Floresan lambalar nedir?
Floresan lambalar, bir gazın içindeki serbest elektron ve iyonların akışı sonucu ışık üreten lambalardır. Tipik bir floresan lamba, fosforla kaplanmış ve her iki ucunda bir çift elektrot bulunan bir cam tüpten oluşur. İletken görevi gören genellikle argon olan inert bir gazla ve ayrıca sıvı cıva ile doldurulmuştur.
Floresan lamba nasıl çalışır?
Elektrotlar aracılığıyla tüpe elektrik verildiğinde, akım serbest elektronlar ve iyonlar şeklinde gaz iletkeninden geçer ve cıvayı buharlaştırır. Elektronlar gaz halindeki cıva atomlarıyla çarpıştığında, daha yüksek seviyelere sıçrayan serbest elektronlar verirler ve orijinal seviyelerine geri döndüklerinde fotonlar yayılır. Bu yayılan ışık enerjisi, insan gözüyle görülemeyen ultraviyole ışık formundadır. Bu ışık tüp üzerine kaplanmış fosfora çarptığında, fosforun elektronlarını daha yüksek bir seviyeye uyarır ve bu elektronlar orijinal seviyelerine geri döndüklerinde fotonlar yayılır ve bu ışık enerjisi artık görünür ışık formundadır.
Floresan lambayı çalıştırma
Floresan lambalarda akım, elektronların negatif uçtan pozitif uca doğru aktığı katı hal iletkeninin aksine, gaz halindeki bir iletken üzerinden akar. Gazda yük akışının gerçekleşmesi için bol miktarda serbest elektron ve iyon bulunması gerekir. Normalde gazda çok az serbest elektron ve iyon bulunur. Bu nedenle, gaza daha fazla serbest elektron eklemek için özel bir başlatma mekanizmasına ihtiyaç duyulur.
Floresan lamba için iki çalıştırma mekanizması
1. Yöntemlerden biri, lambaya alternatif akım sağlamak için bir başlatıcı anahtar ve manyetik balast kullanmaktır. Başlatıcı anahtar, lambanın elektrotlarından elektron üretimini tetiklemek için gereken voltajın önemli ölçüde daha az olmasını sağlamak üzere lambayı önceden ısıtmak için gereklidir. Balast, lambadan geçen akım miktarını sınırlamak için kullanılır. Başlatıcı anahtar ve balast olmadan, yüksek miktarda akım doğrudan lambaya akar, bu da lambanın direncini azaltır ve sonunda lambayı ısıtarak tahrip eder.
Kullanılan marş şalteri, iki elektrottan oluşan tipik bir ampuldür; ampulden akım geçtiğinde elektrotlar arasında bir elektrik arkı oluşur. Kullanılan balast ise bir transformatör bobininden oluşan manyetik balasttır. Alternatif akım bobinden geçtiğinde manyetik alan oluşur. Akım arttıkça manyetik alan da artar ve bu da sonunda akımın akışına karşı koyar. Böylece alternatif akım sınırlandırılır.
Başlangıçta, AC sinyalinin her yarım döngüsü için, akım balasttan (bobin) geçer ve etrafında manyetik alan oluşturur. Bu akım, tüpün filamanlarından geçerken onları yavaşça ısıtır ve böylece serbest elektronların oluşmasına neden olur. Akım filamandan ampulün elektrotlarına (başlatıcı anahtar olarak kullanılır) doğru geçerken, ampulün iki elektrotu arasında bir elektrik arkı oluşur. Elektrotlardan biri bimetalik bir şerit olduğundan, ısındıkça bükülür ve sonunda ark tamamen ortadan kalkar ve başlatıcıdan akım geçmediği için açık anahtar görevi görür. Bu, bobin boyunca manyetik alanın çökmesine neden olur ve sonuç olarak yüksek bir voltaj üretilir; bu da lambayı ısıtmak için gerekli tetiklemeyi sağlar, böylece inert gaz yoluyla yeterli miktarda serbest elektron üretilir ve sonunda lamba yanar.
Manyetik balastın kullanışlı sayılmamasının 6 nedeni?
- Güç tüketimi oldukça yüksek, yaklaşık 55 Watt.
- Büyük ve ağırdırlar.
- Daha düşük frekanslarda çalıştıkları için titremeye neden olurlar.
- Daha uzun süre dayanmazlar.
- Kayıp yaklaşık 13 ila 15 Watt civarındadır.
2. Floresan lambaları çalıştırmak için elektronik balast kullanılması
Elektronik balastlar, manyetik balastların aksine, hat frekansını yaklaşık 50 Hz’den 20 kHz’e çıkardıktan sonra lambaya alternatif akım sağlarlar.
Tipik bir elektronik balast devresi, AC sinyalini DC’ye dönüştüren ve AC dalgalanmalarını filtreleyerek DC güç üreten köprüler ve kapasitörlerden oluşan bir AC-DC dönüştürücüden oluşur. Bu DC voltaj daha sonra bir dizi anahtar kullanılarak yüksek frekanslı AC kare dalga voltajına dönüştürülür. Bu voltaj, lambaya uygulanan filtrelenmiş sinüzoidal bir AC sinyali üretmek için rezonanslı bir LC tank devresini çalıştırır. Akım yüksek frekansta lambadan geçerken, tank devresiyle paralel bir RC devresi oluşturan bir direnç görevi görür. Başlangıçta, kontrol devresi kullanılarak anahtarların anahtarlama frekansı azaltılır, bu da lambanın önceden ısınmasına ve lamba üzerindeki voltajın artmasına neden olur. Sonunda, lamba voltajı yeterince arttığında, lamba tutuşur ve parlamaya başlar. Lambadan geçen akım miktarını algılayabilen ve buna göre anahtarlama frekansını ayarlayabilen bir akım algılama düzeneği vardır.
