¿Qué son las lámparas fluorescentes?
Las lámparas fluorescentes son lámparas en las que se produce luz como resultado del flujo de electrones e iones libres dentro de un gas. Una lámpara fluorescente típica consiste en un tubo de vidrio recubierto con fósforo y que contiene un par de electrodos en cada extremo. Está lleno de un gas inerte típicamente argón que actúa como conductor y también consta de mercurio líquido.
Lámpara fluorescente
¿Cómo funciona una lámpara fluorescente?
A medida que se suministra electricidad al tubo a través de los electrodos, la corriente pasa a través del conductor de gas, en forma de electrones e iones libres, y vaporiza el mercurio. Cuando los electrones chocan con los átomos gaseosos de mercurio, liberan electrones libres que saltan a niveles más altos y cuando vuelven a su nivel original, se emiten fotones de luz. Esta energía luminosa emitida se encuentra en forma de luz ultravioleta, que no es visible para los humanos. Cuando esta luz incide en el fósforo que recubre el tubo, excita los electrones del fósforo a un nivel superior y, a medida que estos electrones vuelven a su nivel original, se emiten fotones y esta energía luminosa ahora está en forma de luz visible.
Encendido de una lámpara fluorescente
En las lámparas fluorescentes, la corriente fluye a través de un conductor gaseoso, en lugar de un conductor de estado sólido, donde los electrones simplemente fluyen desde el extremo negativo al positivo. Es necesario que haya una gran cantidad de electrones e iones libres para permitir el flujo de carga a través del gas. Normalmente hay muy pocos electrones e iones libres en el gas. Por esta razón, se necesita un mecanismo de arranque especial para introducir más electrones libres en el gas.
Dos mecanismos de arranque para una lámpara fluorescente
1. Uno de los métodos es utilizar un interruptor de arranque y un balasto magnético para proporcionar el flujo de corriente alterna a la lámpara. Se requiere el interruptor de arranque para precalentar la lámpara de modo que se requiera una cantidad considerablemente menor de voltaje para activar la producción de electrones de los electrodos de la lámpara. El balasto se utiliza para limitar la cantidad de corriente que fluye a través de la lámpara. Sin un interruptor de arranque y balasto, una gran cantidad de corriente fluiría directamente hacia la lámpara, lo que reduciría la resistencia de la lámpara y eventualmente la calentaría y destruiría.
Lámpara fluorescente con balasto magnético y interruptor de arranque.
El interruptor de arranque utilizado es una bombilla típica que consta de dos electrodos de modo que se forma un arco eléctrico entre ellos a medida que la corriente fluye a través de la bombilla. El balasto utilizado es un balasto magnético que consiste en una bobina de transformador. A medida que la corriente alterna pasa a través de la bobina, se produce un campo magnético. A medida que aumenta la corriente, el campo magnético aumenta y esto eventualmente se opone al flujo de corriente. Por tanto, la corriente alterna es limitada.
Inicialmente, para cada medio ciclo de la señal de CA, la corriente fluye a través del balasto (bobina), desarrollando un campo magnético alrededor. Esta corriente mientras pasa a través de los filamentos del tubo los calienta lentamente para provocar la producción de electrones libres. A medida que la corriente pasa a través del filamento hacia los electrodos de la bombilla (utilizada como interruptor de arranque), se forma un arco eléctrico entre los dos electrodos de la bombilla. Como uno de los electrodos es una tira bimetálica, se dobla a medida que se calienta y, finalmente, el arco se elimina por completo y, como no fluye corriente a través del arrancador, actúa como un interruptor abierto. Esto provoca un colapso en el campo magnético a través de la bobina y, como resultado, se produce un alto voltaje que proporciona el disparo requerido para calentar la lámpara a fin de producir la cantidad adecuada de electrones libres a través del gas inerte y, finalmente, la lámpara se enciende.
6 razones por las que el balasto magnético no se considera conveniente?
- El consumo de energía es bastante alto, alrededor de 55 Watt.
- Son grandes y pesados
- Causan parpadeo ya que funcionan a frecuencias más bajas
- No duran más.
- La pérdida es de aproximadamente 13 a 15 vatios.
2. Uso de balasto electrónico para encender las lámparas fluorescentes
Los balastos electrónicos, a diferencia de los balastos magnéticos, proporcionan corriente alterna a la lámpara después de aumentar la frecuencia de línea de aproximadamente 50 Hz a 20 KHz.
Lastre electrónico para encender una lámpara fluorescente
Un circuito de balasto electrónico típico consiste en un convertidor de CA a CC que consta de puentes y condensadores que rectifican la señal de CA a CC y filtran las ondas de CA para producir energía de CC. Este voltaje de CC se convierte luego en un voltaje de onda cuadrada de CA de alta frecuencia utilizando un conjunto de interruptores. Este voltaje acciona un circuito de tanque LC resonante para producir una señal de CA sinusoidal filtrada que se aplica a la lámpara. A medida que la corriente pasa a través de la lámpara a alta frecuencia, actúa como una resistencia que forma un circuito RC paralelo con el circuito del tanque. Inicialmente, la frecuencia de conmutación de los interruptores se reduce utilizando un circuito de control, lo que hace que la lámpara se precaliente, lo que lleva a un aumento del voltaje a través de la lámpara. Eventualmente, cuando el voltaje de la lámpara aumenta lo suficiente, se enciende y comienza a brillar. Existe una disposición de detección de corriente que puede detectar la cantidad de corriente a través de la lámpara y ajustar en consecuencia la frecuencia de conmutación.
6 razones por las que se prefieren más los balastos electrónicos
- Tienen un bajo consumo de energía, menos de 40W.
- La pérdida es insignificante
- Se elimina el parpadeo
- Son más livianos y encajan más en lugares
- Duran mas
Una aplicación típica que involucra una lámpara fluorescente: una luz de conmutación automática
Aquí tienes un circuito doméstico útil. Este sistema de iluminación automático se puede instalar en su hogar para iluminar el local mediante CFL o lámpara fluorescente. La lámpara se enciende automáticamente alrededor de las 6 pm y se apaga por la mañana. Por lo que este circuito sin interruptores es muy útil para iluminar los locales de la casa incluso si los internos no están en casa. Generalmente, las luces automáticas basadas en LDR parpadean cuando la intensidad de la luz cambia al amanecer o al anochecer. Por lo tanto, CFL no se puede utilizar en tales circuitos. En las luces automáticas controladas por Triac, solo es posible la bombilla incandescente, ya que el parpadeo puede dañar el circuito dentro de la CFL. Este circuito supera todos estos inconvenientes y se enciende / apaga instantáneamente cuando cambia el nivel de luz preestablecido.
¿Cómo funciona?
IC1 (NE555) es el popular temporizador IC que se utiliza en el circuito como un disparador Schmitt para obtener una acción biestable. Las actividades de ajuste y reinicio del IC se utilizan para encender / apagar la lámpara. Dentro del IC hay dos comparadores. El comparador de umbral superior dispara a 2/3 Vcc mientras que el comparador de disparo inferior dispara a 1/3 Vcc. Las entradas de estos dos comparadores están unidas y conectadas en la unión del LDR y VR1. Por lo tanto, el voltaje proporcionado por el LDR a las entradas depende de la intensidad de la luz.
LDR es una especie de resistencia variable y su resistencia varía en función de la intensidad de la luz que incide sobre ella. En la oscuridad, el LDR ofrece una resistencia muy alta de hasta 10 megaohmios, pero se reduce a 100 ohmios o menos con luz brillante. Por tanto, LDR es un sensor de luz ideal para sistemas de iluminación automáticos.
Durante el día, el LDR tiene menos resistencia y la corriente fluye a través de él hasta el umbral (Pin6) y las entradas de disparo (pin2) de IC. Como resultado, el voltaje en la entrada de umbral supera los 2/3 Vcc, lo que restablece el Flip-Flop interno y la salida permanece baja. Al mismo tiempo, la entrada del disparador obtiene más de 1 / 3Vcc. Ambas condiciones mantienen baja la salida de IC1 durante el día. El transistor del controlador de relé está conectado a la salida de IC1 para que el relé permanezca desactivado durante el día.
Diagrama de circuito de luz de conmutación automática
Al atardecer, la resistencia de LDR aumenta y la cantidad de corriente que fluye a través de él cesa. Como resultado de esto, el voltaje en la entrada del comparador de umbral (pin 6) cae por debajo de 2 / 3Vcc y el voltaje en la entrada del comparador de disparo (pin2) por debajo de 1 / 3Vcc. Ambas condiciones hacen que la salida de los comparadores sea alta, lo que establece el Flip-Flop. Esto cambia la salida de IC1 a estado alto y se dispara T1. El LED indica la salida alta de IC1. Cuando T1 conduce, el relé energiza y completa el circuito de la lámpara a través de los contactos común (Comm) y NO (normalmente abierto) del relé. Este estado continúa hasta la mañana y el IC se reinicia cuando el LDR se expone a la luz nuevamente.
El condensador C3 se agrega a la base de T1 para la conmutación limpia del relé. El diodo D3 protege a T1 de la e.m.f trasera cuando T1 se apaga.
¿Cómo establecer?
Ensamble el circuito en una PCB común y ciérrelo en una caja a prueba de golpes. Una caja adaptadora tipo enchufe es una buena opción para encerrar el transformador y el circuito. Coloque la unidad donde la luz del sol esté disponible durante el día, preferiblemente fuera de la casa. Antes de conectar el relé, verifique la salida usando el indicador LED. Ajuste VR1 para encender el LED a un nivel de luz particular, digamos a las 6 pm. Si está bien, conecte el relé y las conexiones de CA. La fase y el neutro se pueden derivar del primario del transformador. Tome los cables de fase y neutro y conéctelos a un portalámparas. Puede utilizar cualquier número de lámparas dependiendo de la clasificación actual de los contactos del relé. La luz de la lámpara no debe caer sobre el LDR, así que coloque la lámpara en consecuencia.
Precaución : Hay 230 voltios en los contactos del relé cuando se cargan. Por lo tanto, no toque el circuito cuando esté conectado a la red. Utilice una buena funda para los contactos del relé para evitar golpes.
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