Wie die Steuermechanismen von Leuchtstofflampen aufgebaut sind und funktionieren

Die Klasse der Gasentladungslichtquellen, zu denen auch Leuchtstofflampen gehören, erfordert den Einsatz spezieller Geräte, die den Durchgang einer Bogenentladung in einem versiegelten Glasgehäuse durchführen.

Das Gerät und Funktionsprinzip einer Leuchtstofflampe

Seine Form ist in Form einer Röhre gefertigt. Es kann gerade, gebogen oder gedreht sein.

Die Oberfläche des Glaskolbens ist von innen mit einer Phosphorschicht bedeckt und an seinen Enden befinden sich Wolframfäden. Das Innenvolumen ist versiegelt und mit Niederdruck-Inertgas mit Quecksilberdampf gefüllt.

Das Leuchten einer Leuchtstofflampe entsteht durch die Erzeugung und Aufrechterhaltung einer elektrischen Bogenentladung in einem Inertgas zwischen den Glühfäden, die nach dem Prinzip der thermionischen Strahlung arbeiten. Für seinen Fluss wird ein elektrischer Strom durch den Wolframdraht geleitet, um das Metall zu erhitzen.

Gleichzeitig wird zwischen den Filamenten eine hohe Potentialdifferenz angelegt, die Energie für den Strom eines Lichtbogens zwischen ihnen liefert.Quecksilberdampf verbessert den Strömungsweg dafür in einer Inertgasumgebung. Die Leuchtstoffschicht verändert die optischen Eigenschaften des ausgehenden Lichtstrahls.

Es befasst sich mit der Sicherstellung des Ablaufs elektrischer Prozesse innerhalb der Leuchtstofflampen-Steuergeräte. Abgekürzt PRA.

Arten von Vorschaltgeräten

Abhängig von der verwendeten Elementbasis können Ballastvorrichtungen auf zwei Arten hergestellt werden:

1. elektromagnetisches Design;

2. elektronischer Block.

Die ersten Modelle von Leuchtstofflampen arbeiteten ausschließlich nach der ersten Methode. Dafür haben wir verwendet:

• Anlasser;

• Gaspedal.

Elektronische Blöcke sind vor nicht allzu langer Zeit aufgetaucht. Ihre Produktion begann nach der massiven, schnellen Entwicklung von Unternehmen, die ein modernes Sortiment elektronischer Basen auf Basis von Mikroprozessortechnologien herstellten.

Elektromagnetische Vorschaltgeräte

Das Funktionsprinzip einer Leuchtstofflampe mit elektromagnetischem Vorschaltgerät (EMPRA)

Der Startkreis des Anlassers mit Anschluss einer elektromagnetischen Drossel gilt als traditionell, klassisch. Aufgrund seiner relativen Einfachheit und geringen Kosten erfreut es sich nach wie vor großer Beliebtheit und wird weiterhin häufig in Beleuchtungssystemen eingesetzt.

Nach dem Anlegen des Netzstroms an die Lampe wird die Spannung über die Drosselspule und die Wolframfäden zugeführt Starterelektroden… Sie ist in Form einer Gasentladungslampe mit geringer Größe konzipiert.

Die an die Elektroden angelegte Netzspannung verursacht eine Glimmentladung zwischen ihnen, wodurch ein Edelgasglühen entsteht und die Umgebung erhitzt wird. In der Nähe Bimetallkontakt nimm es wahr, beuge dich. verändert seine Form und schließt die Lücke zwischen den Elektroden.

Im Stromkreis des Stromkreises entsteht ein geschlossener Stromkreis, durch den ein Strom zu fließen beginnt, der die Glühfäden der Leuchtstofflampe erwärmt. Um sie herum bildet sich eine thermionische Emission. Gleichzeitig wird der Quecksilberdampf im Kolben erhitzt.

Der resultierende elektrische Strom reduziert die vom Netzwerk an die Elektroden des Anlassers angelegte Spannung um etwa die Hälfte. Der Blitz zwischen ihnen nimmt ab und die Temperatur sinkt. Die Bimetallplatte reduziert ihre Biegung, indem sie den Stromkreis zwischen den Elektroden trennt. Der Strom durch sie wird unterbrochen und im Inneren der Drossel entsteht eine EMK der Selbstinduktion. Es entsteht sofort eine kurzzeitige Entladung im angeschlossenen Stromkreis: zwischen den Glühfäden einer Leuchtstofflampe.

Sein Wert erreicht mehrere Kilovolt. Es reicht aus, den Zerfall eines Inertgasmediums mit erhitztem Quecksilberdampf und erhitzten Filamenten in den Zustand thermionischer Strahlung zu erzeugen. Zwischen den Enden der Lampe, die die Lichtquelle darstellt, entsteht ein Lichtbogen.

Gleichzeitig reicht die Spannung an den Kontakten des Anlassers nicht aus, um dessen inerte Schicht zu zerstören und die Elektroden der Bimetallplatte wieder zu schließen. Sie bleiben geöffnet. Der Starter beteiligt sich nicht am weiteren Arbeitsablauf.

Nach dem Start des Glühens muss der Strom im Stromkreis begrenzt werden. Andernfalls können die Schaltungselemente durchbrennen. Diese Funktion ist ebenfalls zugeordnet Gaspedal… Sein induktiver Widerstand begrenzt den Stromanstieg und verhindert Schäden an der Lampe.

Anschlusspläne elektromagnetischer Vorschaltgeräte

Basierend auf dem oben genannten Funktionsprinzip von Leuchtstofflampen werden für diese über ein Steuergerät verschiedene Anschlussschemata erstellt.

Am einfachsten ist es, den Choke und den Starter für eine Lampe einzuschalten.

Bei dieser Methode entsteht im Versorgungskreis ein zusätzlicher induktiver Widerstand. Um die durch seine Wirkung verursachten Blindleistungsverluste zu reduzieren, wird eine Kompensation verwendet, indem am Eingang der Schaltung ein Kondensator eingebaut wird, der den Winkel des Stromvektors in die entgegengesetzte Richtung verschiebt.

Wenn die Leistung der Drossel den Betrieb mehrerer Leuchtstofflampen ermöglicht, werden diese in Reihenschaltungen zusammengefasst und jeweils mit separaten Startern gestartet.

Wenn es notwendig ist, den Effekt des induktiven Widerstands zu kompensieren, wird die gleiche Technik wie zuvor verwendet: Ein Kompensationskondensator wird angeschlossen.

Anstelle einer Drossel kann im Stromkreis ein Spartransformator verwendet werden, der den gleichen induktiven Widerstand aufweist und eine Einstellung des Wertes der Ausgangsspannung ermöglicht. Die Kompensation der Wirkleistungsverluste der Blindkomponente erfolgt durch Zuschaltung eines Kondensators.

Spartransformator Kann zur Beleuchtung mit mehreren in Reihe geschalteten Lampen verwendet werden.

Gleichzeitig ist es wichtig, eine Leistungsreserve zu schaffen, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

Nachteile der Verwendung elektromagnetischer Vorschaltgeräte

Die Abmessungen der Drossel erfordern die Schaffung eines separaten Gehäuses für das Steuergerät, das einen gewissen Platzbedarf einnimmt. Gleichzeitig gibt es, wenn auch geringe, Außengeräusche ab.

Das Starterdesign ist nicht zuverlässig. In regelmäßigen Abständen gehen die Lampen aufgrund von Störungen aus. Wenn der Anlasser ausfällt, kommt es zu einem Fehlstart, wenn mehrere Blitze visuell beobachtet werden können, bevor ein gleichmäßiges Brennen einsetzt. Dieses Phänomen beeinflusst die Lebensdauer von Threads.

Elektromagnetische Vorschaltgeräte verursachen relativ hohe Energieverluste und verringern den Wirkungsgrad.

Spannungsvervielfacher in Schaltkreisen zur Ansteuerung von Leuchtstofflampen

Dieses Schema findet sich häufig in Amateurdesigns und wird in Industriedesigns nicht verwendet, obwohl es keine komplexe Basis von Elementen erfordert, einfach herzustellen und effizient ist.

Das Funktionsprinzip besteht darin, die Versorgungsspannung des Netzes schrittweise auf deutlich höhere Werte zu erhöhen, wodurch die Isolierung eines Inertgasmediums mit Quecksilberdampf zerstört wird, ohne es zu erhitzen, und eine thermionische Strahlung der Fäden gewährleistet wird.

Eine solche Verbindung ermöglicht die Verwendung auch von Glühbirnen mit verbrannten Glühfäden. Dazu werden die Lampen in ihrem Stromkreis einfach beidseitig mit externen Brücken überbrückt.

Bei solchen Stromkreisen besteht ein erhöhtes Risiko eines Stromschlags für Personen. Seine Quelle ist die Ausgangsspannung des Multiplikators, die auf Kilovolt und mehr gebracht werden kann.

Wir raten von der Verwendung dieser Tabelle ab und veröffentlichen sie, um auf die Gefahren und Risiken hinzuweisen, die sie mit sich bringt. Wir machen Sie bewusst darauf aufmerksam: Wenden Sie diese Methode nicht selbst an und machen Sie Ihre Kollegen auf diesen großen Nachteil aufmerksam.

Elektronische Vorschaltgeräte

Merkmale des Betriebs einer Leuchtstofflampe mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG)

Alle physikalischen Gesetze, die in einem Glaskolben mit Edelgas und Quecksilberdampf entstehen, um eine Bogenentladung und ein Leuchten zu erzeugen, bleiben bei der Gestaltung von Lampen, die von elektronischen Vorschaltgeräten gesteuert werden, unverändert.

Daher bleiben die Algorithmen für den Betrieb elektronischer Vorschaltgeräte dieselben wie die ihrer elektromagnetischen Gegenstücke. Es wurde lediglich die alte Elementbasis durch eine moderne ersetzt.

Dies gewährleistet nicht nur die hohe Zuverlässigkeit des Steuergeräts, sondern auch seine geringen Abmessungen, die den Einbau an jedem geeigneten Ort ermöglichen, sogar im Sockel einer herkömmlichen E27-Glühbirne, die von Edison für Glühlampen entwickelt wurde.

Nach diesem Prinzip funktionieren kleine Energiesparlampen mit einer Leuchtstoffröhre mit komplexer gedrehter Form, deren Größe Glühlampen nicht übersteigt und die für den Anschluss an das 220-Netzwerk über alte Steckdosen ausgelegt sind.

In den meisten Fällen reicht es für Elektriker, die mit Leuchtstofflampen arbeiten, aus, sich einen einfachen Anschlussplan vorzustellen, der mit großer Vereinfachung aus wenigen Bauteilen besteht.

Vom Elektronikblock für elektronische Vorschaltgeräte bis hin zum Werk gibt es:

• Eingangskreis an 220-Volt-Stromversorgung angeschlossen;

• zwei Ausgangskreise Nr. 1 und Nr. 2, die mit den jeweiligen Threads verbunden sind.

Normalerweise wird die elektronische Einheit mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer hergestellt. In der Praxis kommt es bei Energiesparlampen aus verschiedenen Gründen am häufigsten dazu, dass sich der Lampenkörper während des Betriebs löst. Das Inertgas und der Quecksilberdampf verlassen es sofort. Eine solche Lampe leuchtet nicht mehr und ihre Elektronikeinheit bleibt in gutem Zustand.

Durch Anschluss an einen Kolben mit geeignetem Fassungsvermögen kann es wiederverwendet werden. Dafür:

• der Sockel der Lampe wird sorgfältig zerlegt;

• die elektronische EKG-Einheit wird daraus entfernt;

• Markieren Sie ein Kabelpaar, das im Stromkreis verwendet wird.

• Markieren Sie die Drähte der Ausgangskreise auf dem Filament.

Danach muss nur noch der Stromkreis der Elektronikeinheit wieder an einen voll funktionsfähigen Kolben angeschlossen werden. Sie wird weiterhin arbeiten.

Elektromagnetisches Vorschaltgerät

Strukturell besteht der Elektronikblock aus mehreren Teilen:

• ein Filter, der elektromagnetische Störungen entfernt und blockiert, die von der Stromversorgung des Stromkreises ausgehen oder von der elektronischen Einheit während des Betriebs erzeugt werden;

• Gleichrichter für Sinusschwingungen;

• Leistungskorrekturschaltungen;

• Glättungsfilter;

• Wandler;

• elektronisches Vorschaltgerät (ein Analogon einer Drossel).

Der Stromkreis des Wechselrichters arbeitet mit leistungsstarken Feldeffekttransistoren und ist nach einem der typischen Prinzipien aufgebaut: einer Brücken- oder Halbbrückenschaltung für deren Einbindung.

Im ersten Fall funktionieren in jedem Arm der Brücke vier Tasten. Solche Wechselrichter sind darauf ausgelegt, hohe Leistungen in Beleuchtungssystemen in Hunderte Watt umzuwandeln. Eine Halbbrückenschaltung enthält nur zwei Schalter, hat einen geringeren Wirkungsgrad und wird häufiger verwendet.

Beide Schaltkreise werden von einer speziellen elektronischen Einheit gesteuert – Microdar.

Wie elektronische Vorschaltgeräte funktionieren

Um eine zuverlässige Lumineszenz der Leuchtstofflampe zu gewährleisten, sind die EKG-Algorithmen in 3 technologische Stufen unterteilt:

1. vorbereitend, bezogen auf die anfängliche Erwärmung der Elektroden, um die thermionische Strahlung zu erhöhen;

2. Zünden des Lichtbogens durch Anlegen eines Hochspannungsimpulses;

3. Gewährleistung einer stabilen Lichtbogenentladung.

Diese Technologie ermöglicht ein schnelles Einschalten der Lampe auch bei Minustemperaturen, sorgt für einen sanften Start und die Ausgabe der minimal notwendigen Spannung zwischen den Glühfäden für eine gute Lichtbogenbeleuchtung.

Eines der einfachen schematischen Diagramme zum Anschluss eines elektronischen Vorschaltgeräts an eine Leuchtstofflampe ist unten dargestellt.

Eine Diodenbrücke am Eingang richtet die Wechselspannung gleich. Seine Wellen werden durch den Kondensator C2 geglättet.Dahinter arbeitet ein in Halbbrückenschaltung geschalteter Gegentakt-Wechselrichter.

Es enthält 2 n-p-n-Transistoren, die hochfrequente Schwingungen erzeugen, die mit gegenphasigen Steuersignalen an die Wicklungen W1 und W2 des Dreiwicklungs-Ringkern-Hochfrequenztransformators L1 gespeist werden. Seine verbleibende Spule W3 liefert eine hohe Resonanzspannung an die Leuchtstoffröhre.

Wenn also der Strom eingeschaltet wird, bevor die Lampe zündet, entsteht im Resonanzkreis ein maximaler Strom, der für die Erwärmung beider Glühfäden sorgt.

Parallel zur Lampe ist ein Kondensator geschaltet. An seinen Platten entsteht eine große Resonanzspannung. Es zündet einen Lichtbogen in einer Inertgasumgebung. Unter seiner Wirkung werden die Kondensatorplatten kurzgeschlossen und die Spannungsresonanz unterbrochen.

Die Lampe hört jedoch nicht auf zu brennen. Aufgrund des verbleibenden Anteils der aufgebrachten Energie arbeitet es automatisch weiter. Der induktive Widerstand des Konverters reguliert den durch die Lampe fließenden Strom und hält ihn im optimalen Bereich.

Siehe auch: Schaltkreise für Gasentladungslampen