Fluorescentie-armaturen zijn gebaseerd op de gloed van een kwikdampgasontlading. De straling is in het ultraviolette bereik en de lamp is bekleed met een fosfor om het om te zetten in zichtbaar licht.
Inhoud
Werkingsprincipe van een fluorescentielamp
Fluorescentie-armaturen hebben de eigenaardigheid dat zij niet rechtstreeks op het lichtnet kunnen worden aangesloten. De koudeweerstand tussen de elektroden is hoog en de stroom die ertussen vloeit is onvoldoende om een ontlading op te wekken. Een hoogspanningspuls is nodig voor de ontsteking.
De lamp met een ontstoken ontlading wordt gekenmerkt door een lage weerstand die een reactieve component heeft. Om de reactieve component te compenseren en de stroom te beperken, wordt een smoorspoel (ballast) in serie met de fluorescentielichtbron aangesloten.
Veel mensen begrijpen niet waar een starter voor is in fluorescentielampen. Een in het voedingscircuit opgenomen smoorspoel vormt in combinatie met de starter een hoogspanningspuls om de ontlading tussen de elektroden op gang te brengen. Dit gebeurt doordat de zelfinductiepuls van maximaal 1 kV over de pennen van de smoorspoelen wordt aangelegd wanneer de startcontacten opengaan.
Waar wordt de choke voor gebruikt
Het gebruik van een smoorspoel voor fluorescentielampen (ballast) in de stroomkringen is om twee redenen noodzakelijk:
- Om de startspanning te vormen;
- Om de stroom door de elektroden te beperken.
Het principe van de smoorspoel is gebaseerd op de reactantie van de spoel die de smoorspoel is. De inductieweerstand introduceert een faseverschuiving van 90º tussen spanning en stroom.
Aangezien de stroombegrenzingswaarde een inductieweerstand is, volgt hieruit dat smoorspoelen die zijn ontworpen voor lampen van hetzelfde wattage niet kunnen worden gebruikt om meer of minder krachtige apparaten aan te sluiten.
Binnen bepaalde grenzen zijn toleranties mogelijk. In het verleden produceerde de binnenlandse industrie bijvoorbeeld fluorescentielampen met een vermogen van 40W. Een 36W-smoorspoel voor fluorescentielampen van moderne makelij kan zonder vrees worden gebruikt in stroomcircuits van verouderde armaturen en vice versa.
Verschillen tussen smoorspoelen en EB's
De vernauwingsschakeling voor het schakelen van fluorescentielampen is eenvoudig en zeer betrouwbaar. De uitzondering is de regelmatige vervanging van startmotoren, aangezien deze een groep openingscontacten bevatten om startpulsen te vormen.
Tegelijkertijd heeft de schakeling aanzienlijke nadelen, die het zoeken naar nieuwe oplossingen voor het inschakelen van de lampen noodzakelijk hebben gemaakt:
- Lange opstarttijden, die toenemen naarmate de lamp verslijt of de voedingsspanning afneemt;
- hoge vervormingen van de voedingsspanningsgolfvorm (cosf<0,5);
- flikkeren bij tweemaal de netfrequentie als gevolg van de lage traagheid van de gasontladingslichtsterkte;
- hoge massa-dimensioneringseigenschappen;
- laagfrequent gebrom als gevolg van trilling van de platen van het magnetische smoorspoel systeem;
- lage startbetrouwbaarheid bij negatieve temperaturen.
De controle van de smoorspoel van fluorescentielampen wordt bemoeilijkt door het feit dat apparaten om kortsluiting vast te stellen niet wijdverbreid zijn, en met standaardapparaten alleen het feit van de aan- of afwezigheid van breuk kan worden aangegeven.
Elektronische voorschakelapparaten (EB's) zijn ontwikkeld om deze tekortkomingen op te lossen. Elektronische schakelingen werken volgens een ander principe van het opwekken van hoogspanning start en handhaaft de verbranding.
De hoogspanningspuls wordt elektronisch opgewekt, en een hoogfrequente spanning (25-100 kHz) wordt gebruikt om de ontlading te ondersteunen. Het ECG kan in twee modi worden gebruikt:
- met elektrode voorverwarming;
- bij een koude start.
In de eerste modus wordt gedurende 0,5-1 seconden een lage spanning op de elektroden gezet voor initiële verwarming. Na het verstrijken van de tijd wordt een hoogspanningspuls gegeven die de ontlading tussen de elektroden doet ontbranden. Deze modus is technisch gecompliceerder, maar verlengt de levensduur van de lampen.
De koude-startmodus is anders in die zin dat de startspanning op de onverwarmde elektroden wordt gezet, waardoor een snelle start wordt veroorzaakt. Deze startmodus wordt niet aanbevolen voor frequent gebruik omdat het de levensduur drastisch vermindert, maar het kan zelfs worden gebruikt met lampen met defecte elektroden (opgeblazen gloeidraden).
Circuits met een elektronische ballast hebben de volgende voordelen
- Complete afwezigheid van flikkering;
- breed temperatuurbereik van gebruik;
- lage vervormingen van de vorm van de netspanning;
- afwezigheid van akoestische ruis;
- langere levensduur van lichtbronnen;
- Klein formaat en gewicht, mogelijkheid van miniatuur ontwerp;
- mogelijkheid tot dimmen - de helderheid veranderen door de pulsbreedte van de elektroden te regelen.
Klassieke aansluiting via elektromagnetische ballast - smoorspoel
Het meest gebruikelijke aansluitschema voor een fluorescentielamp bestaat uit een smoorspoel en een starter, die elektromagnetische voorschakelapparaten (EMB's) worden genoemd. De schakeling bestaat uit een reeks schakelingen: smoorspoel - gloeidraad - starter.
Op het eerste moment van inschakelen vloeit er stroom door de stroomkringen, waardoor de gloeidraad van de lamp wordt verwarmd en tegelijkertijd de contactgroep van de starter. Zodra de contacten zijn verhit, gaan zij open, waardoor een zelfinductie-EMF ontstaat aan de uiteinden van de elektromagnetische ballastwikkeling. De hoge spanning zorgt ervoor dat de gaskloof tussen de elektroden breekt.
Een condensator met lage capaciteit, parallel geschakeld aan de startcontacten, vormt een oscillerende stroomkring met de smoorspoel. Deze oplossing verhoogt de waarde van de startpulsspanning en vermindert het verbranden van de startcontacten.
Wanneer een stabiele ontlading optreedt, daalt de weerstand tussen de elektroden aan de tegenoverliggende uiteinden van de lamp en vloeit er stroom in het smoorspoel-elektrodecircuit. De stroom wordt op dat moment beperkt door de inductieve weerstand van de smoorspoel. De elektrode in de starter sluit, de starter is op dit moment niet meer in werking.
Indien in de bol geen ontlading optreedt, wordt het opwarmings- en ontbrandingsproces verschillende malen herhaald. De lamp kan gedurende deze tijd flikkeren. Als de fluorescentielamp flikkert maar niet oplicht, kan dit wijzen op een defect van de lamp ten gevolge van een vermindering van het emissievermogen van de elektroden of een daling van de netspanning.
De aansluiting van fluorescentielampen met smoorspoel kan worden aangevuld met een condensator om de netvervorming te verminderen. Ook is een condensator geïnstalleerd in dubbele armaturen voor onderlinge verschuiving van de koplampen tussen naburige lampen om het flikkereffect visueel te verminderen.
Aansluiting via moderne elektronische ballast
Bij armaturen met elektronische voorschakelapparaten is het aansluitschema voor fluorescentielampen aangegeven op de E-VSA-behuizing. Om het correct in te schakelen, moeten de instructies precies worden opgevolgd. Er is geen aanpassing nodig. Een correct geassembleerd circuit, met bruikbare componenten, zal onmiddellijk beginnen werken.
Schakelschema voor het aansluiten van twee lampen in serie
Fluorescentiebuizen kunnen in serie worden aangesloten met twee armaturen onder de volgende voorwaarden:
- gebruik van twee identieke lichtbronnen;
- elektromagnetische ballast, ontworpen voor een soortgelijke stroomkring;
- een choke ontworpen voor twee keer zoveel vermogen.
Het voordeel van de serieschakeling is dat slechts één zware smoorspoel wordt gebruikt, maar in geval van een defect in een van de lampen of de starter, wordt de armatuur volledig onbruikbaar.
Moderne EB's kunnen alleen volgens dit schema worden geschakeld, maar veel ontwerpen zijn ontworpen om twee lampen te bevatten. De schakeling heeft twee onafhankelijke spanningsvormende kanalen, zodat de dubbele elektronische ballast ervoor zorgt dat één lamp blijft werken als de andere uitvalt of afwezig is.
Aansluiting zonder starter
Er zijn verschillende aansluitmogelijkheden ontwikkeld voor fluorescentielampen zonder smoorspoel en starter. Alle maken gebruik van het principe om een hoge startspanning te creëren door middel van een spanningsvermenigvuldiger.
Veel van de schakelingen zijn geschikt voor gebruik met doorgebrande gloeidraad, zodat defecte lampen kunnen worden gebruikt. Sommige oplossingen gebruiken gelijkstroomvoeding. Dit resulteert in helemaal geen flikkering, maar de elektroden slijten ongelijkmatig. Dit kan worden opgemerkt door de aanwezigheid van donkere fosforvlekken aan één kant van de lamp.
Sommige elektriciens installeren een aparte startknop in plaats van een starter, maar dit houdt in dat het schakelen van de lamp wordt geregeld via een schakelaar en een knop, wat onhandig is en de lamp kan beschadigen als de knop te lang wordt ingedrukt wegens oververhitting van de elektroden.
Er zijn geen industriële ontwerpen voor het inschakelen van fluorescentielampen zonder starter, met uitzondering van de E-VSA. Dit is te wijten aan hun geringe betrouwbaarheid, de negatieve invloed op de levensduur van de lamp, de grote afmetingen als gevolg van de condensatoren met hoge capaciteit.
Verwante artikelen:
