Τα φωτιστικά φθορισμού βασίζονται στη λάμψη μιας εκκένωσης αερίων ατμών υδραργύρου. Η ακτινοβολία είναι στην υπεριώδη περιοχή και ο λαμπτήρας είναι επικαλυμμένος με φωσφόρο για να τη μετατρέψει σε ορατό φως.
Περιεχόμενα
Αρχή λειτουργίας ενός λαμπτήρα φθορισμού
Τα φωτιστικά φθορισμού έχουν την ιδιαιτερότητα ότι δεν μπορούν να συνδεθούν απευθείας στο δίκτυο. Η ψυχρή αντίσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι υψηλή και το ρεύμα που ρέει μεταξύ τους είναι ανεπαρκές για τη δημιουργία εκκένωσης. Για την ανάφλεξη απαιτείται παλμός υψηλής τάσης.
Ο λαμπτήρας με αναμμένη εκκένωση χαρακτηρίζεται από χαμηλή αντίσταση η οποία έχει αντιδραστικό στοιχείο. Για την αντιστάθμιση της αέργου συνιστώσας και τον περιορισμό της ροής ρεύματος, ένα στραγγαλιστικό (ballast) συνδέεται σε σειρά με την πηγή φωτός φθορισμού.
Πολλοί άνθρωποι δεν καταλαβαίνουν τι είναι ο εκκινητής στους λαμπτήρες φθορισμού. Ένας στραγγαλιστήρας που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα τροφοδοσίας σε συνδυασμό με τον εκκινητή σχηματίζει έναν παλμό υψηλής τάσης για την έναρξη της εκκένωσης μεταξύ των ηλεκτροδίων. Αυτό επιτυγχάνεται επειδή στους ακροδέκτες των τσοκ υπάρχει ένας αυτοπαλμός επαγωγής έως και 1kV όταν ανοίγουν οι επαφές της μίζας.
Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται το τσοκ
Η χρήση ενός στραγγαλισμού για λαμπτήρες φθορισμού (ballast) στα κυκλώματα ισχύος είναι απαραίτητη για δύο λόγους:
- Για τον σχηματισμό της τάσης εκκίνησης,
- Για τον περιορισμό του ρεύματος μέσω των ηλεκτροδίων.
Η αρχή του πηνίου βασίζεται στην αντίδραση του πηνίου επαγωγής που αποτελεί το πηνίο. Η αντίσταση επαγωγής εισάγει μια μετατόπιση φάσης 90º μεταξύ τάσης και ρεύματος.
Δεδομένου ότι η τιμή περιορισμού του ρεύματος είναι μια αντίσταση επαγωγής, προκύπτει ότι οι στραγγαλιστές που έχουν σχεδιαστεί για λαμπτήρες της ίδιας ισχύος δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνδεση συσκευών μεγαλύτερης ή μικρότερης ισχύος.
Εντός ορισμένων ορίων, είναι δυνατές οι ανοχές. Στο παρελθόν, για παράδειγμα, η εγχώρια βιομηχανία παρήγαγε φωτιστικά φθορισμού με ισχύ 40W. Ένας στραγγαλιστήρας 36W για λαμπτήρες φθορισμού σύγχρονης παραγωγής μπορεί να χρησιμοποιηθεί άφοβα σε κυκλώματα ισχύος παρωχημένων φωτιστικών και αντίστροφα.
Διαφορές μεταξύ στραγγαλιστικών στοιχείων και ΕΒ
Το κύκλωμα στραγγαλισμού για την εναλλαγή πηγών φωτός φθορισμού είναι απλό και εξαιρετικά αξιόπιστο. Εξαίρεση αποτελεί η τακτική αντικατάσταση των εκκινητών, καθώς περιλαμβάνουν μια ομάδα επαφών ανοίγματος για τη δημιουργία παλμών εκκίνησης.
Ταυτόχρονα, το κύκλωμα έχει σημαντικά μειονεκτήματα, τα οποία ανάγκασαν την αναζήτηση νέων λύσεων για την ενεργοποίηση των λαμπτήρων:
- Μεγάλοι χρόνοι εκκίνησης, οι οποίοι αυξάνονται καθώς ο λαμπτήρας φθείρεται ή η τάση τροφοδοσίας μειώνεται,
- υψηλές παραμορφώσεις της κυματομορφής της τάσης τροφοδοσίας (cosf<0,5),
- τρεμοπαίζει στο διπλάσιο της συχνότητας του δικτύου λόγω της χαμηλής αδράνειας της φωτεινότητας της εκκένωσης αερίου,
- υψηλά χαρακτηριστικά διαστασιολόγησης μάζας,
- βουητό χαμηλής συχνότητας που οφείλεται σε δόνηση των πλακών του συστήματος μαγνητικού στραγγαλισμού,
- χαμηλή αξιοπιστία εκκίνησης σε αρνητικές θερμοκρασίες.
Ο έλεγχος του τσοκ των λαμπτήρων φθορισμού περιπλέκεται από το γεγονός ότι οι συσκευές για τον προσδιορισμό των βραχυκυκλωμάτων δεν είναι ευρέως διαδεδομένες και με τις τυπικές συσκευές μπορούν να δηλώσουν μόνο το γεγονός της παρουσίας ή της απουσίας θραύσης.
Για την επίλυση αυτών των ελλείψεων έχουν αναπτυχθεί ηλεκτρονικά ballasts (EBs). Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα λειτουργούν με διαφορετική αρχή παραγωγής υψηλής τάσης για την έναρξη και τη διατήρηση της καύσης.
Ο παλμός υψηλής τάσης παράγεται ηλεκτρονικά και μια τάση υψηλής συχνότητας (25-100 kHz) χρησιμοποιείται για την υποστήριξη της εκκένωσης. Το ΗΚΓ μπορεί να λειτουργήσει σε δύο λειτουργίες:
- με προθέρμανση του ηλεκτροδίου,
- με ψυχρή εκκίνηση.
Στην πρώτη λειτουργία, εφαρμόζεται χαμηλή τάση στα ηλεκτρόδια για 0,5-1 δευτερόλεπτο για αρχική θέρμανση. Αφού παρέλθει ο χρόνος, εφαρμόζεται ένας παλμός υψηλής τάσης, ο οποίος προκαλεί την ανάφλεξη της εκκένωσης μεταξύ των ηλεκτροδίων. Αυτή η λειτουργία είναι τεχνικά πιο περίπλοκη, αλλά αυξάνει τη διάρκεια ζωής των λαμπτήρων.
Η λειτουργία ψυχρής εκκίνησης είναι διαφορετική στο ότι η τάση εκκίνησης εφαρμόζεται στα μη θερμαινόμενα ηλεκτρόδια, προκαλώντας μια γρήγορη εκκίνηση. Αυτή η λειτουργία εκκίνησης δεν συνιστάται για συχνή χρήση επειδή μειώνει δραματικά τη διάρκεια ζωής, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και με λαμπτήρες με ελαττωματικά ηλεκτρόδια (καμένα νήματα).
Τα κυκλώματα με ηλεκτρονικό ballast έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα
- Πλήρης απουσία τρεμοπαίγματος,
- ευρύ φάσμα θερμοκρασιών χρήσης,
- χαμηλές παραμορφώσεις της μορφής της τάσης δικτύου,
- απουσία ακουστικού θορύβου,
- αυξημένη διάρκεια ζωής των φωτεινών πηγών,
- Μικρό μέγεθος και βάρος, δυνατότητα μικροσκοπικού σχεδιασμού,
- δυνατότητα εξασθένισης - μεταβολή της φωτεινότητας με τον έλεγχο του εύρους παλμού των ηλεκτροδίων.
Κλασική σύνδεση μέσω ηλεκτρομαγνητικού ballast - τσοκ
Το πιο συνηθισμένο διάγραμμα σύνδεσης για έναν λαμπτήρα φθορισμού αποτελείται από ένα τσοκ και έναν εκκινητή, τα οποία ονομάζονται ηλεκτρομαγνητικά ballasts (EMB). Το κύκλωμα αποτελείται από μια σειρά κυκλωμάτων: τσοκ - νήμα - εκκινητής.
Κατά την αρχική στιγμή της ενεργοποίησης, το ρεύμα διαρρέει τα στοιχεία του κυκλώματος, θερμαίνοντας το νήμα του λαμπτήρα και ταυτόχρονα την ομάδα επαφών του εκκινητή. Μόλις οι επαφές θερμανθούν, ανοίγουν, προκαλώντας μια ΗΕΔ αυτοπαλίνδρομης επαγωγής στα άκρα της περιέλιξης του ηλεκτρομαγνητικού ερμαρίου. Η υψηλή τάση προκαλεί τη διάσπαση του διακένου αερίου μεταξύ των ηλεκτροδίων.
Ένας πυκνωτής χαμηλής χωρητικότητας συνδεδεμένος παράλληλα με τις επαφές της μίζας σχηματίζει ένα ταλαντευόμενο κύκλωμα με το τσοκ. Αυτή η λύση αυξάνει την τιμή της τάσης του παλμού εκκίνησης και μειώνει την καύση των επαφών εκκίνησης.
Όταν συμβαίνει μια σταθερή εκκένωση, η αντίσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων στα αντίθετα άκρα του λαμπτήρα πέφτει και ρεύμα ρέει στο κύκλωμα στραγγαλισμού-ηλεκτροδίων. Το ρεύμα αυτή τη στιγμή περιορίζεται από την επαγωγική αντίσταση του πηνίου. Το ηλεκτρόδιο στην μίζα κλείνει, η μίζα δεν είναι πλέον σε λειτουργία αυτή τη στιγμή.
Εάν δεν εμφανιστεί εκκένωση στο λαμπτήρα, η διαδικασία θέρμανσης και ανάφλεξης επαναλαμβάνεται αρκετές φορές. Η λυχνία μπορεί να τρεμοπαίζει κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Εάν ο λαμπτήρας φθορισμού τρεμοπαίζει αλλά δεν ανάβει, αυτό μπορεί να υποδηλώνει βλάβη του λαμπτήρα λόγω μείωσης του συντελεστή εκπομπής των ηλεκτροδίων ή πτώσης της τάσης του δικτύου.
Η σύνδεση των λαμπτήρων φθορισμού με πηνίο μπορεί να συμπληρωθεί με έναν πυκνωτή για τη μείωση της παραμόρφωσης του δικτύου. Επίσης, ένας πυκνωτής εγκαθίσταται σε δίδυμα φωτιστικά σώματα για την αμοιβαία μετατόπιση των προβολέων μεταξύ γειτονικών λαμπτήρων για την οπτική μείωση του φαινομένου τρεμοπαίγματος.
Σύνδεση μέσω σύγχρονου ηλεκτρονικού ballast
Στα φωτιστικά με ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά, το διάγραμμα σύνδεσης για λαμπτήρες φθορισμού αναγράφεται στο περίβλημα του ΗΚΓ. Για να ενεργοποιηθεί σωστά, πρέπει να ακολουθήσετε ακριβώς τις οδηγίες. Δεν απαιτείται καμία ρύθμιση. Ένα σωστά συναρμολογημένο κύκλωμα, με επισκευάσιμα εξαρτήματα, θα αρχίσει να λειτουργεί αμέσως.
Κυκλωματικό διάγραμμα για τη σύνδεση δύο λαμπτήρων σε σειρά
Οι λαμπτήρες φθορισμού μπορούν να συνδεθούν σε σειρά με δύο φωτιστικά σώματα υπό τις ακόλουθες προϋποθέσεις:
- χρήση δύο πανομοιότυπων πηγών φωτός,
- ηλεκτρομαγνητικό έρμα σχεδιασμένο για παρόμοιο κύκλωμα,
- ένα τσοκ σχεδιασμένο για διπλάσια ισχύ.
Το πλεονέκτημα της διάταξης daisy-chain είναι ότι χρησιμοποιείται μόνο ένας βαρύς στραγγαλιστήρας, αλλά εάν παρουσιαστεί βλάβη σε έναν από τους λαμπτήρες ή στον εκκινητή, το φωτιστικό είναι εντελώς μη λειτουργικό.
Τα σύγχρονα φωτιστικά σώματα μπορούν να αλλάξουν μόνο σύμφωνα με αυτό το διάγραμμα, αλλά πολλά σχέδια έχουν σχεδιαστεί για να ενσωματώνουν δύο λαμπτήρες. Το κύκλωμα διαθέτει δύο ανεξάρτητα κανάλια διαμόρφωσης τάσης, έτσι ώστε το διπλό ηλεκτρονικό ballast να εξασφαλίζει ότι ο ένας λαμπτήρας θα λειτουργεί εάν ο άλλος αποτύχει ή απουσιάζει.
Σύνδεση χωρίς μίζα
Έχουν αναπτυχθεί διάφορες επιλογές σύνδεσης για λαμπτήρες φθορισμού χωρίς πηνίο και εκκινητή. Όλα χρησιμοποιούν την αρχή της δημιουργίας υψηλής τάσης εκκίνησης μέσω ενός πολλαπλασιαστή τάσης.
Πολλά από τα κυκλώματα επιτρέπουν τη λειτουργία με καμένα νήματα, επιτρέποντας τη χρήση ελαττωματικών λαμπτήρων. Ορισμένες λύσεις χρησιμοποιούν τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να μην υπάρχει καθόλου τρεμόπαιγμα, αλλά τα ηλεκτρόδια φθείρονται ανομοιόμορφα. Αυτό μπορεί να γίνει αντιληπτό από την παρουσία σκούρων κηλίδων φωσφόρου στη μία πλευρά του λαμπτήρα.
Ορισμένοι ηλεκτρολόγοι εγκαθιστούν ένα ξεχωριστό κουμπί εκκίνησης αντί για εκκινητή, αλλά αυτό συνεπάγεται τον έλεγχο της ενεργοποίησης του λαμπτήρα μέσω ενός διακόπτη και ενός κουμπιού, πράγμα που είναι άβολο και μπορεί να προκαλέσει βλάβη στο λαμπτήρα εάν το κουμπί πατηθεί πολύ ώρα λόγω υπερθέρμανσης των ηλεκτροδίων.
Δεν υπάρχουν βιομηχανικά σχέδια για την ενεργοποίηση φωτιστικών φθορισμού χωρίς εκκινητή, εκτός από το ECG. Αυτό οφείλεται στη χαμηλή αξιοπιστία τους, στον αρνητικό αντίκτυπο στη διάρκεια ζωής των λαμπτήρων, στο μεγάλο μέγεθος λόγω των πυκνωτών υψηλής χωρητικότητας.
Σχετικά άρθρα:
