หลอดฟลูออเรสเซนต์ - ความหมายการทำงานและการใช้งาน

หลอดฟลูออเรสเซนต์คืออะไร?

หลอดฟลูออเรสเซนต์เป็นหลอดไฟที่ผลิตแสงจากการไหลของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนภายในก๊าซ หลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไปประกอบด้วยหลอดแก้วที่เคลือบด้วยสารเรืองแสงและมีขั้วไฟฟ้าคู่หนึ่งที่ปลายแต่ละด้าน มันเต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อยโดยทั่วไปคืออาร์กอนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวนำและยังประกอบด้วยของเหลวปรอท

หลอดไฟนีออน

หลอดฟลูออเรสเซนต์ทำงานอย่างไร?

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าถูกจ่ายไปยังท่อผ่านขั้วไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัวนำก๊าซในรูปของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนและทำให้ปรอทกลายเป็นไอ เมื่ออิเล็กตรอนชนกับอะตอมของปรอทที่เป็นก๊าซพวกมันจะปล่อยอิเล็กตรอนอิสระซึ่งจะกระโดดไปยังระดับที่สูงขึ้นและเมื่อพวกมันถอยกลับสู่ระดับเดิมโฟตอนของแสงจะถูกปล่อยออกมา พลังงานแสงที่ปล่อยออกมานี้อยู่ในรูปของแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งมนุษย์มองไม่เห็น เมื่อแสงนี้กระทบกับสารเรืองแสงที่เคลือบอยู่บนหลอดมันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนของฟอสเฟอร์ให้อยู่ในระดับที่สูงขึ้นและเมื่ออิเล็กตรอนเหล่านี้กลับสู่ระดับเดิมโฟตอนจะถูกปล่อยออกมาและพลังงานแสงนี้จะอยู่ในรูปของแสงที่มองเห็นได้

การเริ่มหลอดฟลูออเรสเซนต์

ในหลอดฟลูออเรสเซนต์กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัวนำที่เป็นก๊าซแทนที่จะเป็นตัวนำสถานะของแข็งซึ่งอิเล็กตรอนจะไหลจากปลายด้านลบไปยังปลายด้านบวก จำเป็นต้องมีอิเล็กตรอนและไอออนอิสระจำนวนมากเพื่อให้สามารถไหลผ่านก๊าซได้ โดยปกติจะมีอิเล็กตรอนและไอออนอิสระในก๊าซน้อยมาก ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีกลไกเริ่มต้นพิเศษเพื่อแนะนำอิเล็กตรอนอิสระในก๊าซมากขึ้น

กลไกการเริ่มต้นสองประการสำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์

1. วิธีหนึ่งคือการใช้สวิตช์สตาร์ทและบัลลาสต์แม่เหล็กเพื่อให้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับไปยังหลอดไฟ ต้องใช้สวิตช์สตาร์ทเพื่ออุ่นหลอดไฟเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าน้อยลงมากในการกระตุ้นการผลิตอิเล็กตรอนจากขั้วไฟฟ้าของหลอดไฟ บัลลาสต์ใช้เพื่อ จำกัด ปริมาณกระแสที่ไหลผ่านหลอดไฟ หากไม่มีสวิตช์สตาร์ทและบัลลาสต์กระแสไฟฟ้าจำนวนมากจะไหลไปที่หลอดไฟโดยตรงซึ่งจะลดความต้านทานของหลอดไฟและในที่สุดหลอดไฟจะร้อนขึ้นและทำลายหลอดไฟ

หลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้บัลลาสต์แม่เหล็กและสวิตช์สตาร์ท

สวิตช์สตาร์ทที่ใช้เป็นหลอดไฟทั่วไปที่ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าสองขั้วซึ่งทำให้เกิดส่วนโค้งไฟฟ้าระหว่างพวกเขาขณะที่กระแสไหลผ่านหลอดไฟ บัลลาสต์ที่ใช้คือบัลลาสต์แม่เหล็กซึ่งประกอบด้วยขดลวดหม้อแปลง เมื่อกระแสไฟฟ้ากระแสสลับผ่านขดลวดสนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้น เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นสนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นและในที่สุดสิ่งนี้ก็ต่อต้านการไหลของกระแส ดังนั้นกระแสไฟฟ้ากระแสสลับจึงมี จำกัด

เริ่มแรกสำหรับแต่ละครึ่งรอบของสัญญาณ AC กระแสจะไหลผ่านบัลลาสต์ (ขดลวด) ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบ ๆ กระแสนี้ในขณะที่ผ่านเส้นใยของหลอดให้ความร้อนอย่างช้าๆเพื่อทำให้เกิดการผลิตอิเล็กตรอนอิสระ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไส้หลอดไปยังขั้วไฟฟ้าของหลอดไฟ (ใช้เป็นสวิตช์สตาร์ท) จะเกิดส่วนโค้งไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองของหลอดไฟ เนื่องจากหนึ่งในอิเล็กโทรดเป็นแถบ bimetallic จึงโค้งงอเมื่อได้รับความร้อนและในที่สุดส่วนโค้งจะถูกกำจัดอย่างสมบูรณ์และเนื่องจากไม่มีกระแสไหลผ่านสตาร์ทเตอร์จึงทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด สิ่งนี้ทำให้เกิดการยุบตัวของสนามแม่เหล็กทั่วทั้งขดลวดและเป็นผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสูงซึ่งทำให้เกิดการกระตุ้นที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่หลอดไฟเพื่อผลิตอิเล็กตรอนอิสระในปริมาณที่เพียงพอผ่านก๊าซเฉื่อยและในที่สุดหลอดไฟก็จะเรืองแสง

6 เหตุผลที่บัลลาสต์แม่เหล็กไม่ถือว่าสะดวก?

• การใช้พลังงานค่อนข้างสูงประมาณ 55 Watt
• มีขนาดใหญ่และหนัก
• พวกมันทำให้เกิดการกะพริบเมื่อทำงานที่ความถี่ต่ำกว่า
• พวกเขาไม่นาน
• การสูญเสียอยู่ที่ประมาณ 13 ถึง 15 วัตต์

2. การใช้บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อเริ่มหลอดฟลูออเรสเซนต์

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งแตกต่างจากบัลลาสต์แม่เหล็กจะให้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับไปยังหลอดไฟหลังจากเพิ่มความถี่ของเส้นจากประมาณ 50 Hz เป็น 20KHz

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อเริ่มหลอดฟลูออเรสเซนต์

วงจรบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปประกอบด้วยตัวแปลง AC เป็น DC ซึ่งประกอบด้วยสะพานและตัวเก็บประจุซึ่งจะแก้ไขสัญญาณ AC เป็น DC และกรองระลอกคลื่น AC เพื่อผลิตไฟฟ้ากระแสตรง จากนั้นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงนี้จะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าคลื่นสี่เหลี่ยม AC ความถี่สูงโดยใช้ชุดสวิตช์ แรงดันไฟฟ้านี้ขับเคลื่อนวงจรถัง LC แบบเรโซแนนซ์เพื่อสร้างสัญญาณ AC ไซน์ไซน์ที่กรองแล้วซึ่งใช้กับหลอดไฟ เมื่อกระแสไหลผ่านหลอดไฟที่ความถี่สูงจะทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานที่สร้างวงจร RC แบบขนานกับวงจรถัง ในขั้นต้นความถี่ในการเปลี่ยนของสวิตช์จะลดลงโดยใช้วงจรควบคุมทำให้หลอดไฟได้รับความร้อนทำให้แรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งหลอดเพิ่มขึ้น ในที่สุดเมื่อแรงดันไฟฟ้าของหลอดเพิ่มขึ้นเพียงพอหลอดไฟก็จะติดไฟและเริ่มเรืองแสง มีการจัดเรียงการตรวจจับกระแสซึ่งสามารถตรวจจับปริมาณกระแสไฟฟ้าผ่านหลอดไฟและปรับความถี่สวิตชิ่งให้เหมาะสม

6 เหตุผลที่บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์เป็นที่ต้องการมากกว่า

• มีการใช้พลังงานต่ำน้อยกว่า 40W
• การสูญเสียเป็นเรื่องเล็กน้อย
• การสั่นไหวถูกกำจัด
• มีน้ำหนักเบาและเข้ากับสถานที่ได้มากขึ้น
• พวกมันอยู่ได้นานขึ้น

แอปพลิเคชันทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ - ไฟสลับอัตโนมัติ

นี่คือวงจรภายในบ้านที่มีประโยชน์สำหรับคุณ ระบบไฟอัตโนมัตินี้สามารถติดตั้งในบ้านของคุณเพื่อให้แสงสว่างภายในอาคารโดยใช้หลอดไฟ CFL หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดไฟจะเปิดโดยอัตโนมัติประมาณ 18.00 น. และจะดับลงในตอนเช้า ดังนั้นวงจรแบบไม่ใช้สวิตช์นี้จึงมีประโยชน์อย่างมากในการให้แสงสว่างภายในบ้านแม้ว่าผู้ต้องขังจะไม่อยู่บ้านก็ตาม โดยทั่วไปไฟอัตโนมัติที่ใช้ LDR จะกะพริบเมื่อความเข้มของแสงเปลี่ยนไปในเวลารุ่งสางหรือพลบค่ำ ดังนั้นไม่สามารถใช้ CFL ในวงจรดังกล่าวได้ ในไฟอัตโนมัติที่ควบคุม Triac จะมีเฉพาะหลอดไส้เท่านั้นที่เป็นไปได้เนื่องจากการกะพริบอาจทำให้วงจรภายใน CFL เสียหายได้ วงจรนี้จะเอาชนะข้อบกพร่องดังกล่าวทั้งหมดและจะเปิด / ปิดทันทีเมื่อระดับแสงที่ตั้งไว้เปลี่ยนไป

มันทำงานอย่างไร?

IC1 (NE555) เป็น IC จับเวลายอดนิยมซึ่งใช้ในวงจรเป็น Schmitt trigger เพื่อให้ได้แอ็คชั่น bistable กิจกรรมการตั้งค่าและการรีเซ็ตของ IC ใช้เพื่อเปิด / ปิดหลอดไฟ ภายใน IC มีตัวเปรียบเทียบสองตัว ตัวเปรียบเทียบขีด จำกัด บนจะเดินทางที่ 2/3 Vcc ในขณะที่ตัวเปรียบเทียบทริกเกอร์ด้านล่างทริปที่ 1/3 Vcc อินพุตของตัวเปรียบเทียบทั้งสองนี้ถูกผูกเข้าด้วยกันและเชื่อมต่อที่จุดเชื่อมต่อของ LDR และ VR1 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ LDR ให้กับอินพุตจึงขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง

LDR เป็นตัวต้านทานแบบแปรผันและความต้านทานจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่ตกกระทบ ในที่มืด LDR มีความต้านทานสูงมากถึง 10 Meg Ohm แต่จะลดลงถึง 100 Ohms หรือน้อยกว่าในที่มีแสงจ้า LDR จึงเป็นเซนเซอร์ตรวจจับแสงที่เหมาะสำหรับระบบไฟอัตโนมัติ

ในช่วงกลางวัน LDR จะมีความต้านทานน้อยลงและกระแสไหลผ่านไปยัง threshold (Pin6) และอินพุตทริกเกอร์ (pin2) ของ IC เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตเกณฑ์สูงกว่า 2/3 Vcc ซึ่งจะรีเซ็ต Flip-Flop ภายในและเอาต์พุตยังคงต่ำ ในเวลาเดียวกันอินพุตทริกเกอร์ได้รับมากกว่า 1 / 3Vcc เงื่อนไขทั้งสองทำให้เอาต์พุตของ IC1 ต่ำในช่วงกลางวัน ทรานซิสเตอร์ไดรเวอร์รีเลย์เชื่อมต่อกับเอาต์พุตของ IC1 เพื่อให้รีเลย์ยังคงไม่ได้รับพลังงานในระหว่างวัน

แผนภาพวงจรไฟสลับอัตโนมัติ

เมื่อพระอาทิตย์ตกความต้านทานของ LDR จะเพิ่มขึ้นและปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจะหยุดลง ด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตเปรียบเทียบเกณฑ์ (pin6) จะลดลงต่ำกว่า 2 / 3Vcc และแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตเปรียบเทียบทริกเกอร์ (พิน 2) น้อยกว่า 1 / 3Vcc เงื่อนไขทั้งสองนี้ทำให้เอาท์พุตของเครื่องเปรียบเทียบสูงขึ้นซึ่งตั้งค่า Flip-Flop สิ่งนี้จะเปลี่ยนเอาต์พุตของ IC1 เป็นสถานะสูงและทริกเกอร์ T1 LED แสดงว่า IC1 เอาต์พุตสูง เมื่อ T1 ดำเนินการรีเลย์จะเพิ่มพลังงานและทำให้วงจรหลอดไฟเสร็จสมบูรณ์ผ่านหน้าสัมผัส Common (Comm) และ NO (เปิดตามปกติ) ของรีเลย์ สถานะนี้จะดำเนินต่อไปจนถึงเช้าและ IC จะรีเซ็ตเมื่อ LDR เปิดรับแสงอีกครั้ง

ตัวเก็บประจุ C3 ถูกเพิ่มเข้าที่ฐานของ T1 สำหรับการสลับที่สะอาดของรีเลย์ Diode D3 ปกป้อง T1 จากด้านหลัง e.m.f เมื่อ T1 ปิด

ตั้งค่ายังไง?

ประกอบวงจรบน PCB ทั่วไปและใส่ไว้ในกล่องกันกระแทก กล่องอะแดปเตอร์ชนิดปลั๊กเป็นทางเลือกที่ดีในการปิดหม้อแปลงและวงจร วางเครื่องที่มีแสงแดดส่องถึงในเวลากลางวันควรอยู่นอกบ้าน ก่อนเชื่อมต่อรีเลย์ให้ตรวจสอบเอาต์พุตโดยใช้ไฟ LED ปรับ VR1 เพื่อเปิดไฟ LED ที่ระดับแสงเฉพาะบอกเวลา 18.00 น. ถ้ามันโอเคให้เชื่อมต่อรีเลย์และการเชื่อมต่อ AC เฟสและเป็นกลางสามารถเคาะได้จากตัวหลักของหม้อแปลง ใช้เฟสและสายกลางและเชื่อมต่อกับที่ยึดหลอดไฟ คุณสามารถใช้หลอดไฟกี่หลอดก็ได้ขึ้นอยู่กับพิกัดกระแสของหน้าสัมผัสรีเลย์ แสงจากหลอดไฟไม่ควรตกที่ LDR ดังนั้นให้วางตำแหน่งของหลอดไฟให้เหมาะสม

ข้อควรระวัง : มี 230 โวลต์ในหน้าสัมผัสรีเลย์เมื่อชาร์จ ดังนั้นอย่าสัมผัสวงจรเมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ ใช้ปลอกหุ้มที่ดีสำหรับหน้าสัมผัสรีเลย์เพื่อป้องกันการกระแทก

เครดิตภาพ:

• หลอดฟลูออเรสเซนต์โดย วิกิมีเดีย
• การสตาร์ทหลอดฟลูออเรสเซนต์โดยใช้บัลลาสต์แม่เหล็กและสวิตช์สตาร์ทโดย วิกิมีเดีย