζει να ανάβει. Υπάρχει μια διάταξη ανίχνευσης ρεύματος που μπορεί να ανιχνεύσει την ποσότητα ρεύματος μέσω της λάμπας και να προσαρμόσει ανάλογα τη συχνότητα μεταγωγής.
6 Λόγοι για τους οποίους τα ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά πηνία προτιμώνται περισσότερο
- Έχουν χαμηλή κατανάλωση ισχύος, μικρότερη από 40W
- Η απώλεια είναι αμελητέα
- Το τρεμόπαιγμα εξαλείφεται
- Είναι ελαφρύτερα και χωράνε περισσότερο σε μέρη
- Διαρκούν περισσότερο
Μια τυπική εφαρμογή που περιλαμβάνει ένα λαμπτήρα φθορισμού - ένα αυτόματο φως μεταγωγής
Εδώ είναι ένα χρήσιμο κύκλωμα σπιτιού για εσάς. Αυτό το αυτόματο σύστημα φωτισμού μπορεί να εγκατασταθεί στο σπίτι σας για να φωτίσει τις εγκαταστάσεις χρησιμοποιώντας CFL ή λαμπτήρα φθορισμού. Η λυχνία ανάβει αυτόματα περίπου στις 18:00 και σβήνει το πρωί. Έτσι, αυτό το κύκλωμα χωρίς διακόπτη είναι εξαιρετικά χρήσιμο για το φωτισμό των χώρων του σπιτιού ακόμα και αν οι τρόφιμοι δεν είναι στο σπίτι. Γενικά, τα αυτόματα φώτα που βασίζονται στο LDR τρεμοπαίζουν όταν η ένταση του φωτός αλλάζει την αυγή ή το σούρουπο. Έτσι το CFL δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τέτοια κυκλώματα. Στα αυτόματα ελεγχόμενα Triac φώτα είναι δυνατή μόνο ο λαμπτήρας πυρακτώσεως, καθώς το τρεμόπαιγμα μπορεί να προκαλέσει ζημιά στο κύκλωμα μέσα στο CFL. Αυτό το κύκλωμα ξεπερνά όλα αυτά τα μειονεκτήματα και ενεργοποιείται / απενεργοποιείται αμέσως όταν αλλάζει η προκαθορισμένη στάθμη φωτισμού.
Πως δουλεύει?
Το IC1 (NE555) είναι το δημοφιλές χρονόμετρο IC που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα ως σκανδάλη Schmitt για να πάρει μια μπιστατή δράση. Οι δραστηριότητες ρύθμισης και επαναφοράς του IC χρησιμοποιούνται για την ενεργοποίηση / απενεργοποίηση της λυχνίας. Μέσα στο IC υπάρχουν δύο συγκριτές. Το συγκριτικό άνω ορίου ταξιδεύει στα 2/3 Vcc ενώ το χαμηλότερο συγκριτικό σκανδάλης ταξιδεύει στα 1/3 Vcc. Οι είσοδοι αυτών των δύο συγκριτών συνδέονται μεταξύ τους και συνδέονται στη διασταύρωση των LDR και VR1. Έτσι, η τάση που παρέχεται από το LDR στις εισόδους εξαρτάται από την ένταση του φωτός.
Το LDR είναι ένα είδος μεταβλητής αντίστασης και η αντίστασή του ποικίλλει ανάλογα με την ένταση του φωτός που πέφτει πάνω του. Στο σκοτάδι, το LDR προσφέρει πολύ υψηλή αντίσταση έως και 10 Meg Ohm, αλλά μειώνεται σε 100 Ohms ή λιγότερο σε έντονο φως. Έτσι, το LDR είναι ένας ιδανικός αισθητήρας φωτός για αυτόματα συστήματα φωτισμού.
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το LDR έχει λιγότερη αντίσταση και το ρεύμα ρέει μέσα από το κατώφλι (Pin6) και τις εισόδους σκανδάλης (pin2) του IC. Ως αποτέλεσμα, η τάση στην είσοδο κατωφλίου υπερβαίνει τα 2/3 Vcc, η οποία επαναφέρει το εσωτερικό Flip-Flop και η έξοδος παραμένει χαμηλή. Ταυτόχρονα, η είσοδος σκανδάλης λαμβάνει περισσότερα από 1 / 3Vcc. Και οι δύο συνθήκες διατηρούν την έξοδο του IC1 χαμηλή κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το τρανζίστορ προγράμματος οδήγησης ρελέ συνδέεται στην έξοδο του IC1 έτσι ώστε το ρελέ να παραμένει απενεργοποιημένο κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Διάγραμμα κυκλώματος φωτισμού αυτόματης εναλλαγής
Κατά το ηλιοβασίλεμα, η αντίσταση του LDR αυξάνεται και η ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω αυτού παύει. Ως αποτέλεσμα αυτού, η τάση στην είσοδο του συγκριτικού κατωφλίου (pin6) πέφτει κάτω από τα 2 / 3Vcc και η τάση στην είσοδο του συγκριτή σκανδάλης (pin2) μικρότερη από 1 / 3Vcc. Και οι δύο αυτές συνθήκες προκαλούν την έξοδο των συγκριτών να ανεβεί ψηλά, γεγονός που ρυθμίζει το Flip-Flop. Αυτό αλλάζει την έξοδο του IC1 σε υψηλή κατάσταση και ενεργοποιητές T1. Το LED υποδεικνύει την υψηλή απόδοση του IC1. Όταν το T1 διεξάγει, το ρελέ ενεργοποιεί και ολοκληρώνει το κύκλωμα της λυχνίας μέσω των κοινών επαφών (Comm) και NO (Normally Open) του ρελέ. Αυτή η κατάσταση συνεχίζεται μέχρι το πρωί και το IC επαναφέρεται όταν το LDR εκτίθεται ξανά στο φως.
Ο πυκνωτής C3 προστίθεται στη βάση του T1 για την καθαρή εναλλαγή του ρελέ. Η δίοδος D3 προστατεύει το T1 από το πίσω e.m.f όταν το T1 απενεργοποιείται.
Πώς να ρυθμίσετε;
Συναρμολογήστε το κύκλωμα σε ένα κοινό PCB και εσωκλείστε σε θήκη από κραδασμούς. Ένα κουτί προσαρμογέα τύπου plug in είναι μια καλή επιλογή για να περικλείσετε τον μετασχηματιστή και το κύκλωμα. Τοποθετήστε τη μονάδα όπου υπάρχει ηλιακό φως κατά τη διάρκεια της ημέρας κατά προτίμηση έξω από το σπίτι. Πριν συνδέσετε το ρελέ, ελέγξτε την έξοδο χρησιμοποιώντας την ένδειξη LED. Ρυθμίστε το VR1 για να ανάψετε το LED σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο φωτισμού, ας πούμε στις 6 μ.μ. Εάν είναι εντάξει, συνδέστε το Relay και τις συνδέσεις AC. Η φάση και το ουδέτερο μπορούν να κτυπηθούν από το πρωτεύον του μετασχηματιστή. Ακολουθήστε τα καλώδια φάσης και ουδέτερης σύνδεσης και συνδέστε τη με τη βάση λαμπτήρα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιονδήποτε αριθμό λαμπτήρων ανάλογα με την τρέχουσα βαθμολογία των επαφών ρελέ. Το φως από τη λάμπα δεν πρέπει να πέφτει στο LDR, ώστε να τοποθετήσετε τη λάμπα ανάλογα.
Προσοχή : Υπάρχουν 230 Volts στις επαφές του ρελέ όταν φορτίζονται. Επομένως, μην αγγίζετε το κύκλωμα όταν είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο. Χρησιμοποιήστε καλό μανίκι για τις επαφές ρελέ για να αποφύγετε σοκ.
Δικαιώματα φωτογραφίας:
