Što su fluorescentne svjetiljke?
Fluorescentne svjetiljke su svjetiljke u kojima se svjetlost stvara kao rezultat protoka slobodnih elektrona i iona unutar plina. Tipična fluorescentna svjetiljka sastoji se od staklene cijevi presvučene fosforom i sadrži po par elektroda na svakom kraju. Ispunjen je inertnim plinom, tipično argonom koji djeluje kao vodič, a također se sastoji od žive tekućine.
Fluorescentna lampa
Kako djeluje fluorescentna svjetiljka?
Kako se električna energija dovodi do cijevi kroz elektrode, struja prolazi kroz provodnik plina, u obliku slobodnih elektrona i iona, te isparava živu. Dok se elektroni sudaraju s plinovitim atomima žive, oni odaju slobodne elektrone koji skaču na više razine, a kad padnu natrag na prvobitnu razinu, emitiraju se fotoni svjetlosti. Ova emitirana svjetlosna energija je u obliku ultraljubičastog svjetla, što ljudima nije vidljivo. Kad ovo svjetlo udari u fosfor obložen na cijevi, pobuđuje elektrone fosfora na višu razinu i kako se ti elektroni vraćaju na izvornu razinu, fotoni se emitiraju i ta svjetlosna energija je sada u obliku vidljive svjetlosti.
Pokretanje fluorescentne svjetiljke
U fluorescentnim žaruljama struja teče kroz plinoviti vodič, umjesto kroz čvrsti vodič, gdje elektroni jednostavno teku s negativnog na pozitivni kraj. Potrebno je obilje slobodnih elektrona i iona kako bi omogućili protok naboja kroz plin. U plinu je obično vrlo malo slobodnih elektrona i iona. Iz tog je razloga potreban poseban mehanizam za pokretanje da bi se u plin uvelo više slobodnih elektrona.
Dva mehanizma za pokretanje fluorescentne svjetiljke
1. Jedna od metoda je upotreba sklopke za pokretanje i magnetske prigušnice za osiguravanje protoka izmjenične struje u svjetiljku. Prekidač za pokretanje potreban je za prethodno zagrijavanje žarulje tako da je potrebna znatno manja količina napona kako bi se pokrenula proizvodnja elektrona iz elektroda žarulje. Prigušnica se koristi za ograničavanje količine struje koja prolazi kroz svjetiljku. Bez prekidača za starter i prigušnice, velika količina struje tekla bi izravno na svjetiljku, što bi smanjilo otpor žarulje i na kraju zagrijalo žarulju i uništilo je.
Fluorescentna svjetiljka koja koristi magnetsku prigušnicu i prekidač za starter
Upotrijebljena sklopka za pokretanje tipična je žarulja koja se sastoji od dvije elektrode tako da između njih nastaje električni luk dok struja prolazi kroz žarulju. Upotrijebljena prigušnica je magnetna prigušnica koja se sastoji od zavojnice transformatora. Kako izmjenična struja prolazi kroz zavojnicu, stvara se magnetsko polje. Kako se struja povećava, magnetsko polje se povećava i to se na kraju suprotstavlja protoku struje. Stoga je izmjenična struja ograničena.
U početku za svaki poluciklus izmjeničnog signala struja prolazi kroz prigušnicu (zavojnicu), razvijajući oko sebe magnetsko polje. Ova struja dok prolazi kroz niti cijevi polako ih zagrijava tako da uzrokuje stvaranje slobodnih elektrona. Kako struja prolazi kroz nit do elektroda žarulje (koristi se kao prekidač za starter), između dvije elektrode žarulje nastaje električni luk. Kako je jedna od elektroda bimetalna traka, ona se savija kad se zagrije i na kraju se luk potpuno eliminira, a kako kroz pokretač ne prolazi struja, djeluje kao otvoreni prekidač. To uzrokuje kolaps u magnetskom polju preko zavojnice i kao rezultat toga nastaje visoki napon koji osigurava potreban okidač za zagrijavanje žarulje kako bi se proizvela odgovarajuća količina slobodnih elektrona kroz inertni plin i na kraju žarulja svijetli.
6 razloga zašto se magnetna prigušnica ne smatra prikladnom?
- Potrošnja energije je prilično velika, oko 55 W.
- Velike su i teške
- Oni uzrokuju treperenje dok rade na nižim frekvencijama
- Ne traju duže.
- Gubitak je oko 13 do 15 vata.
2. Korištenje elektroničke prigušnice za pokretanje fluorescentnih svjetiljki
Elektroničke prigušnice, za razliku od magnetske prigušnice, pružaju izmjeničnu struju žarulji nakon povećanja mrežne frekvencije s oko 50 Hz na 20KHz.
Elektronički prigušnik za pokretanje fluorescentne žarulje
Tipični elektronički prigušnički krug sastoji se od pretvarača izmjeničnog u istosmjerni tok koji se sastoji od mostova i kondenzatora koji ispravljaju izmjenični signal u istosmjerni i filtriraju mreškanje izmjeničnog napona za proizvodnju istosmjerne energije. Taj se istosmjerni napon pretvara u visokofrekventni izmjenični napon kvadratnog vala pomoću skupa prekidača. Ovaj napon pokreće rezonantni krug LC spremnika tako da proizvodi filtrirani sinusoidalni izmjenični signal koji se primjenjuje na svjetiljku. Kako struja prolazi kroz žarulju na visokoj frekvenciji, ona djeluje kao otpornik koji tvori paralelni RC krug s krugom spremnika. U početku se frekvencija uključivanja sklopki smanjuje pomoću upravljačkog kruga, što dovodi do predgrijavanja žarulje, što dovodi do povećanja napona na svjetiljci. Na kraju, dok se napon žarulje dovoljno poveća, ona se zapali i počinje svijetliti. Postoji trenutni uređaj za senziranje koji može osjetiti količinu struje kroz žarulju i u skladu s tim prilagoditi frekvenciju uključivanja.
6 razloga zašto su elektroničke prigušnice više preferirane
- Imaju malu potrošnju energije, manju od 40 W
- Gubitak je zanemariv
- Treperenje se uklanja
- Lakši su i više se uklapaju u mjesta
- Traju duže
Tipična aplikacija koja uključuje fluorescentnu žarulju - automatsko uključivanje svjetla
Evo korisnog kućnog kruga za vas. Ovaj automatski sustav osvjetljenja može se instalirati u vašem domu za osvjetljavanje prostorija pomoću CFL ili fluorescentne svjetiljke. Žarulja se automatski uključuje oko 18 sati, a ujutro se gasi. Dakle, ovaj je bežični krug vrlo koristan za osvjetljavanje prostorija kuće čak i ako zatvorenici nisu kod kuće. Općenito automatska svjetla temeljena na LDR-u trepere kad se intenzitet svjetlosti promijeni u zoru ili sumrak. Dakle, CFL se ne može koristiti u takvim krugovima. U automatskim svjetlima kojima upravlja Triac moguća je samo žarulja sa žarnom niti, jer treperenje može oštetiti krug unutar CFL-a. Ovaj krug prevladava sve takve nedostatke i trenutno se uključuje / isključuje kada se promijeni unaprijed postavljena razina svjetlosti.
Kako radi?
IC1 (NE555) je popularni IC timer koji se u krugu koristi kao Schmittov okidač za bistabilno djelovanje. Aktivnosti postavljanja i resetiranja IC koriste se za uključivanje / isključivanje žarulje. Unutar IC nalaze se dvije usporedbe. Komparator gornjeg praga se aktivira na 2/3 Vcc, dok se donji usporedivač okidača okreće na 1/3 Vcc. Ulazi ove dvije usporednice povezani su i povezani na spoju LDR-a i VR1. Stoga napon koji LDR daje na ulaze ovisi o jačini svjetlosti.
LDR je vrsta promjenjivog otpora i njegov otpor varira ovisno o intenzitetu svjetlosti koja pada na njega. U mraku LDR nudi vrlo visok otpor čak 10 Meg Ohma, ali se pri jakom svjetlu smanjuje na 100 Ohma ili manje. Dakle, LDR je idealan svjetlosni senzor za automatske sustave osvjetljenja.
Tijekom dana LDR ima manji otpor i struja kroz njega teče do praga (Pin6) i ulaza okidača (pin2) IC-a. Kao rezultat, napon na ulaznom pragu prelazi 2/3 Vcc što resetira unutarnji flip-flop, a izlaz ostaje nizak. Istodobno, ulaz okidača dobiva više od 1 / 3Vcc. Oba uvjeta održavaju izlaz IC1 niskim tijekom dana. Tranzistor pokretača releja spojen je na izlaz IC1 tako da relej ostaje pod naponom tijekom dana.
Dijagram sklopa automatskog prebacivanja
Pri zalasku sunca, otpor LDR-a se povećava i količina struje koja kroz njega teče prestaje. Kao rezultat toga, napon na ulazu za usporedbu praga (pin6) pada ispod 2 / 3Vcc, a napon na ulazu usporedbe okidača (pin2) manji od 1 / 3Vcc. Oba ova uvjeta dovode do toga da izlaz komparatora ide visoko što postavlja flip-flop. To mijenja izlaz IC1 u visoko stanje i okidači T1. LED ukazuje na visoku izlaznu vrijednost IC1. Kada T1 provodi, relej napaja i završava krug žarulje kroz zajednički (Comm) i NO (normalno otvoreni) kontakte releja. To se stanje nastavlja do jutra i IC se resetira kad se LDR ponovno izloži svjetlu.
Kondenzator C3 dodaje se na bazu T1 za čisto prebacivanje releja. Dioda D3 štiti T1 od leđa kad se T1 isključi.
Kako postaviti?
Sastavite sklop na zajedničkoj PCB i zatvorite ga u kućište otporno na udarce. Priključna pretvaračka kutija dobar je izbor za zatvaranje transformatora i kruga. Postavite jedinicu tamo gdje je sunčeva svjetlost dostupna danju, po mogućnosti izvan kuće. Prije spajanja releja, provjerite izlaz pomoću LED indikatora. Podesite VR1 da biste uključili LED na određenoj razini svjetla, recimo u 18 sati. Ako je u redu, spojite relej i AC napon. Faza i nula mogu se odvojiti od primarnog transformatora. Uzmite fazne i neutralne žice i spojite na držač žarulje. Možete koristiti bilo koji broj žarulja, ovisno o trenutnoj ocjeni kontakata releja. Svjetlost svjetiljke ne bi trebala padati na LDR, zato postavite lampu u skladu s tim.
Oprez : U kontaktima releja je 230 V kad se puni. Zato ne dodirujte strujni krug kad je spojen na električnu mrežu. Upotrijebite dobru čahuru za kontakte releja kako biste izbjegli šok.
Foto:
