Leuchtstofflampen basieren auf dem Glimmen einer Gasentladung in Quecksilberdampf. Die Strahlung liegt im ultravioletten Bereich und um sie in sichtbares Licht umzuwandeln, ist der Kolben der Lampe mit einer Phosphorschicht überzogen.
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Das Funktionsprinzip einer Leuchtstofflampe
Ein Merkmal des Betriebs von Leuchtstofflampen ist, dass sie nicht direkt an die Stromversorgung angeschlossen werden können. Der Widerstand zwischen den Elektroden im kalten Zustand ist groß, und die zwischen ihnen fließende Strommenge reicht nicht aus, damit eine Entladung auftritt. Zur Zündung ist ein Hochspannungsimpuls erforderlich.
Eine Lampe mit gezündeter Entladung zeichnet sich durch einen geringen Widerstand aus, der eine reaktive Eigenschaft hat.Um den Blindanteil zu kompensieren und den fließenden Strom zu begrenzen, wird der Leuchtstoffquelle eine Drossel (Vorschaltgerät) in Reihe geschaltet.
Viele verstehen nicht, warum in Leuchtstofflampen ein Starter benötigt wird. Der Induktor, der zusammen mit dem Starter im Stromkreis enthalten ist, erzeugt einen Hochspannungsimpuls, um eine Entladung zwischen den Elektroden zu starten. Dies geschieht, weil beim Öffnen der Starterkontakte an den Induktoranschlüssen ein Selbstinduktions-EMK-Impuls von bis zu 1 kV entsteht.
Wozu dient ein Choke?
Der Einsatz einer Drossel für Leuchtstofflampen (Vorschaltgerät) in Leistungsstromkreisen ist aus zwei Gründen erforderlich:
- Startspannungserzeugung;
- Begrenzung des Stroms durch die Elektroden.
Das Funktionsprinzip des Induktors basiert auf der Reaktanz des Induktors, der der Induktor ist. Induktive Reaktanz führt eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom von 90º ein.
Da die strombegrenzende Größe die induktive Reaktanz ist, können Drosseln, die für Lampen gleicher Leistung ausgelegt sind, nicht verwendet werden, um mehr oder weniger leistungsstarke Geräte anzuschließen.
Toleranzen sind in gewissen Grenzen möglich. Früher produzierte die heimische Industrie Leuchtstofflampen mit einer Leistung von 40 Watt. Eine 36-W-Induktivität für moderne Leuchtstofflampen kann sicher in Stromkreisen veralteter Lampen verwendet werden und umgekehrt.
Unterschiede zwischen einer Drossel und einem elektronischen Vorschaltgerät
Die Drosselschaltung zum Einschalten von lumineszierenden Lichtquellen ist einfach und sehr zuverlässig.Ausnahme ist der regelmäßige Austausch von Startern, da diese eine Gruppe von Öffnerkontakten zur Erzeugung von Startimpulsen enthalten.
Gleichzeitig hat die Schaltung erhebliche Nachteile, die uns zwangen, nach neuen Lösungen zum Einschalten von Lampen zu suchen:
- lange Einschaltzeit, die sich erhöht, wenn die Lampe abgenutzt ist oder die Versorgungsspannung abnimmt;
- große Verzerrung der Wellenform der Netzspannung (cosf < 0,5);
- flackerndes Leuchten mit doppelter Frequenz der Stromversorgung aufgrund der geringen Trägheit der Leuchtkraft der Gasentladung;
- große Gewichts- und Größenmerkmale;
- niederfrequentes Brummen durch Vibration der Platten des Magnetdrosselsystems;
- geringe Zuverlässigkeit beim Starten bei negativen Temperaturen.
Die Überprüfung der Drossel von Leuchtstofflampen wird dadurch erschwert, dass Geräte zur Bestimmung von Windungskurzschlüssen nicht sehr verbreitet sind und mit Hilfe von Standardgeräten nur das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Unterbrechung festgestellt werden kann.
Um diese Mängel zu beseitigen, wurden Schaltungen elektronischer Vorschaltgeräte (elektronische Vorschaltgeräte) entwickelt. Der Betrieb elektronischer Schaltungen basiert auf einem anderen Prinzip der Erzeugung einer Hochspannung zum Starten und Aufrechterhalten der Verbrennung.
Der Hochspannungsimpuls wird von den elektronischen Komponenten erzeugt und eine Hochfrequenzspannung (25-100 kHz) wird verwendet, um die Entladung zu unterstützen. Der Betrieb des EVG kann in zwei Modi erfolgen:
- mit Vorheizung der Elektroden;
- mit Kaltstart.
Im ersten Modus wird zum anfänglichen Erhitzen für 0,5–1 Sekunde eine Niederspannung an die Elektroden angelegt. Nach Ablauf der Zeit wird ein Hochspannungsimpuls angelegt, wodurch die Entladung zwischen den Elektroden gezündet wird. Dieser Modus ist technisch schwieriger umzusetzen, erhöht aber die Lebensdauer der Lampen.
Der Kaltstartmodus unterscheidet sich darin, dass die Startspannung an die kalten Elektroden angelegt wird, was einen schnellen Start bewirkt. Diese Startmethode wird für den häufigen Gebrauch nicht empfohlen, da sie die Lebensdauer stark verkürzt, aber sie kann auch bei Lampen mit defekten Elektroden (mit verbrannten Glühfäden) verwendet werden.
Schaltungen mit elektronischer Drossel haben folgende Vorteile:
- völlige Flimmerfreiheit;
- großer Temperatureinsatzbereich;
- kleine Verzerrung der Wellenform der Netzspannung;
- Abwesenheit von akustischem Rauschen;
- die Lebensdauer von Lichtquellen erhöhen;
- geringe Abmessungen und geringes Gewicht, Möglichkeit der Miniaturausführung;
- die Möglichkeit des Dimmens - Ändern der Helligkeit durch Steuern des Arbeitszyklus der Elektrodenleistungsimpulse.
Klassischer Anschluss über elektromagnetisches Vorschaltgerät - Drossel
Das gebräuchlichste Schema zum Anschließen einer Leuchtstofflampe umfasst eine Drossel und einen Starter, die als elektromagnetische Vorschaltgeräte (EMPRA) bezeichnet werden. Die Schaltung ist eine Reihenschaltung: Induktor - Glühfaden - Starter.
Im ersten Moment des Einschaltens fließt ein Strom durch die Elemente des Stromkreises und erwärmt die Glühfäden der Lampe und gleichzeitig die Kontaktgruppe des Starters. Nachdem die Kontakte erhitzt wurden, öffnen sie sich und provozieren das Auftreten von Selbstinduktions-EMK an den Enden der Wicklung des elektromagnetischen Vorschaltgeräts. Hochspannung verursacht einen Zusammenbruch des Gasspalts zwischen den Elektroden.
Ein parallel zu den Starterkontakten geschalteter kleiner Kondensator bildet mit der Drosselklappe einen Schwingkreis.Diese Lösung erhöht die Spannung des Startimpulses und reduziert das Abbrennen der Starterkontakte.
Wenn eine stabile Entladung auftritt, fällt der Widerstand zwischen den Elektroden an gegenüberliegenden Enden des Kolbens und der Strom fließt durch den Induktor-Elektroden-Schaltkreis. Der Strom wird zu diesem Zeitpunkt durch die induktive Reaktanz des Induktors begrenzt. Die Elektrode im Starter schließt, der Starter ist zu diesem Zeitpunkt nicht mehr an der Arbeit beteiligt.
Wenn die Entladung im Kolben nicht erfolgt, wird der Vorgang des Erhitzens und Zündens mehrmals wiederholt. Während dieser Zeit kann die Lampe flackern. Wenn die Leuchtstofflampe blinkt, aber nicht leuchtet, kann dies auf einen Ausfall aufgrund eines Abfalls des Emissionsgrads der Elektroden oder einer verringerten Versorgungsspannung hindeuten.
Der Anschluss von Leuchtstofflampen mit Drossel kann durch einen Kondensator ergänzt werden, der die Netzverzerrung reduziert. Außerdem ist bei Doppellampen ein Kondensator für die gegenseitige Verschiebung von Scheinwerfern zwischen benachbarten Lampen eingebaut, um den Flimmereffekt optisch zu reduzieren.
Anschluss über modernes elektronisches Vorschaltgerät
Bei Leuchten, die mit EVG betrieben werden, ist die Schaltung zum Einschalten von Leuchtstofflampen auf dem EVG-Gehäuse dargestellt. Für eine korrekte Aufnahme müssen Sie die Anweisungen genau befolgen. Dies erfordert keine Anpassung. Eine korrekt zusammengebaute Schaltung mit wartungsfähigen Elementen beginnt sofort zu arbeiten.
Schema für Reihenschaltung von zwei Lampen
Leuchtstofflampen erlauben unter folgenden Bedingungen die Reihenschaltung zweier Leuchtmittel in einem Stromkreis:
- Verwendung von zwei identischen Lichtquellen;
- ein elektromagnetisches Vorschaltgerät, das für ein solches System bestimmt ist;
- Choke, ausgelegt für die doppelte Leistung.
Der Vorteil der Reihenschaltung ist, dass nur eine schwere Drossel verwendet wird, aber wenn eine der Glühlampen oder der Starter ausfällt, ist die Lampe komplett funktionsunfähig.
Moderne elektronische Vorschaltgeräte erlauben nur das Einschalten gemäß dem obigen Diagramm, aber viele Designs sind darauf ausgelegt, zwei Lampen einzuschalten. Gleichzeitig sind im Stromkreis zwei unabhängige Spannungserzeugungskanäle organisiert, daher gewährleistet ein doppeltes elektronisches Vorschaltgerät die Funktionsfähigkeit einer Lampe im Falle einer Störung oder des Fehlens einer benachbarten.
Anschluss ohne Anlasser
Es wurden mehrere Möglichkeiten zum Einschalten von Leuchtstofflampen ohne Drossel und Starter entwickelt. Alle verwenden das Prinzip, mit einem Spannungsvervielfacher eine hohe Triggerspannung zu erzeugen.
Viele der Schaltungen erlauben den Betrieb mit abgebrannten Glühfäden, was den Einsatz defekter Lampen ermöglicht. Einige Lösungen verwenden Gleichstrom. Dies führt zu einer völligen Flimmerfreiheit, aber die Elektroden nutzen sich ungleichmäßig ab. Dies kann durch das Vorhandensein dunkler Leuchtstoffflecken auf einer Seite des Kolbens gesehen werden.
Einige Elektriker installieren anstelle eines Starters einen separaten Startknopf, aber dazu wird die Lampe mit einem Schalter und einem Knopf eingeschaltet, was umständlich ist und mit Schäden an der Lampe behaftet ist, wenn der Knopf aufgrund einer Überhitzung der Elektroden zu lange gedrückt wird.
Schemata zum Einschalten von Leuchtstofflampen ohne Verwendung eines Starters, mit Ausnahme von elektronischen Vorschaltgeräten, werden von der Industrie nicht erstellt.Dies liegt an ihrer geringen Zuverlässigkeit, einem negativen Einfluss auf die Lebensdauer der Lampen und großen Abmessungen aufgrund des Vorhandenseins großer Kondensatoren.
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