Que sont les lampes fluorescentes?
Les lampes fluorescentes sont des lampes dans lesquelles la lumière est produite en raison du flux d'électrons et d'ions libres à l'intérieur d'un gaz. Une lampe fluorescente typique consiste en un tube de verre enduit de phosphore et contenant une paire d'électrodes à chaque extrémité. Il est rempli d'un gaz inerte généralement de l'argon qui agit comme conducteur et se compose également de liquide mercure.
Lampe fluorescente
Comment fonctionne une lampe fluorescente?
Lorsque l'électricité est fournie au tube à travers les électrodes, le courant passe à travers le conducteur de gaz, sous forme d'électrons et d'ions libres, et vaporise le mercure. Lorsque les électrons entrent en collision avec les atomes gazeux de mercure, ils libèrent des électrons libres qui sautent à des niveaux plus élevés et lorsqu'ils reviennent à leur niveau d'origine, des photons de lumière sont émis. Cette énergie lumineuse émise se présente sous forme de lumière ultraviolette, qui n'est pas visible par l'homme. Lorsque cette lumière frappe le luminophore enduit sur le tube, elle excite les électrons du luminophore à un niveau supérieur et lorsque ces électrons reviennent à leur niveau d'origine, des photons sont émis et cette énergie lumineuse est maintenant sous forme de lumière visible.
Démarrage d'une lampe fluorescente
Dans les lampes fluorescentes, le courant passe à travers un conducteur gazeux, au lieu d'un conducteur à l'état solide où les électrons circulent simplement de l'extrémité négative à l'extrémité positive. Il doit y avoir une abondance d'électrons et d'ions libres pour permettre le flux de charge à travers le gaz. Normalement, il y a très peu d'électrons et d'ions libres dans le gaz. Pour cette raison, un mécanisme de démarrage spécial est nécessaire pour introduire plus d'électrons libres dans le gaz.
Deux mécanismes de démarrage pour une lampe fluorescente
1. L'une des méthodes consiste à utiliser un interrupteur de démarrage et un ballast magnétique pour fournir le flux de courant alternatif à la lampe. L'interrupteur de démarrage est nécessaire pour préchauffer la lampe de sorte qu'une quantité de tension considérablement moindre est nécessaire pour déclencher la production d'électrons à partir des électrodes de la lampe. Le ballast est utilisé pour limiter la quantité de courant traversant la lampe. Sans un interrupteur de démarrage et un ballast, une grande quantité de courant circulerait directement vers la lampe, ce qui réduirait la résistance de la lampe et finirait par chauffer la lampe et la détruire.
Lampe fluorescente utilisant un ballast magnétique et un interrupteur de démarrage
L'interrupteur de démarrage utilisé est une ampoule typique composée de deux électrodes de sorte qu'un arc électrique se forme entre elles lorsque le courant circule dans l'ampoule. Le ballast utilisé est un ballast magnétique qui consiste en une bobine de transformateur. Lorsque le courant alternatif traverse la bobine, un champ magnétique est produit. À mesure que le courant augmente, le champ magnétique augmente et cela s'oppose finalement au flux de courant. Ainsi, le courant alternatif est limité.
Initialement pour chaque demi-cycle du signal CA, le courant circule à travers le ballast (bobine), développant un champ magnétique autour de lui. Ce courant en traversant les filaments du tube les chauffe lentement pour provoquer la production d'électrons libres. Lorsque le courant passe à travers le filament jusqu'aux électrodes de l'ampoule (utilisée comme interrupteur de démarrage), un arc électrique se forme entre les deux électrodes de l'ampoule. Comme l'une des électrodes est une bande bimétallique, elle se plie lorsqu'elle est chauffée et finalement l'arc est complètement éliminé et comme aucun courant ne traverse le démarreur, il agit comme un interrupteur ouvert. Cela provoque un effondrement du champ magnétique à travers la bobine et, par conséquent, une tension élevée est produite qui fournit le déclenchement requis pour chauffer la lampe de manière à produire la quantité adéquate d'électrons libres à travers le gaz inerte et finalement la lampe brille.
6 Raisons pour lesquelles le ballast magnétique n'est pas considéré comme pratique?
- La consommation électrique est assez élevée, environ 55 watts.
- Ils sont gros et lourds
- Ils provoquent un scintillement lorsqu'ils fonctionnent à des fréquences plus basses
- Ils ne durent pas plus longtemps.
- La perte est d'environ 13 à 15 watts.
2. Utilisation d'un ballast électronique pour démarrer les lampes fluorescentes
Les ballasts électroniques, contrairement aux ballasts magnétiques, fournissent le courant alternatif à la lampe après avoir augmenté la fréquence de ligne d'environ 50 Hz à 20 KHz.
Ballast électronique pour démarrer une lampe fluorescente
Un circuit de ballast électronique typique consiste en un convertisseur CA en CC comprenant des ponts et des condensateurs qui redressent le signal CA en CC et filtrent les ondulations CA pour produire une alimentation CC. Cette tension continue est ensuite convertie en tension d'onde carrée alternative haute fréquence à l'aide d'un ensemble de commutateurs. Cette tension pilote un circuit de réservoir LC résonnant de manière à produire un signal alternatif sinusoïdal filtré qui est appliqué à la lampe. Lorsque le courant traverse la lampe à haute fréquence, il agit comme une résistance formant un circuit RC parallèle avec le circuit du réservoir. Initialement, la fréquence de commutation des commutateurs est réduite à l'aide d'un circuit de commande, provoquant le préchauffage de la lampe, conduisant à une augmentation de la tension aux bornes de la lampe. Finalement, lorsque la tension de la lampe augmente suffisamment, elle s'enflamme et commence à briller. Il existe un agencement de détection de courant qui peut détecter la quantité de courant à travers la lampe et ajuster en conséquence la fréquence de commutation.
6 raisons pour lesquelles les ballasts électroniques sont plus préférés
- Ils ont une faible consommation d'énergie, inférieure à 40 W
- La perte est négligeable
- Le scintillement est éliminé
- Ils sont plus légers et s'intègrent davantage dans les endroits
- Ils durent plus longtemps
Une application typique impliquant une lampe fluorescente - Une lumière à commutation automatique
Voici un circuit domestique utile pour vous. Ce système d'éclairage automatique peut être installé dans votre maison pour éclairer les locaux à l'aide de lampes CFL ou fluorescentes. La lampe s'allume automatiquement vers 18 heures et s'éteint le matin. Ce circuit sans interrupteur est donc très utile pour éclairer les locaux de la maison même si les détenus ne sont pas chez eux. En général, les lumières automatiques basées sur le LDR clignotent lorsque l'intensité lumineuse change à l'aube ou au crépuscule. Donc CFL ne peut pas être utilisé dans de tels circuits. Dans les lumières automatiques contrôlées par Triac, seule l'ampoule à incandescence est possible car le scintillement peut endommager le circuit à l'intérieur de la LFC. Ce circuit surmonte tous ces inconvénients et s'allume / s'éteint instantanément lorsque le niveau d'éclairage préréglé change.
Comment ça fonctionne?
IC1 (NE555) est le circuit intégré de minuterie populaire qui est utilisé dans le circuit comme déclencheur de Schmitt pour obtenir une action bistable. Les activités de réglage et de réinitialisation de l'IC sont utilisées pour allumer / éteindre la lampe. À l'intérieur du CI, il y a deux comparateurs. Le comparateur de seuil supérieur déclenche à 2/3 Vcc tandis que le comparateur de déclenchement inférieur déclenche à 1/3 Vcc. Les entrées de ces deux comparateurs sont reliées entre elles et connectées à la jonction du LDR et du VR1. Ainsi, la tension fournie par le LDR aux entrées dépend de l'intensité de la lumière.
Le LDR est une sorte de résistance variable et sa résistance varie en fonction de l'intensité de la lumière qui tombe dessus. Dans l'obscurité, le LDR offre une très haute résistance aussi élevée que 10 Meg Ohm mais il se réduit à 100 Ohms ou moins en lumière vive. Le LDR est donc un capteur de lumière idéal pour les systèmes d'éclairage automatiques.
Pendant la journée, le LDR a moins de résistance et le courant le traverse jusqu'aux entrées de seuil (Pin6) et de déclenchement (Pin2) de l'IC. En conséquence, la tension à l'entrée de seuil dépasse 2/3 Vcc, ce qui réinitialise la bascule interne et la sortie reste faible. Dans le même temps, l'entrée de déclenchement obtient plus de 1 / 3Vcc. Les deux conditions maintiennent la sortie de IC1 faible pendant la journée. Le transistor de commande de relais est connecté à la sortie de IC1 de sorte que le relais reste hors tension pendant la journée.
Schéma du circuit d'éclairage à commutation automatique
Au coucher du soleil, la résistance du LDR augmente et la quantité de courant qui le traverse cesse. En conséquence, la tension à l'entrée du comparateur de seuil (pin6) chute en dessous de 2 / 3Vcc et la tension à l'entrée du comparateur de déclenchement (pin2) inférieure à 1 / 3Vcc. Ces deux conditions font monter la sortie des comparateurs à un niveau élevé, ce qui définit la bascule. Cela change la sortie de IC1 en état haut et les déclencheurs T1. La LED indique la sortie élevée de IC1. Lorsque T1 est conducteur, le relais se met sous tension et complète le circuit de la lampe par les contacts commun (Comm) et NO (normalement ouvert) du relais. Cet état se poursuit jusqu'au matin et l'IC se réinitialise lorsque le LDR s'expose à nouveau à la lumière.
Le condensateur C3 est ajouté à la base de T1 pour la commutation propre du relais. La diode D3 protège T1 de l'arrière e.m.f lorsque T1 s'éteint.
Comment régler?
Assemblez le circuit sur un circuit imprimé commun et placez-le dans un boîtier antichoc. Un boîtier adaptateur de type enfichable est un bon choix pour enfermer le transformateur et le circuit. Placez l'appareil là où la lumière du soleil est disponible pendant la journée, de préférence à l'extérieur de la maison. Avant de connecter le relais, vérifiez la sortie à l'aide du voyant LED. Ajustez VR1 pour allumer la LED à un niveau de lumière particulier, par exemple à 18 heures. Si cela fonctionne, connectez le relais et les connexions CA. La phase et le neutre peuvent être prélevés sur le primaire du transformateur. Prenez les fils de phase et de neutre et connectez-vous à un porte-ampoule. Vous pouvez utiliser n'importe quel nombre de lampes en fonction du courant nominal des contacts de relais. La lumière de la lampe ne doit pas tomber sur le LDR, alors positionnez la lampe en conséquence.
Mise en garde : Il y a 230 volts dans les contacts du relais lorsqu'ils sont chargés. Ne touchez donc pas le circuit lorsqu'il est connecté au secteur. Utilisez une bonne gaine pour les contacts du relais pour éviter les chocs.
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