Elektronik balastların daha çok tercih edilmesinin 6 nedeni
- Düşük güç tüketimine sahipler, 40W’tan daha az.
- Kayıp önemsizdir.
- Titreme ortadan kaldırıldı.
- Daha hafiftirler ve daha rahat yer kaplarlar.
- Daha uzun süre dayanırlar.
Floresan lamba içeren tipik bir uygulama – Otomatik Açma/Kapama Lambası
İşte size kullanışlı bir ev devresi. Bu otomatik aydınlatma sistemi, CFL veya floresan lamba kullanarak evinizi aydınlatmak için kurulabilir. Lamba otomatik olarak akşam 6 civarında açılır ve sabah kapanır. Bu nedenle, bu anahtarsız devre, ev sakinleri evde olmasa bile evin içini aydınlatmak için son derece kullanışlıdır. Genellikle LDR tabanlı otomatik lambalar, şafak veya alacakaranlıkta ışık yoğunluğu değiştiğinde titrer. Bu nedenle, bu tür devrelerde CFL kullanılamaz. Triac kontrollü otomatik lambalarda, titreme CFL içindeki devreyi bozabileceğinden sadece akkor ampul kullanılabilir. Bu devre, tüm bu dezavantajların üstesinden gelir ve önceden ayarlanmış ışık seviyesi değiştiğinde anında açılır/kapanır.
Nasıl çalışıyor?
IC1 (NE555), devrede çift kararlı bir etki elde etmek için Schmitt tetikleyici olarak kullanılan popüler bir zamanlayıcı entegresidir. Entegrenin ayarlama ve sıfırlama aktiviteleri lambayı açıp kapatmak için kullanılır. Entegrenin içinde iki karşılaştırıcı bulunur. Üst eşik karşılaştırıcı 2/3 Vcc’de tetiklenirken, alt tetikleyici karşılaştırıcı 1/3 Vcc’de tetiklenir. Bu iki karşılaştırıcının girişleri birbirine bağlanır ve LDR ile VR1’in birleşim noktasına bağlanır. Böylece LDR tarafından girişlere sağlanan voltaj, ışığın yoğunluğuna bağlıdır.
LDR, değişken bir direnç türüdür ve direnci üzerine düşen ışığın yoğunluğuna bağlı olarak değişir. Karanlıkta, LDR 10 Mega Ohm’a kadar çok yüksek bir direnç sunarken, parlak ışıkta 100 Ohm veya daha azına düşer. Bu nedenle LDR, otomatik aydınlatma sistemleri için ideal bir ışık sensörüdür.
Gündüz vakti, LDR’nin direnci daha düşüktür ve akım, IC’nin eşik (Pin 6) ve tetikleme (Pin 2) girişlerine akar. Sonuç olarak, eşik girişindeki voltaj 2/3 Vcc’nin üzerine çıkar, bu da dahili Flip-Flop’u sıfırlar ve çıkış düşük kalır. Aynı zamanda, tetikleme girişi 1/3 Vcc’den fazla voltaj alır. Her iki durum da IC1’in çıkışını gündüz vakti düşük tutar. Röle sürücü transistörü, IC1’in çıkışına bağlanmıştır, böylece röle gündüz vakti enerjisiz kalır.
Gün batımında, LDR’nin direnci artar ve içinden geçen akım miktarı azalır. Bunun sonucunda, eşik karşılaştırıcı girişindeki (pin 6) voltaj 2/3Vcc’nin altına ve tetikleyici karşılaştırıcı girişindeki (pin 2) voltaj 1/3Vcc’nin altına düşer. Bu iki durum da karşılaştırıcıların çıkışının yüksek seviyeye çıkmasına ve Flip-Flop’un ayarlanmasına neden olur. Bu, IC1’in çıkışını yüksek duruma getirir ve T1 tetiklenir. LED, IC1’in yüksek çıkışını gösterir. T1 iletime geçtiğinde, röle enerjilenir ve rölenin Ortak (Comm) ve NO (Normalde Açık) kontakları aracılığıyla lamba devresini tamamlar. Bu durum sabaha kadar devam eder ve LDR tekrar ışığa maruz kaldığında IC sıfırlanır.
Rölenin düzgün bir şekilde anahtarlanması için T1’in tabanına C3 kondansatörü eklenmiştir. D3 diyotu, T1 kapandığında T1’i geri elektromotor kuvvetten korur.
Nasıl ayarlanır?
Devreyi ortak bir PCB üzerine monte edin ve darbeye dayanıklı bir kılıf içine yerleştirin. Transformatörü ve devreyi muhafaza etmek için fişli tip bir adaptör kutusu iyi bir seçimdir. Üniteyi, tercihen evin dışında, gündüz güneş ışığı alan bir yere yerleştirin. Röleyi bağlamadan önce, LED göstergesini kullanarak çıkışı kontrol edin. LED’i belirli bir ışık seviyesinde, örneğin saat 18:00’de açacak şekilde VR1’i ayarlayın. Eğer sorun yoksa, röleyi ve AC bağlantılarını yapın. Faz ve nötr, transformatörün primerinden alınabilir. Faz ve nötr tellerini alın ve bir ampul yuvasına bağlayın. Röle kontaklarının akım değerine bağlı olarak istediğiniz sayıda lamba kullanabilirsiniz. Lambadan gelen ışık LDR’ye düşmemelidir, bu nedenle lambayı buna göre konumlandırın.
Dikkat : Şarj edildiğinde röle kontaklarında 230 Volt gerilim bulunur. Bu nedenle, şebeke elektriğine bağlıyken devreye dokunmayın. Elektrik çarpmasını önlemek için röle kontakları için iyi bir koruyucu kılıf kullanın.