Lâmpadas fluorescentes - definição, funcionamento e aplicação

Lâmpadas fluorescentes - definição, funcionamento e aplicação

O que são lâmpadas fluorescentes?

As lâmpadas fluorescentes são lâmpadas nas quais a luz é produzida como resultado do fluxo de elétrons e íons livres dentro de um gás. Uma lâmpada fluorescente típica consiste em um tubo de vidro revestido com fósforo e contendo um par de eletrodos em cada extremidade. Ele é preenchido com um gás inerte, tipicamente argônio, que atua como condutor e também consiste em mercúrio líquido.



Lâmpada fluorescente

Lâmpada fluorescente

Como funciona uma lâmpada fluorescente?

Como a eletricidade é fornecida ao tubo através dos eletrodos, a corrente passa pelo condutor de gás, na forma de elétrons e íons livres, e vaporiza o mercúrio. Conforme os elétrons colidem com os átomos gasosos de mercúrio, eles doam elétrons livres que saltam para níveis mais altos e, quando voltam ao seu nível original, são emitidos fótons de luz. Essa energia de luz emitida está na forma de luz ultravioleta, que não é visível para os humanos. Quando essa luz atinge o fósforo revestido no tubo, ela excita os elétrons do fósforo para um nível superior e, conforme esses elétrons voltam ao seu nível original, os fótons são emitidos e essa energia de luz agora está na forma de luz visível.






Iniciando uma lâmpada fluorescente

Nas lâmpadas fluorescentes, a corrente flui através de um condutor gasoso, em vez de um condutor de estado sólido, onde os elétrons simplesmente fluem da extremidade negativa para a extremidade positiva. Deve haver uma abundância de elétrons e íons livres para permitir o fluxo de carga através do gás. Normalmente, existem poucos elétrons e íons livres no gás. Por esta razão, um mecanismo especial de partida é necessário para introduzir mais elétrons livres no gás.

Dois mecanismos de partida para uma lâmpada fluorescente

1. Um dos métodos é usar um interruptor de partida e um reator magnético para fornecer o fluxo de corrente CA para a lâmpada. O interruptor de partida é necessário para pré-aquecer a lâmpada de forma que uma quantidade consideravelmente menor de voltagem seja necessária para acionar a produção de elétrons dos eletrodos da lâmpada. O reator é usado para limitar a quantidade de corrente que flui através da lâmpada. Sem um interruptor de partida e um reator, uma grande quantidade de corrente fluiria diretamente para a lâmpada, o que reduziria a resistência da lâmpada e, eventualmente, aqueceria a lâmpada e a destruiria.



Lâmpada fluorescente usando um reator magnético e um interruptor de partida

Lâmpada fluorescente usando um reator magnético e um interruptor de partida

O interruptor de partida usado é uma lâmpada típica consistindo de dois eletrodos, de modo que um arco elétrico é formado entre eles conforme a corrente flui através da lâmpada. O reator utilizado é o reator magnético que consiste em uma bobina do transformador. Conforme a corrente AC passa pela bobina, o campo magnético é produzido. Conforme a corrente aumenta, o campo magnético aumenta e isso eventualmente se opõe ao fluxo da corrente. Portanto, a corrente AC é limitada.

Inicialmente, para cada meio ciclo do sinal CA, a corrente flui pelo reator (bobina), desenvolvendo um campo magnético ao seu redor. Essa corrente, ao passar pelos filamentos do tubo, aquece-os lentamente de modo a causar a produção de elétrons livres. Conforme a corrente passa através do filamento para os eletrodos da lâmpada (usados ​​como uma chave de partida), um arco elétrico é formado entre os dois eletrodos da lâmpada. Como um dos eletrodos é uma tira bimetálica, ele se dobra conforme é aquecido e, eventualmente, o arco é completamente eliminado e como nenhuma corrente flui pelo starter, ele age como uma chave aberta. Isso causa um colapso no campo magnético através da bobina e, como resultado, uma alta tensão é produzida que fornece o acionamento necessário para aquecer a lâmpada de modo a produzir a quantidade adequada de elétrons livres através do gás inerte e, eventualmente, a lâmpada acende.


6 razões pelas quais o reator magnético não é considerado conveniente?

  • O consumo de energia é bastante alto, cerca de 55 Watt.
  • Eles são grandes e pesados
  • Eles causam cintilação, pois trabalham em frequências mais baixas
  • Eles não duram mais.
  • A perda é de cerca de 13 a 15 Watts.

2. Usando reator eletrônico para iniciar as lâmpadas fluorescentes

Os reatores eletrônicos, ao contrário do reator magnético, fornecem a corrente CA para a lâmpada após aumentar a frequência da linha de cerca de 50 Hz a 20 KHz.

Reator eletrônico para iniciar uma lâmpada fluorescente

Reator eletrônico para iniciar uma lâmpada fluorescente

Um circuito de reator eletrônico típico consiste em um conversor CA para CC composto de pontes e capacitores que retificam o sinal CA para CC e filtram ondulações CA para produzir energia CC. Essa tensão CC é então convertida em tensão CA de onda quadrada de alta frequência usando um conjunto de chaves. Esta tensão aciona um circuito tanque LC ressonante de modo a produzir um sinal CA sinusoidal filtrado que é aplicado à lâmpada. Conforme a corrente passa pela lâmpada em alta frequência, ela atua como um resistor, formando um circuito RC paralelo com o circuito tanque. Inicialmente, a frequência de chaveamento dos interruptores é reduzida usando um circuito de controle, fazendo com que a lâmpada seja pré-aquecida, levando a um aumento da tensão na lâmpada. Eventualmente, quando a tensão da lâmpada aumenta o suficiente, ela se acende e começa a brilhar. Existe um arranjo de detecção de corrente que pode detectar a quantidade de corrente através da lâmpada e ajustar a frequência de comutação.

6 razões pelas quais os reatores eletrônicos são mais preferidos

  • Eles têm baixo consumo de energia, inferior a 40W
  • A perda é insignificante
  • Flicker é eliminado
  • Eles são mais leves e se encaixam mais em lugares
  • Eles duram mais

Uma aplicação típica envolvendo uma lâmpada fluorescente - uma luz de comutação automática

Aqui está um circuito doméstico útil para você. Este sistema de iluminação automática pode ser instalado em sua casa para iluminar as instalações usando CFL ou lâmpada fluorescente. A lâmpada acende-se automaticamente por volta das 18h00 e apaga-se pela manhã. Portanto, este circuito sem interruptor é muito útil para iluminar as dependências da casa, mesmo que os internos não estejam em casa. Geralmente, as luzes automáticas baseadas em LDR piscam quando a intensidade da luz muda ao amanhecer ou anoitecer. Portanto, CFL não pode ser usado em tais circuitos. Em luzes automáticas controladas por Triac, apenas a lâmpada incandescente é possível, pois a cintilação pode danificar o circuito dentro do CFL. Este circuito supera todas essas desvantagens e liga / desliga instantaneamente quando o nível de luz predefinido muda.

Como funciona?

IC1 (NE555) é o CI de temporizador popular que é usado no circuito como um gatilho Schmitt para obter uma ação biestável. As atividades de definir e redefinir do IC são usadas para ligar / desligar a lâmpada. Dentro do CI existem dois comparadores. O comparador de limite superior desarma em 2/3 Vcc, enquanto o comparador de disparo inferior desarma em 1/3 Vcc. As entradas desses dois comparadores são interligadas e conectadas na junção do LDR e do VR1. Assim, a tensão fornecida pelo LDR às entradas depende da intensidade da luz.

LDR é um tipo de resistor variável e sua resistência varia de acordo com a intensidade da luz que incide sobre ele. No escuro, o LDR oferece resistência muito alta, de até 10 Meg Ohm, mas reduz para 100 Ohms ou menos com luz forte. Portanto, o LDR é um sensor de luz ideal para sistemas automáticos de iluminação.

Durante o dia, o LDR tem menos resistência e a corrente flui através dele para as entradas de limite (Pin6) e trigger (pin2) do IC. Como resultado, a tensão na entrada do limite fica acima de 2/3 Vcc, o que reinicializa o flip-flop interno e a saída permanece baixa. Ao mesmo tempo, a entrada do acionador obtém mais de 1 / 3Vcc. Ambas as condições mantêm a saída de IC1 baixa durante o dia. O transistor do driver do relé é conectado à saída do IC1 para que o relé permaneça desenergizado durante o dia.

Diagrama de circuito de luz de comutação automática

Diagrama de circuito de luz de comutação automática

Ao pôr do sol, a resistência do LDR aumenta e a quantidade de corrente que flui por ele cessa. Como resultado disso, a tensão na entrada do comparador de limite (pino 6) cai abaixo de 2/3 Vcc e a tensão na entrada do comparador de disparo (pino 2) é menor que 1/3 Vcc. Ambas as condições fazem com que a saída dos comparadores seja alta, o que define o flip-flop. Isso muda a saída de IC1 para o estado alto e dispara T1. LED indica a alta saída de IC1. Quando T1 conduz, o relé energiza e completa o circuito da lâmpada através dos contatos Comum (Comm) e NO (Normalmente aberto) do relé. Este estado continua até de manhã e o IC reinicia quando o LDR é exposto à luz novamente.

O capacitor C3 é adicionado à base de T1 para a comutação limpa do relé. O diodo D3 protege T1 da e.m.f posterior quando T1 desliga.

Como definir?

Monte o circuito em um PCB comum e coloque em uma caixa à prova de choque. Uma caixa adaptadora do tipo plug-in é uma boa escolha para encerrar o transformador e o circuito. Coloque a unidade onde a luz solar esteja disponível durante o dia, de preferência fora de casa. Antes de conectar o relé, verifique a saída usando o indicador LED. Ajuste VR1 para ligar o LED em um determinado nível de luz, digamos às 18h. Se estiver tudo bem, conecte o relé e as conexões CA. A fase e o neutro podem ser derivados do primário do transformador. Pegue os fios de fase e neutro e conecte a um porta-lâmpada. Você pode usar qualquer número de lâmpadas, dependendo da classificação atual dos contatos do relé. A luz da lâmpada não deve incidir sobre o LDR, portanto, posicione a lâmpada de acordo.

Cuidado : Há 230 Volts nos contatos do relé quando carregados. Portanto, não toque no circuito quando ele estiver conectado à rede elétrica. Use uma boa capa para os contatos do relé para evitar choque.

Crédito da foto:

  • Uma lâmpada fluorescente por wikimedia
  • Iniciar lâmpada fluorescente usando um reator magnético e um interruptor de partida wikimedia