Oprawy fluorescencyjne bazują na świeceniu wyładowań gazowych z parami rtęci. Promieniowanie jest z zakresu ultrafioletu, a żarówka jest pokryta fosforem w celu przekształcenia go w światło widzialne.
Spis treści
Zasada działania lampy fluorescencyjnej
Oprawy fluorescencyjne mają tę szczególną cechę, że nie mogą być bezpośrednio podłączone do sieci elektrycznej. Opór zimna między elektrodami jest wysoki, a prąd płynący między nimi jest niewystarczający do wytworzenia wyładowania. Do zapłonu wymagany jest impuls wysokiego napięcia.
Lampa z zapalonym wyładowaniem charakteryzuje się niską rezystancją, która ma składową reaktywną. Aby skompensować składową reaktywną i ograniczyć przepływ prądu, do źródła światła fluorescencyjnego podłącza się szeregowo dławik (statecznik).
Wiele osób nie rozumie, do czego służy zapłonnik w świetlówkach. Dławik włączony w obwód zasilający w połączeniu z rozrusznikiem tworzy impuls wysokiego napięcia, który rozpoczyna wyładowanie między elektrodami. Dzieje się tak, ponieważ w momencie otwarcia styków rozrusznika przez styki dławików przepływa impuls samoindukcji o napięciu do 1 kV.
Do czego służy dławik
Zastosowanie dławika do lamp fluorescencyjnych (statecznika) w obwodach zasilających jest konieczne z dwóch powodów:
- Aby utworzyć napięcie rozruchowe;
- Ograniczenie natężenia prądu przepływającego przez elektrody.
Zasada działania dławika opiera się na reaktancji cewki indukcyjnej, która jest dławikiem. Rezystancja indukcyjna wprowadza przesunięcie fazowe o 90º między napięciem a prądem.
Ponieważ wartość ograniczająca prąd jest rezystancją indukcyjną, wynika z tego, że dławiki zaprojektowane dla lamp o tej samej mocy nie mogą być stosowane do podłączania urządzeń o większej lub mniejszej mocy.
W pewnych granicach możliwe są tolerancje. Na przykład w przeszłości przemysł krajowy produkował oprawy fluorescencyjne o mocy 40 W. Dławik 36 W do świetlówek nowoczesnej produkcji może być bez obaw stosowany w obwodach zasilania przestarzałych opraw i odwrotnie.
Różnice między dławikiem a EB
Obwód dławikowy do włączania świetlówek jest prosty i wysoce niezawodny. Wyjątkiem jest regularna wymiana rozruszników, ponieważ zawierają one grupę styków otwierających, które tworzą impulsy rozruchowe.
Jednocześnie układ ten ma istotne wady, które wymusiły poszukiwanie nowych rozwiązań w zakresie włączania lamp:
- Długie czasy rozruchu, które wydłużają się wraz ze zużyciem lampy lub spadkiem napięcia zasilania;
- duże zniekształcenia kształtu fali napięcia zasilającego (cosf<0,5);
- migotanie przy dwukrotnej częstotliwości sieci zasilającej ze względu na małą bezwładność strumienia świetlnego wyładowań gazowych;
- wysoką charakterystykę wymiarowania masy;
- szum o niskiej częstotliwości spowodowany drganiami płyt układu dławika magnetycznego;
- niska niezawodność rozruchu w ujemnych temperaturach.
Sprawdzenie dławika świetlówek jest o tyle skomplikowane, że urządzenia do określania zwarć nie są rozpowszechnione, a za pomocą standardowych urządzeń można jedynie stwierdzić fakt obecności lub braku przerwy w obwodzie.
Aby rozwiązać te problemy, opracowano stateczniki elektroniczne (EB). Układy elektroniczne działają na innej zasadzie generowania wysokiego napięcia uruchamiającego i podtrzymującego spalanie.
Impuls wysokonapięciowy jest generowany elektronicznie, a do podtrzymania wyładowania wykorzystywane jest napięcie o wysokiej częstotliwości (25-100 kHz). Aparat EKG może pracować w dwóch trybach:
- z wstępnym podgrzewaniem elektrody;
- przy rozruchu zimnego silnika.
W pierwszym trybie do elektrod przykłada się niskie napięcie przez 0,5-1 sekundy w celu wstępnego podgrzania. Po upływie tego czasu następuje impuls wysokiego napięcia, który powoduje zapłon wyładowania między elektrodami. Ten tryb jest technicznie bardziej skomplikowany, ale wydłuża żywotność lamp.
Tryb zimnego rozruchu różni się tym, że napięcie rozruchowe jest przykładane do nienagrzanych elektrod, co powoduje szybki rozruch. Ten tryb uruchamiania nie jest zalecany do częstego stosowania, ponieważ drastycznie skraca okres eksploatacji, ale można go stosować nawet w przypadku lamp z uszkodzonymi elektrodami (przepalonymi żarnikami).
Obwody ze statecznikiem elektronicznym mają następujące zalety
- Całkowity brak migotania;
- szeroki zakres temperatur pracy;
- niskie zniekształcenia kształtu napięcia sieciowego;
- brak hałasu akustycznego;
- wydłużony okres eksploatacji źródeł światła;
- Niewielkie rozmiary i masa, możliwość miniaturowych konstrukcji;
- możliwość ściemniania - zmiana jasności poprzez sterowanie szerokością impulsu elektrod.
Połączenie klasyczne za pomocą statecznika elektromagnetycznego - dławika
Najczęściej spotykany schemat połączeń świetlówki składa się z dławika i zapłonnika, które są nazywane statecznikami elektromagnetycznymi (EMB). Układ składa się z szeregu obwodów: dławik - żarnik - rozrusznik.
W początkowym momencie włączania przez elementy obwodu płynie prąd, podgrzewając żarnik lampy i jednocześnie grupę styków rozrusznika. Po podgrzaniu styków następuje ich rozwarcie, co powoduje powstanie samoindukcyjnego pola elektromagnetycznego na końcach uzwojenia statecznika elektromagnetycznego. Wysokie napięcie powoduje przerwanie szczeliny gazowej między elektrodami.
Kondensator o małej pojemności podłączony równolegle do styków rozrusznika tworzy z dławikiem obwód oscylacyjny. Takie rozwiązanie zwiększa wartość napięcia impulsu rozruchowego i ogranicza wypalanie się styków rozrusznika.
Gdy dochodzi do stabilnego wyładowania, spada opór między elektrodami na przeciwległych końcach bańki i w obwodzie dławik-elektroda płynie prąd. Prąd w tym czasie jest ograniczony przez rezystancję indukcyjną dławika. Elektroda w rozruszniku zamyka się, a rozrusznik w tym momencie przestaje działać.
Jeśli w bańce nie nastąpi wyładowanie, proces nagrzewania i zapłonu jest powtarzany kilkakrotnie. W tym czasie lampka może migotać. Jeśli świetlówka migocze, ale nie świeci, może to oznaczać awarię lampy spowodowaną zmniejszeniem emisyjności elektrod lub niskim napięciem w sieci zasilającej.
Podłączenie świetlówek za pomocą dławika można uzupełnić o kondensator w celu zmniejszenia zniekształceń sieci zasilającej. W oprawach bliźniaczych instaluje się również kondensator do wzajemnego przesuwania reflektorów między sąsiednimi lampami w celu wizualnego zmniejszenia efektu migotania.
Podłączenie za pomocą nowoczesnego statecznika elektronicznego
W oprawach ze statecznikami elektronicznymi schemat połączeń dla świetlówek jest pokazany na obudowie EKG. Aby prawidłowo włączyć urządzenie, należy dokładnie przestrzegać instrukcji. Nie jest wymagana żadna regulacja. Prawidłowo zmontowany obwód, z elementami nadającymi się do naprawy, zacznie działać natychmiast.
Schemat połączeń dwóch lamp połączonych szeregowo
Świetlówki można łączyć szeregowo z dwiema oprawami oświetleniowymi pod następującymi warunkami:
- wykorzystanie dwóch identycznych źródeł światła;
- statecznik elektromagnetyczny przeznaczony do podobnego obwodu;
- dławik zaprojektowany dla dwukrotnie większej mocy.
Zaletą układu szeregowego jest to, że stosuje się tylko jeden ciężki dławik, ale w przypadku uszkodzenia jednej z żarówek lub rozrusznika oprawa staje się całkowicie niezdatna do pracy.
Nowoczesne żarówki EB można przełączać tylko według tego schematu, ale wiele konstrukcji jest przystosowanych do pracy z dwoma lampami. Układ ma dwa niezależne kanały kształtowania napięcia, dzięki czemu podwójny statecznik elektroniczny zapewnia działanie jednej lampy w przypadku awarii lub braku drugiej.
Podłączenie bez rozrusznika
Opracowano kilka opcji połączeń dla świetlówek bez dławika i zapłonnika. Wszystkie wykorzystują zasadę wytwarzania wysokiego napięcia rozruchowego za pomocą mnożnika napięcia.
Wiele obwodów umożliwia pracę z przepalonymi żarnikami, co pozwala na stosowanie uszkodzonych lamp. Niektóre rozwiązania wykorzystują zasilanie prądem stałym. Dzięki temu migotanie nie występuje w ogóle, ale elektrody zużywają się nierównomiernie. Można to zauważyć po pojawieniu się ciemnych plamek fosforu po jednej stronie bańki.
Niektórzy elektrycy zamiast rozrusznika instalują oddzielny przycisk startowy, ale wiąże się to ze sterowaniem włączaniem lampy za pomocą przełącznika i przycisku, co jest niewygodne i może spowodować uszkodzenie lampy, jeżeli przycisk będzie wciśnięty zbyt długo z powodu przegrzania elektrod.
Nie ma przemysłowych konstrukcji do włączania opraw świetlówkowych bez zapłonnika, z wyjątkiem ECG. Wynika to z ich niskiej niezawodności, negatywnego wpływu na żywotność lampy oraz dużych rozmiarów ze względu na dużą pojemność kondensatorów.
Powiązane artykuły:
