Was sind Leuchtstofflampen?

Leuchtstofflampen sind Lampen, bei denen Licht durch den Fluss freier Elektronen und Ionen in einem Gas erzeugt wird. Eine typische Leuchtstofflampe besteht aus einer mit Leuchtstoff beschichteten Glasröhre, die an jedem Ende ein Elektrodenpaar enthält. Es ist mit einem Inertgas gefüllt, das typischerweise Argon ist und als Leiter fungiert und ebenfalls aus Quecksilberflüssigkeit besteht.

Leuchtstofflampe

Wie funktioniert eine Leuchtstofflampe?

Wenn der Röhre über die Elektroden Elektrizität zugeführt wird, fließt der Strom in Form von freien Elektronen und Ionen durch den Gasleiter und verdampft das Quecksilber. Wenn die Elektronen mit den gasförmigen Atomen des Quecksilbers kollidieren, geben sie freie Elektronen ab, die auf höhere Ebenen springen, und wenn sie auf ihre ursprüngliche Ebene zurückfallen, werden Lichtphotonen emittiert. Diese emittierte Lichtenergie liegt in Form von ultraviolettem Licht vor, das für den Menschen nicht sichtbar ist. Wenn dieses Licht auf den auf der Röhre beschichteten Leuchtstoff trifft, regt es die Leuchtstoffelektronen auf ein höheres Niveau an, und wenn diese Elektronen auf ihr ursprüngliches Niveau zurückfallen, werden Photonen emittiert und diese Lichtenergie liegt nun in Form von sichtbarem Licht vor.

Starten einer Leuchtstofflampe

Bei Leuchtstofflampen fließt der Strom durch einen gasförmigen Leiter anstelle eines Festkörperleiters, in dem Elektronen einfach vom negativen zum positiven Ende fließen. Es muss eine Fülle von freien Elektronen und Ionen vorhanden sein, damit die Ladung durch das Gas fließen kann. Normalerweise befinden sich nur sehr wenige freie Elektronen und Ionen im Gas. Aus diesem Grund wird ein spezieller Startmechanismus benötigt, um mehr freie Elektronen in das Gas einzuführen.

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Zwei Startmechanismen für eine Leuchtstofflampe

1. Eine der Methoden ist die Verwendung eines Starterschalters und eines magnetischen Vorschaltgeräts, um den Wechselstromfluss zur Lampe bereitzustellen. Der Starterschalter ist erforderlich, um die Lampe vorzuwärmen, so dass erheblich weniger Spannung erforderlich ist, um die Erzeugung von Elektronen aus den Elektroden der Lampe auszulösen. Das Vorschaltgerät wird verwendet, um die durch die Lampe fließende Strommenge zu begrenzen. Ohne einen Startschalter und ein Vorschaltgerät würde eine hohe Strommenge direkt zur Lampe fließen, was den Widerstand der Lampe verringern und schließlich die Lampe erwärmen und zerstören würde.

Leuchtstofflampe mit magnetischem Vorschaltgerät und Anlasserschalter

Der verwendete Starterschalter ist eine typische Glühlampe, die aus zwei Elektroden besteht, so dass zwischen ihnen ein Lichtbogen entsteht, wenn Strom durch die Glühlampe fließt. Das verwendete Vorschaltgerät ist ein magnetisches Vorschaltgerät, das aus einer Transformatorspule besteht. Wenn Wechselstrom durch die Spule fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt. Mit zunehmendem Strom nimmt das Magnetfeld zu und dies wirkt dem Stromfluss schließlich entgegen. Somit ist der Wechselstrom begrenzt.

Zu Beginn fließt für jede Halbwelle des Wechselstromsignals der Strom durch das Vorschaltgerät (Spule) und entwickelt ein Magnetfeld um dieses herum. Dieser Strom, der durch die Filamente der Röhre fließt, erwärmt sie langsam, um die Erzeugung freier Elektronen zu bewirken. Während der Strom durch das Filament zu den Elektroden der Glühbirne fließt (die als Starterschalter verwendet wird), wird zwischen den beiden Elektroden der Glühbirne ein Lichtbogen gebildet. Da eine der Elektroden ein Bimetallstreifen ist, biegt sie sich beim Erhitzen und schließlich wird der Lichtbogen vollständig beseitigt. Da kein Strom durch den Anlasser fließt, wirkt sie als offener Schalter. Dies führt zu einem Zusammenbruch des Magnetfelds über der Spule und infolgedessen wird eine hohe Spannung erzeugt, die die erforderliche Auslösung zum Erwärmen der Lampe liefert, um die ausreichende Menge an freien Elektronen durch das Inertgas zu erzeugen, und schließlich leuchtet die Lampe.

6 Gründe, warum magnetisches Vorschaltgerät nicht als praktisch angesehen wird?

Der Stromverbrauch ist mit ca. 55 Watt recht hoch.
Sie sind groß und schwer
Sie verursachen Flackern, wenn sie bei niedrigeren Frequenzen arbeiten
Sie halten nicht länger.
Der Verlust beträgt etwa 13 bis 15 Watt.

2. Starten Sie die Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät

Im Gegensatz zu magnetischem Vorschaltgerät versorgen elektronische Vorschaltgeräte die Lampe mit Wechselstrom, nachdem die Netzfrequenz von etwa 50 Hz auf 20 kHz erhöht wurde.

Elektronisches Vorschaltgerät zum Starten einer Leuchtstofflampe

Eine typische elektronische Vorschaltgerätschaltung besteht aus einem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der aus Brücken und Kondensatoren besteht, die das Wechselstromsignal in Gleichstrom umwandeln und Wechselstromwelligkeiten herausfiltern, um Gleichstrom zu erzeugen. Diese Gleichspannung wird dann unter Verwendung eines Satzes von Schaltern in eine hochfrequente Rechteckwellenspannung umgewandelt. Diese Spannung treibt einen resonanten LC-Tankkreis an, um ein gefiltertes sinusförmiges Wechselstromsignal zu erzeugen, das an die Lampe angelegt wird. Wenn Strom mit hoher Frequenz durch die Lampe fließt, wirkt er als Widerstand, der eine parallele RC-Schaltung mit der Tankschaltung bildet. Anfänglich wird die Schaltfrequenz der Schalter unter Verwendung einer Steuerschaltung verringert, wodurch die Lampe vorgewärmt wird, was zu einer Erhöhung der Spannung an der Lampe führt. Wenn die Lampenspannung ausreichend ansteigt, wird sie schließlich gezündet und beginnt zu leuchten. Es gibt eine Stromerfassungsanordnung, die die Strommenge durch die Lampe erfassen und die Schaltfrequenz entsprechend einstellen kann.

6 Gründe, warum elektronische Vorschaltgeräte mehr bevorzugt werden

“Beispiele für Elektrotechnik-Capstone-Projekte ”

Sie haben einen geringen Stromverbrauch von weniger als 40 W.
Der Verlust ist vernachlässigbar
Flimmern wird beseitigt
Sie sind leichter und passen besser in Orte
Sie dauern länger

Eine typische Anwendung mit einer Leuchtstofflampe - ein automatisch schaltendes Licht

Hier ist eine nützliche Heimstrecke für Sie. Dieses automatische Beleuchtungssystem kann in Ihrem Haus installiert werden, um die Räumlichkeiten mit CFL oder Leuchtstofflampe zu beleuchten. Die Lampe schaltet sich gegen 18 Uhr automatisch ein und morgens aus. Diese schaltlose Schaltung ist daher sehr nützlich, um die Räumlichkeiten des Hauses zu beleuchten, auch wenn die Insassen nicht zu Hause sind. Im Allgemeinen flackern die auf LDR basierenden automatischen Lichter, wenn sich die Lichtintensität im Morgen- oder Abendlicht ändert. Daher kann CFL in solchen Schaltungen nicht verwendet werden. Bei Triac-gesteuerten automatischen Lichtern ist nur die Glühlampe möglich, da das Flackern den Stromkreis in der CFL beschädigen kann. Diese Schaltung überwindet alle derartigen Nachteile und schaltet sich sofort ein / aus, wenn sich der voreingestellte Lichtpegel ändert.

Wie es funktioniert?

IC1 (NE555) ist der beliebte Zeitgeber-IC, der in der Schaltung als Schmitt-Trigger verwendet wird, um eine bistabile Aktion zu erhalten. Die Einstell- und Rücksetzaktivitäten des IC werden zum Ein- und Ausschalten der Lampe verwendet. Im IC befinden sich zwei Komparatoren. Der obere Schwellenwertkomparator löst bei 2/3 Vcc aus, während der untere Triggerkomparator bei 1/3 Vcc auslöst. Die Eingänge dieser beiden Komparatoren sind miteinander verbunden und an der Verbindungsstelle von LDR und VR1 verbunden. Somit hängt die vom LDR an die Eingänge gelieferte Spannung von der Lichtintensität ab.

LDR ist eine Art variabler Widerstand, dessen Widerstand von der Intensität des auf ihn fallenden Lichts abhängt. Im Dunkeln bietet LDR einen sehr hohen Widerstand von bis zu 10 Meg Ohm, reduziert sich jedoch bei hellem Licht auf 100 Ohm oder weniger. LDR ist somit ein idealer Lichtsensor für automatische Beleuchtungssysteme.

Tagsüber hat der LDR weniger Widerstand und es fließt Strom durch ihn zu den Schwellen- (Pin6) und Trigger-Eingängen (Pin2) des IC. Infolgedessen überschreitet die Spannung am Schwellenwerteingang 2/3 Vcc, wodurch das interne Flip-Flop zurückgesetzt wird und der Ausgang niedrig bleibt. Gleichzeitig erhält der Triggereingang mehr als 1 / 3Vcc. Beide Bedingungen halten die Leistung von IC1 tagsüber niedrig. Der Relaistreibertransistor ist mit dem Ausgang von IC1 verbunden, so dass das Relais tagsüber stromlos bleibt.

Schaltplan für automatisch schaltendes Licht

Bei Sonnenuntergang steigt der Widerstand des LDR an und die durch ihn fließende Strommenge hört auf. Infolgedessen fällt die Spannung am Schwellwertkomparator-Eingang (Pin6) unter 2 / 3Vcc und die Spannung am Triggerkomparator-Eingang (Pin2) unter 1 / 3Vcc. Beide Bedingungen bewirken, dass der Ausgang der Komparatoren hoch geht, wodurch das Flip-Flop gesetzt wird. Dies versetzt den Ausgang von IC1 in einen hohen Zustand und T1-Trigger. LED zeigt den hohen Ausgang von IC1 an. Wenn T1 leitet, zieht das Relais an und schließt den Lampenstromkreis über die Kontakte Common (Comm) und NO (Normal Open) des Relais ab. Dieser Zustand hält bis zum Morgen an und der IC wird zurückgesetzt, wenn der LDR erneut Licht ausgesetzt wird.

Der Kondensator C3 wird zur Basis von T1 hinzugefügt, um das Relais sauber zu schalten. Die Diode D3 schützt T1 vor dem Rückstrom, wenn T1 abschaltet.

Wie einstellen?

Montieren Sie die Schaltung auf einer gemeinsamen Leiterplatte und legen Sie sie in ein stoßfestes Gehäuse. Eine Steckadapterbox ist eine gute Wahl, um den Transformator und den Stromkreis einzuschließen. Stellen Sie das Gerät dort auf, wo tagsüber Sonnenlicht verfügbar ist, vorzugsweise außerhalb des Hauses. Überprüfen Sie vor dem Anschließen des Relais den Ausgang anhand der LED-Anzeige. Stellen Sie VR1 so ein, dass die LED bei einer bestimmten Lichtstärke eingeschaltet wird, z. B. um 18 Uhr. Wenn es in Ordnung ist, schließen Sie das Relais und die AC-Verbindungen an. Die Phase und der Neutralleiter können von der Primärwicklung des Transformators abgegriffen werden. Nehmen Sie die Phasen- und Neutralleiter und schließen Sie sie an eine Lampenfassung an. Abhängig von der Nennstromstärke der Relaiskontakte können Sie beliebig viele Lampen verwenden. Das Licht der Lampe sollte nicht auf den LDR fallen. Positionieren Sie die Lampe daher entsprechend.

Vorsicht :: In den Relaiskontakten befinden sich beim Laden 230 Volt. Berühren Sie den Stromkreis also nicht, wenn er an das Stromnetz angeschlossen ist. Verwenden Sie einen guten Schlauch für die Relaiskontakte, um Stöße zu vermeiden.

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