Què són les làmpades fluorescents?
Les làmpades fluorescents són làmpades en què es produeix llum com a resultat del flux d’electrons i ions lliures dins d’un gas. Una làmpada fluorescent típica consisteix en un tub de vidre recobert de fòsfor i que conté un parell d’elèctrodes a cada extrem. S'omple amb un gas inert típicament argó que actua com a conductor i també està format per líquid de mercuri.
Llum fluorescent
Com funciona una làmpada fluorescent?
A mesura que l’electricitat es subministra al tub a través dels elèctrodes, el corrent passa pel conductor de gas, en forma d’electrons i ions lliures i vaporitza el mercuri. A mesura que els electrons xoquen amb els àtoms gasosos del mercuri, regalen electrons lliures que salten a nivells més alts i quan tornen al seu nivell original s’emeten fotons de llum. Aquesta energia lluminosa emesa té la forma de llum ultraviolada, que no és visible per als humans. Quan aquesta llum impacta contra el fòsfor recobert al tub, excita els electrons del fòsfor a un nivell superior i, a mesura que aquests electrons tornen al seu nivell original, s’emeten fotons i aquesta energia lumínica es troba ara en forma de llum visible.
Iniciant una làmpada fluorescent
A les làmpades fluorescents el corrent flueix a través d’un conductor gasós, en lloc d’un conductor d’estat sòlid on els electrons simplement flueixen des de l’extrem negatiu fins a l’extrem positiu. Cal que hi hagi una gran quantitat d’electrons i ions lliures per permetre el flux de càrrega a través del gas. Normalment, hi ha molt pocs electrons i ions lliures al gas. Per aquest motiu, cal un mecanisme especial d’arrencada per introduir més electrons lliures al gas.
Dos mecanismes d'arrencada per a una làmpada fluorescent
1. Un dels mètodes és utilitzar un interruptor d’arrencada i un llast magnètic per proporcionar el flux de corrent altern a la llum. L'interruptor d'arrencada és necessari per preescalfar la làmpada de manera que es requereix una quantitat de tensió considerable inferior per provocar la producció d'electrons a partir dels elèctrodes de la làmpada. El llast s’utilitza per limitar la quantitat de corrent que circula per la llum. Sense un interruptor d’arrencada i llast, una gran quantitat de corrent fluiria directament a la llum, cosa que reduiria la resistència de la làmpada i, finalment, escalfaria la llum i la destruiria.
Llum fluorescent amb llast magnètic i interruptor d’arrencada
L'interruptor d'arrencada utilitzat és una bombeta típica que consta de dos elèctrodes de manera que es forma un arc elèctric entre ells mentre el corrent flueix a través de la bombeta. El llast utilitzat és un llast magnètic que consisteix en una bobina de transformador. A mesura que el corrent altern passa per la bobina, es produeix un camp magnètic. A mesura que augmenta el corrent, el camp magnètic augmenta i finalment s’oposa al flux de corrent. Per tant, el corrent altern és limitat.
Inicialment, per a cada mig cicle del senyal de corrent altern, el corrent flueix a través del llast (bobina), desenvolupant un camp magnètic al seu voltant. Aquest corrent mentre travessa els filaments del tub els escalfa lentament per provocar la producció d’electrons lliures. A mesura que el corrent passa pel filament fins als elèctrodes de la bombeta (que s’utilitza com a interruptor d’arrencada), es forma un arc elèctric entre els dos elèctrodes de la bombeta. Com que un dels elèctrodes és una banda bimetàl·lica, es doblega a mesura que s’escalfa i, finalment, l’arc s’elimina completament i, com que no hi circula corrent a l’arrencador, actua com a interruptor obert. Això provoca un col·lapse del camp magnètic a través de la bobina i, com a resultat, es produeix una alta tensió que proporciona el desencadenament necessari per escalfar la làmpada de manera que es produeixi la quantitat adequada d’electrons lliures a través del gas inert i, finalment, la llum s’encengui.
6 Raons per les quals el llast magnètic no es considera convenient?
- El consum d'energia és força elevat, uns 55 watts.
- Són grans i pesats
- Provoquen parpelleig quan funcionen a freqüències més baixes
- No duren més.
- La pèrdua és d’uns 13 a 15 watts.
2. Feu servir llast electrònic per engegar les làmpades fluorescents
Els balasts electrònics, a diferència del llast magnètic, proporcionen el corrent altern a la làmpada després d’augmentar la freqüència de línia d’uns 50 Hz a 20 KHz.
Ballast electrònic per engegar un llum fluorescent
Un circuit de balast electrònic típic consisteix en un convertidor de CA a CC que comprèn ponts i condensadors que rectifiquen el senyal de CA a CC i filtren les ondulacions de CA per produir energia de CC. Aquest voltatge continu es converteix en voltatge d’ona quadrada de CA d’alta freqüència mitjançant un conjunt d’interruptors. Aquesta tensió condueix un circuit de tanc LC ressonant per produir un senyal de CA sinusoidal filtrat que s'aplica a la làmpada. Quan el corrent passa a través de la làmpada a alta freqüència, actua com una resistència formant un circuit RC paral·lel amb el circuit del tanc. Inicialment, la freqüència de commutació dels interruptors es redueix mitjançant un circuit de control, cosa que provoca que la làmpada es precalenti, cosa que provoca un augment del voltatge a través de la làmpada. Finalment, a mesura que el voltatge de la làmpada augmenta prou, s’encén i comença a brillar. Hi ha una disposició de detecció de corrent que pot detectar la quantitat de corrent a través de la llum i, en conseqüència, ajustar la freqüència de commutació.
6 Raons per les quals es prefereixen més els llasts electrònics
- Tenen un consum d’energia baix, inferior als 40W
- La pèrdua és insignificant
- El parpelleig s’elimina
- Són més lleugers i s’adapten més als llocs
- Duren més
Una aplicació típica que inclou una làmpada fluorescent: una llum de commutació automàtica
Aquí teniu un circuit útil per a vosaltres. Aquest sistema d’il·luminació automàtica es pot instal·lar a casa seva per il·luminar els locals mitjançant làmpades fluorescents o fluorescents. El llum s’encén automàticament cap a les 6 de la tarda i s’apaga al matí. Per tant, aquest circuit sense commutador és molt útil per il·luminar els locals de la casa, fins i tot si els interns no són a casa. Generalment, els llums automàtics basats en LDR parpellegen quan la intensitat de la llum canvia a l'alba o al vespre. Per tant, CFL no es pot utilitzar en aquests circuits. Als llums automàtics controlats per Triac, només és possible la bombeta incandescent, ja que el parpelleig pot danyar el circuit a l'interior de la CFL. Aquest circuit supera tots aquests inconvenients i s'activa / desactiva a l'instant quan canvia el nivell de llum predeterminat.
Com funciona?
IC1 (NE555) és el popular temporitzador IC que s'utilitza al circuit com a disparador Schmitt per obtenir una acció bistable. Les activitats de configuració i restabliment de l’IC s’utilitzen per encendre / apagar la llum. Dins de l’IC hi ha dos comparadors. El comparador de llindar superior dispara a 2/3 Vcc, mentre que el comparador de llançament inferior dispara a 1/3 Vcc. Les entrades d’aquests dos comparadors estan lligades entre elles i connectades a la unió del LDR i el VR1. Així, la tensió que proporciona la LDR a les entrades depèn de la intensitat de la llum.
LDR és un tipus de resistència variable i la seva resistència varia en funció de la intensitat de la llum que hi cau. En la foscor, LDR ofereix una resistència molt alta fins a 10 Meg Ohm, però es redueix a 100 Ohms o menys amb llum brillant. Així doncs, LDR és un sensor de llum ideal per a sistemes d’il·luminació automàtica.
Durant el dia, el LDR té menys resistència i el corrent el travessa fins al llindar (Pin6) i les entrades de disparador (pin2) de IC. Com a resultat, la tensió a l’entrada llindar supera els 2/3 Vcc, la qual cosa restableix el Flip-Flop intern i la sortida continua sent baixa. Al mateix temps, l’entrada del disparador obté més d’1 / 3Vcc. Ambdues condicions mantenen baixa la sortida d'IC1 durant el dia. El transistor del controlador del relé està connectat a la sortida de l'IC1 de manera que el relé es manté desactivat durant el dia.
Esquema de circuits de llum de commutació automàtica
A la posta de sol, la resistència de LDR augmenta i la quantitat de corrent que hi circula cessa. Com a resultat d'això, el voltatge a l'entrada del comparador de llindars (pin6) baixa per sota de 2 / 3Vcc i el voltatge a l'entrada de comparador de disparador (pin2) inferior a 1 / 3Vcc. Ambdues condicions fan que la sortida dels comparadors augmenti, cosa que defineix el Flip-Flop. Això canvia la sortida d'IC1 a activadors d'estat alt i T1. El LED indica l’alta sortida d’IC1. Quan es condueix T1, el relé s’energia i completa el circuit de la làmpada a través dels contactes comuns (Comm) i NO (normalment oberts) del relé. Aquest estat continua fins al matí i el CI es reinicia quan el LDR torna a exposar-se a la llum.
El condensador C3 s’afegeix a la base de T1 per a la commutació neta del relé. El díode D3 protegeix T1 de l’emf posterior quan T1 s’apaga.
Com configurar?
Muntar el circuit en un PCB comú i tancar-lo en una funda a prova de cops. Una caixa adaptadora tipus endoll és una bona opció per incloure el transformador i el circuit. Col·loqueu la unitat on hi hagi llum solar durant el dia, preferiblement fora de casa. Abans de connectar el relé, comproveu la sortida mitjançant l'indicador LED. Ajusteu VR1 per encendre el LED a un nivell de llum concret, per exemple, a les 18:00. Si està bé, connecteu el relé i les connexions de CA. La fase i el neutre es poden aprofitar des del primari del transformador. Agafeu els cables de fase i neutres i connecteu-los a un portal de bombetes. Podeu utilitzar qualsevol nombre de làmpades en funció de la qualificació actual dels contactes del relé. La llum del llum no hauria de caure sobre el LDR, de manera que col·loqueu el llum en conseqüència.
Precaució : Hi ha 230 volts als contactes del relé quan es carrega. Així que no toqueu el circuit quan estigui connectat a la xarxa elèctrica. Utilitzeu una bona màniga per als contactes del relé per evitar xocs.
Crèdit fotogràfic:
