Đèn huỳnh quang là gì?
Đèn huỳnh quang là loại đèn trong đó ánh sáng được tạo ra do dòng chảy của các electron và ion tự do bên trong chất khí. Một đèn huỳnh quang điển hình bao gồm một ống thủy tinh được phủ phốt pho và có một cặp điện cực ở mỗi đầu. Nó chứa đầy khí trơ thường là argon đóng vai trò là chất dẫn điện và cũng bao gồm chất lỏng thủy ngân.
Đèn huỳnh quang
Đèn huỳnh quang hoạt động như thế nào?
Khi dòng điện được cung cấp cho ống qua các điện cực, dòng điện đi qua vật dẫn khí, dưới dạng các electron và ion tự do và làm thủy ngân bốc hơi. Khi các điện tử va chạm với các nguyên tử thủy ngân ở thể khí, chúng cho ra các điện tử tự do nhảy lên các mức cao hơn và khi chúng rơi trở lại mức ban đầu, các photon ánh sáng được phát ra. Năng lượng ánh sáng phát ra này ở dạng tia cực tím, con người không nhìn thấy được. Khi ánh sáng này chạm vào photpho được phủ trên ống, nó kích thích các điện tử của photpho lên mức cao hơn và khi các điện tử này rơi trở lại mức ban đầu, các photon được phát ra và năng lượng ánh sáng này bây giờ ở dạng ánh sáng nhìn thấy.
Khởi động đèn huỳnh quang
Trong đèn huỳnh quang, dòng điện chạy qua chất dẫn khí, thay vì chất dẫn ở trạng thái rắn, nơi các điện tử chỉ đơn giản chạy từ đầu âm sang đầu dương. Cần phải có một lượng lớn các điện tử và ion tự do để cho phép dòng điện tích qua chất khí. Bình thường có rất ít điện tử và ion tự do trong chất khí. Vì lý do này, một cơ chế khởi động đặc biệt là cần thiết để tạo ra nhiều electron tự do hơn trong chất khí.
Hai cơ chế khởi động cho đèn huỳnh quang
1. Một trong những phương pháp là sử dụng một công tắc khởi động và một chấn lưu từ để cung cấp dòng điện xoay chiều cho bóng đèn. Công tắc khởi động được yêu cầu để làm nóng trước đèn để lượng điện áp ít hơn đáng kể được yêu cầu để kích hoạt sản sinh các điện tử từ các điện cực của đèn. Chấn lưu dùng để hạn chế dòng điện chạy qua đèn. Nếu không có công tắc khởi động và chấn lưu, một lượng lớn dòng điện sẽ chạy trực tiếp đến đèn, làm giảm điện trở của đèn và cuối cùng làm nóng đèn và phá hủy đèn.
Đèn huỳnh quang sử dụng chấn lưu từ và công tắc khởi động
Công tắc khởi động được sử dụng là một bóng đèn điển hình bao gồm hai điện cực sao cho một hồ quang điện được hình thành giữa chúng khi dòng điện chạy qua bóng đèn. Tăng phô được sử dụng là chấn lưu từ trường gồm cuộn dây biến áp. Khi dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây, từ trường được tạo ra. Khi dòng điện tăng, từ trường tăng và điều này cuối cùng chống lại dòng điện. Do đó dòng điện xoay chiều bị hạn chế.
Ban đầu đối với mỗi nửa chu kỳ của tín hiệu xoay chiều, dòng điện chạy qua chấn lưu (cuộn dây), phát triển một từ trường xung quanh nó. Dòng điện này khi đi qua các dây tóc của ống làm nóng chúng từ từ để tạo ra các điện tử tự do. Khi dòng điện đi qua dây tóc đến các điện cực của bóng đèn (được sử dụng làm công tắc khởi động), một hồ quang điện được hình thành giữa hai điện cực của bóng đèn. Vì một trong những điện cực là một dải lưỡng kim, nó uốn cong khi bị nung nóng và cuối cùng hồ quang bị loại bỏ hoàn toàn và khi không có dòng điện chạy qua bộ khởi động, nó hoạt động như một công tắc mở. Điều này gây ra sự sụp đổ trong từ trường xuyên qua cuộn dây và kết quả là một điện áp cao được tạo ra, cung cấp kích hoạt cần thiết để đốt nóng đèn để tạo ra lượng điện tử tự do thích hợp qua khí trơ và cuối cùng đèn phát sáng.
6 Lý do tại sao chấn lưu từ không được coi là thuận tiện?
- Công suất tiêu thụ khá cao, khoảng 55 Watt.
- Chúng lớn và nặng
- Chúng gây ra hiện tượng nhấp nháy khi hoạt động ở tần số thấp hơn
- Chúng không tồn tại lâu hơn.
- Tổn thất khoảng 13 đến 15 Watts.
2. Sử dụng chấn lưu điện tử để khởi động đèn huỳnh quang
Chấn lưu điện tử, không giống như chấn lưu từ trường cung cấp dòng điện xoay chiều cho đèn sau khi tăng tần số dòng điện từ khoảng 50 Hz đến 20KHz.
Chấn lưu điện tử để khởi động đèn huỳnh quang
Một mạch chấn lưu điện tử điển hình bao gồm một bộ chuyển đổi AC sang DC bao gồm các cầu nối và tụ điện để chỉnh lưu tín hiệu AC thành DC và lọc ra các gợn sóng AC để tạo ra nguồn DC. Điện áp DC này sau đó được chuyển đổi thành điện áp sóng vuông AC tần số cao bằng cách sử dụng một bộ công tắc. Điện áp này dẫn động mạch bình LC cộng hưởng để tạo ra tín hiệu xoay chiều hình sin đã lọc được cấp cho đèn. Khi dòng điện đi qua đèn với tần số cao, nó có tác dụng như một điện trở tạo thành đoạn mạch RC song song với đoạn mạch bình. Ban đầu, tần số đóng cắt của các công tắc bị giảm bằng cách sử dụng mạch điều khiển, làm cho bóng đèn bị nóng trước, dẫn đến tăng điện áp trên đèn. Cuối cùng khi điện áp của đèn tăng lên đủ, nó bị đánh lửa và bắt đầu phát sáng. Có một bố trí cảm biến dòng điện có thể cảm nhận lượng dòng điện qua đèn và theo đó điều chỉnh tần số chuyển đổi.
6 lý do tại sao chấn lưu điện tử được ưa chuộng hơn
- Chúng có mức tiêu thụ điện năng thấp, dưới 40W
- Mất mát không đáng kể
- Hiện tượng nhấp nháy được loại bỏ
- Chúng nhẹ hơn và phù hợp với nhiều nơi hơn
- Chúng tồn tại lâu hơn
Một ứng dụng điển hình liên quan đến đèn huỳnh quang - Đèn chuyển mạch tự động
Đây là một mạch nhà hữu ích cho bạn. Hệ thống chiếu sáng tự động này có thể được lắp đặt trong nhà của bạn để chiếu sáng cơ sở bằng đèn CFL hoặc đèn huỳnh quang. Đèn tự động bật vào khoảng 6 giờ chiều và tắt vào buổi sáng. Vì vậy, mạch không công tắc này rất hữu ích để chiếu sáng khuôn viên của ngôi nhà ngay cả khi tù nhân không ở nhà. Nói chung, đèn tự động dựa trên LDR nhấp nháy khi cường độ ánh sáng thay đổi vào lúc bình minh hoặc hoàng hôn. Vì vậy CFL không thể được sử dụng trong các mạch như vậy. Trong đèn tự động được điều khiển bằng Triac, chỉ có thể sử dụng bóng đèn sợi đốt vì sự nhấp nháy có thể làm hỏng mạch bên trong CFL. Mạch này khắc phục tất cả các nhược điểm đó và bật / tắt ngay lập tức khi mức ánh sáng đặt trước thay đổi.
Làm thế nào nó hoạt động?
IC1 (NE555) là IC hẹn giờ phổ biến được sử dụng trong mạch như một bộ kích hoạt Schmitt để có được một hành động bistable. Các hoạt động thiết lập và thiết lập lại của IC được sử dụng để bật / tắt đèn. Bên trong vi mạch có hai bộ so sánh. Bộ so sánh ngưỡng trên hoạt động ở 2/3 Vcc trong khi bộ so sánh kích hoạt dưới hoạt động ở 1/3 Vcc. Đầu vào của hai bộ so sánh này được gắn với nhau và kết nối tại điểm giao nhau của LDR và VR1. Do đó, điện áp do LDR cung cấp cho các đầu vào phụ thuộc vào cường độ ánh sáng.
LDR là một loại biến trở và điện trở của nó thay đổi tùy thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào nó. Trong bóng tối, LDR cung cấp điện trở rất cao, lên tới 10 Meg Ohm nhưng nó giảm xuống còn 100 Ohms hoặc thấp hơn trong ánh sáng chói. Vì vậy LDR là một cảm biến ánh sáng lý tưởng cho hệ thống chiếu sáng tự động.
Trong thời gian ban ngày, LDR có ít điện trở hơn và dòng điện chạy qua nó đến ngưỡng (Pin6) và đầu vào kích hoạt (pin2) của IC. Do đó, điện áp ở đầu vào ngưỡng vượt quá 2/3 Vcc, điều này sẽ đặt lại Flip-Flop bên trong và đầu ra vẫn ở mức thấp. Đồng thời, đầu vào kích hoạt nhận được nhiều hơn 1 / 3Vcc. Cả hai điều kiện đều giữ cho đầu ra của IC1 ở mức thấp trong ngày. Bóng bán dẫn trình điều khiển rơle được kết nối với đầu ra của IC1 để Rơle vẫn được cung cấp năng lượng vào ban ngày.
Sơ đồ mạch đèn chuyển mạch tự động
Vào lúc hoàng hôn, điện trở của LDR tăng lên và lượng dòng điện chạy qua nó ngừng lại. Do đó, điện áp ở đầu vào bộ so sánh ngưỡng (chân 6) giảm xuống dưới 2 / 3Vcc và điện áp ở đầu vào bộ so sánh kích hoạt (chân2) nhỏ hơn 1 / 3Vcc. Cả hai điều kiện này đều khiến đầu ra của các bộ so sánh tăng cao, điều này sẽ đặt Flip-Flop. Điều này thay đổi đầu ra của IC1 thành trạng thái cao và kích hoạt T1. Đèn LED cho biết đầu ra cao của IC1. Khi T1 dẫn, rơle đóng điện và hoàn thành mạch đèn thông qua các tiếp điểm Chung (Comm) và NO (Thường mở) của Rơle. Trạng thái này tiếp tục cho đến sáng và IC thiết lập lại khi LDR sáng trở lại.
Tụ điện C3 được thêm vào đế của T1 để đóng cắt rơ le sạch. Diode D3 bảo vệ T1 khỏi e.m.f trở lại khi T1 tắt.
Làm thế nào để thiết lập?
Lắp ráp mạch trên một PCB thông thường và bao bọc trong một hộp chống sốc. Hộp điều hợp loại phích cắm là lựa chọn tốt để bao bọc máy biến áp và mạch điện. Đặt thiết bị ở nơi có ánh sáng mặt trời vào ban ngày, tốt nhất là bên ngoài nhà. Trước khi kết nối rơ le, hãy kiểm tra đầu ra bằng đèn báo LED. Điều chỉnh VR1 để bật đèn LED ở mức ánh sáng cụ thể, chẳng hạn như lúc 6 giờ chiều. Nếu nó ổn, sau đó kết nối Relay và các kết nối AC. Pha và trung tính có thể được điều chỉnh từ cuộn sơ cấp của máy biến áp. Lấy dây pha và dây trung tính và kết nối với giá đỡ bóng đèn. Bạn có thể sử dụng bất kỳ số lượng đèn nào tùy thuộc vào định mức hiện tại của các tiếp điểm rơle. Ánh sáng từ đèn không được rơi vào LDR vì vậy hãy đặt đèn cho phù hợp.
Thận trọng : Có 230 Volts trong các tiếp điểm rơ le khi được sạc. Vì vậy, không chạm vào mạch khi nó được kết nối với nguồn điện. Sử dụng loại tốt cho các tiếp điểm rơ le để tránh bị giật.
Tín dụng Hình ảnh:
