بالاست لامپ فلورسنت

 


اهداف مبحث بالاست لامپ فلورسنت :

بالاست مغناطیسی لامپ فلورسنت

مزایای و معایب بالاست مغناطیسی

بالاست های الکترونیکی لامپ های فلورسنت


 

  • بالاست مغناطیسی لامپ فلورسنت

بالاست مغناطیسی لامپ فلورسنت یا لامپ کم مصرف شامل دو جزء اصلی (استارتر و چوک) و یک جزء فرعی (خازن) است. بالاست مغناطیسی لامپ فلورسنت شامل المان های زیر است:

 

بالاست-مغناطیسی-لامپ-فلورسنت

 

  • چوک لامپ فلورسنت

چوک یا سلف در واقع از یک سیم پیچ که به دور یک هسته آهنی پیچیده شده تشکیل شده است. چوک با کمک استارتر در لحظه راه اندازی ولتاژ زیاد مورد نیاز لامپ برای شروع تخلیه الکتریکی را تأمین می کند.

 

چوک-و-بالاست-لامپ-فلورسنت

 

در واقع با توجه به خاصیت سلفی در چوک، که در آن ولتاژ دو سر چوک با مشتق جریان و ضریب اندوکتانس متناسب است، در نتیجه با قطع ناگهانی جریان در حین راه اندازی این کار توسط استارتر، ولتاژی در حدود ۷ ۸۰۰ – ۶۰۰ در سر چوک القا می شود.

از آنجا که چوک به صورت سری در مدار قرار می گیرد، ولتاژ القا شده در دو سر چوک با ولتاژ خط جمع شده و ولتاژ مورد نیاز برای راه اندازی لامپ فلورسنت حدود (۷ ۱۰۰۰ – ۸۰۰) را تأمین می کند.

 

تجهیزات-مورد-نیاز-لامپ-فلورسنت

 

لامپ های فلورسنت

  • استارتر لامپ فلورسنت

استارتر از دو نوار فلزی تشکیل شده که داخل یک محفظه شیشه ای پر شده با گاز نئون قرار می گیرند و به صورت موازی با لامپ قرار می گیرد. یکی از این نوارها از دو فلز غیر همنام تشکیل شده است که به آن بی متال (Bimetal) نیز می گویند.

در لحظه راه اندازی، ولتاژ خط باعث وقوع تخلیه الکتریکی در محفظه گاز نئون شده و بین دو نوار فلزی جرقه ایجاد می شود. در این مدت جریان از مسیر چوک، الکترودهای واقع در دو سر لامپ و استارتر جاری شده و باعث گرم شدن الکترودها و گاز داخل لامپ و تأمین مقدار کافی الکترون برای ایجاد مسیر تخلیه الکتریکی می شود.

 

عملکرد-لامپ-فلورسنت

 

وقوع جرقه باعث گرم شدن بی متال و متمایل شدن آن به سمت نوار دیگر می شود. چون جنس دو فلز تشکیل دهنده بی متال با هم متفاوت است، در اثر گرم شدن، این دو فلز به میزان متفاوتی منبسط می شوند، در نتیجه به واسطه گرم شدن به یک سمت متمایل می شوند.

کج شدن نوار بی متال تا آنجا ادامه می یابد که دو نوار به یکدیگر متصل شوند. در نتیجه جرقه خاموش شده و فضای داخل محفظه و بی متال ها سرد می شوند. با سرد شدن بی متال، نوارهای فلزی از یکدیگر جدا شده و جریان الکتریکی ناگهان قطع می شود. در نتیجه اختلاف پتانسیل نسبتاً بزرگی دو سر سلف القا می شود.

 

انواع لامپ فلورسنت

 

چنانچه در این مدت، الکترودها و گاز داخل لامپ، به اندازه کافی گرم شده باشند و الکترون به میزان کافی داخل لامپ تامین شده باشد، لامپ روشن می شود، در غیر اینصورت، مجدداً تخلیه الکتریکی در داخل محفظه نئون آغاز می شود و جریان الکتریکی مجدداً جاری می شود. این فرایند که به آن پیش گرمایش می گویند. آنقدر تکرار می شود که لامپ به اندازه کافی گرم شده و روشن شود. بدیهی است در شرایطی که دمای محیطی پایین باشد و یا ولتاژ شبکه پایین تر از مقدار نامی خود باشد، لامپ با تعداد دفعات چشمک زدن بیشتری روشن می شود.

قطع و وصل ناگهانی جریان، باعث انتشار نویز در محدوده فرکانس رادیویی شده و در عملکرد دستگاه های جانبی نظیر تجهیزات سمعی بصری می تواند اختلالاتی ایجاد کند. از این رو، یک خازن کوچک نیز به عنوان فیلتر بالاگذر به صورت موازی با محفظه شیشه ای حاوی گاز نئون در داخل استارتر نصب می شود.

 

مراحل-راه اندازی-لامپ-فلورسنت
                                                                     مراحل راه اندازی لامپ فلورسنت

 


بیشتر بخوانید:

انواع لامپ فلورسنت

لامپ های فلورسنت

 لامپ بخار جیوه

                          لامپ بخار سدیم

                                مقایسه لامپ بخار سدیم و جیوه

                                 انواع لامپ

                                 راه اندازی لامپ

 


 

یکی از معایب این نوع مدارات در این است که زمانی که لامپ به انتهای عمر خود می رسد (ماده امیتر که سطح الکترود را پوشانده است تمام می شود)، لامپ فلورسنت مرتب چشمک میزند و نمی تواند روشن شود.

در طی این مدت، چوک گرم شده و دمای آن به مقداری بسیار بالاتر از دمای مجاز نامی می رسد. این کار ضمن اینکه احتمال آتش سوزی و یا از بین رفتن چراغ را بالا می برد، باعث کاهش قابل توجه عمر بالاست نیز می شود.

برای جلوگیری از این مشکل، نوع جدیدی از استارترها تحت عنوان استارترهای الکترونیکی تولید شده اند.

در ساختمان این نوع استارترها، از مقاومت های NTC استفاده شده است. با چشمک زدن مکرر لامپ فلورسنت و در اثر عبور جریان از استارتر، دمای آنها بالاتر رفته و جریان مدار قطع می شود.

این کار عمر تجهیزات روشنایی را به میزان قابل توجهی بالا می برد. استفاده از این نوع استارترها به ویژه در مواردی که سقف بلند است و امکان تعویض لامپ و استارتر دشوار است و نیز در چراغ های بسته (ضد رطوبت و گرد و غبار) توصیه می شود، چرا که در مورد این نوع چراغ ها بالا رفتن دمای دو سر لامپ در اثر چشمک زدن مکرر می تواند باعث آسیب رسیدن به محفظه چراغ بشود. 

 

 

رنگ لامپ فلورسنت

 

  • خازن موازی لامپ فلورسنت

با توجه به خاصیت سلفی چوک، مقدار قابل توجهی توان راکتیو (تقریبا برابر با توان اکتیو لامپ) توسط کل سیستم از شبکه جذب می شود. این امر موجب بالا رفتن جریان خط و در نتیجه افزایش قطر سیم ها شده و یا تلفات را در سیم های هادی افزایش می دهد و باعث گرم شدن آنها می گردد.

برای جلوگیری از این منظور، یک خازن، به صورت موازی با مدار لامپ، در داخل چراغ قرار می گیرد و توان راکتیو مورد نیاز مجموعه را تامین می کند. به این ترتیب جریان خط تا حدود %۵۰ کاهش می یابد.

 

  • خازن سری لامپ فلورسنت

یکی از ویژگی های لامپ های فلورسنت این است که وقتی لامپ با فرکانس شبکه کار می کند (مثلا ۵۰ هرتز) در هر ثانیه لامپ ۱۰۰ با روشن و خاموش می شود در نتیجه لامپ به طور محسوسی سوسو می زند. به این اثر اصطلاحاً فلیکر نیز گفته می شود.

فلیکر علاوه بر اینکه بر شبکیه چشم انسان تاثیر نامطلوب دارد و باعث افزایش خستگی افراد می گردد، یک تاثیر دیگر نیز دارد که به آن اثر استروبوسکوپیک (Stroboscopic Effect) گفته می شود.

در مجموعه های صنعتی با موتورهای دوار، چنانچه تعداد زیادی لامپ فلورسنت با هم روشن باشند و فرکانس دوران موتورهای الکتریکی با فرکانس سوسو زدن لامپ های فلورسنت یکی باشد، ممکن است موتورهای دوار ساکن به نظر برسند و باعث ایجاد خطرات جانی برای افراد شود. برای اینکه این مشکل تاحدی بر طرف شود، هر گروه از لامپ ها را از طریق یک فاز تغذیه می کنند.

به این ترتیب، لامپ های مختلف با اختلاف زاویه °۱۲۰ نسبت به هم سوسو میزنند. در مواردی که این امکان وجود نداشته باشد، برای برخی از چراغ ها یک خازن به صورت سری قرار می دهند تا جریان کل مدار به صورت پیش فاز باشد. در نتیجه بین جریان چراغ های مختلف اختلاف فازی متناسب با ظرفیت خازن سری وجود خواهد داشت که تا حد زیادی اثر استروبوسکوبیک را کاهش می دهد.

 

در زیر دیاگرام یک مدار لامپ فلورسنت معمولی را با خازن در ورودی اصلی مشاهده می نمایید:

 

یک-مدار-لامپ-فلورسنت-معمولی-با-خازن-در-ورودی-اصلی

 

  • اثر استروبوسکوپ (ثابت دیدن اجسام دوار)

لامپ های تخلیه، دوبار در هر سیکل (در نقاطی که جریان صفر می شود) خاموش می شوند. به عبارتی دیگر، در فرکانس ۵۰ هرتز برق شهر، ۱۰۰ بار در ثانیه خاموش می شوند. البته این حالت برای چشم انسان قابل تشخیص نیست. اما اگر وسایل دوار در این نوار رؤیت شوند، بسته به سرعت آنها ممکن است ساکن به نظر برسند و خطراتی ایجاد کنند. در واقع با همزمان شدن سیکل حرکت دورانی و سیکل روشن-خاموش شدن لامپ، این پدیده روی می دهد.

برای رفع این اشکال و حذف خطرات آن، چراغ های با بیشتر از یک لامپ، که جریان های هریک دارای اختلافات فاز با دیگری است، استفاده می شود. در این حالت، چشمک زدن لامپ ها با یکدیگر منطبق نمی شود. برای ایجاد اختلاف فاز می توان فازهای مختلف سیستم برق سه فاز را به هر لامپ متصل نمود که هزینۀ بالای سیم کشی و ایمنی را به دنبال دارد. روش دیگر، استفاده از خازن برای ایجاد اختلاف فاز است که این روش بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

برای اینکه بتوانیم اجسام متحرک را ثابت ببینیم باید با فرکانسی معادل فرکانس حرکت آنها به صورت لحظه ای به آنها نور بتابانیم فرض کنید در داخل یک صفحه گرد دوار، یک سوراخ ایجاد کنیم. حال اگر این صفحه را در مقابل یک منبع نور (هر نوع لامپی) قرار دهیم، با هر دور چرخش صفحه، منبع نور یک بار در مقابل سوراخ قرار گرفته و دستگاه یک فلاش خواهد زد. با تغییر سرعت چرخش این صفحه می توان فرکانس این فلاش ها را نیز کم و زیاد نمود.

کاربرد این دستگاه برای خواندن نوشته در حال حرکت مانند پلاک ماشین یا شماره سریال اجسام است یا ترک های احتمالی ایجاد شده بر روی جسم متحرک در دستگاه ها و نوارهای نقاله. در خصوص مثال های گفته شده، کاهش سرعت دوران آن جسم امکان پذیر نیست یا اینکه ممکن است هزینه سنگینی داشته باشد.

 

یک-نمونه-دستگاه-استروبوسکوپ
                                                                                          یک نمونه دستگاه استروبوسکوپ

 

به عنوان مثال اگر بخواهید پرۀ یک توربین آبی را از حرکت بایستد، باید هزینه گزافی را متحمل شوید و کل نیروگاه را از کار بیاندازید. پس راحت تر است تا از دستگاه استروبوسکوپ بهره گرفته شود تا عیوب احتمالی روی پره های توربین را چک کرد.

 

  • مزایا و معایب بالاست مغناطیسی لامپ فلورسنت

  • مزابا
    • قیمت پایین 
    • تکنولوژی ساخت آسان

 

  • معایب

    • توان تلفاتی بالا،
    • عدم تنظیم ولتاژ دو سر لامپ،
    • ضریب قدرت پایین (در حالتی که خازن نصب نشود)،
    • نیاز به تعداد قطعات زیاد در داخل چراغ،
    • انتشار نویز صوتی در محیط، در صورت از بین رفتن عایق بین ورقه ها
    • تأثیرگذاری تغییرات ولتاژ شبکه به عملکرد لامپ و نقطه کار آن،
    • افزایش تعداد دفعات روشن و خاموش شدن لامپ (سوئیچینگ)
    • کاهش طول عمر لامپ و وزن زیاد.

 

 

  • بالاست الکترونیکی لامپ فلورسنت

از حدود سال های ۱۹۸۵، استفاده از بالاست های الکترونیکی به جای بالاست های مغناطیسی افزایش یافت. در بالاست های الکترونیکی، ولتاژ متناوب شبکه، توسط مدارات یکسو ساز، ابتدا به ولتاژ مستقیم تبدیل می شود. سپس مجدداً، ولتاژ یکسو شده به ولتاژ متناوب با دامنه مورد نیاز و فرکانس بالا (بیش از KHz 20 ) شود.

 

یک-نمونه-بالاست-الکترونیکی
                                                                       یک نمونه بالاست الکترونیکی

 

در بالاست های الکترونیکی نیز، برای محدودسازی جریان لامپ پس از روشن شدن، یک سلف، سر راه مدار قرار می گیرد، با این حال با توجه به بالا بودن فرکانس اندازه سلف می تواند بسیار کوچک باشد. در نتیجه وزن بالاست های الکترونیکی کاهش می یابد، ضمن اینکه مقدار تلفات اهمی آن به میزان قابل توجهی کم می شود. 

یکی از قابلیت های بالاست های الکترونیکی این است که یک قسمت از مدار مرتب از جریان خروجی فیدبک می گیرد و در صورت تمام شدن عمر لامپ به چاپر فرمان داده و جریان لامپ را قطع می کند. این کار باعث ایمنی بیشتر و جلوگیری از آسیب رسیدن به لامپ می شود.

 

محل-قرارگیری-بالاست-الکترونیکی-در-لامپ-فلورسنت-فشرده-CFL

 

 

برخی از بالاست های الکترونیکی ممکن است به گونه ای طراحی شده باشند که بتوانند بیش از یک لامپ را روشن کنند. این نوع بالاست ها، در حالت کلی به دو گروه تقسیم می شوند:

 ۱- نوع اتصال سری

۲- نوع اتصال موازی

 

مثال-مدار-اتصال-چند-لامپ-فلورسنت-از-طریق-یک-بالاست

 

 

مدار-سیم کشی-بالاست-و-لامپ-فلورسنت

 

در نوع اتصال سری، لامپ ها، به صورت سری با هم و به بالاست وصل می شوند. در این نوع بالاست ها در صورتی که یکی از لامپ ها از مدار خارج شود، لامپ دیگر متصل به بالاست نیز نمی تواند روشن شود.

مزیت این نوع بالاست ها در این است که پیش از روشن شدن، جریان پیش گرم کننده به میزان کنترل شده ای در لامپ جاری می شود. در نتیجه طول عمر لامپ افزایش می یابد. در بالاست های با اتصال موازی، لامپ های مختلف، باهم به صورت موازی به بالاست الکترونیکی وصل می شوند.

لذا چنانچه یکی از لامپ ها از مدار خارج شود، سایر لامپ ها کماکان روشن باقی می مانند. در این نوع بالاست ها لامپ بدون جریان پیش گرم کننده و تنها با اعمال یک ولتاژ لحظه ای به یکی از دو سر لامپ، روشن می شود.

به همین دلیل به این نوع بالاست ها راه انداز سریع (Instant Start) نیز می گویند. این کار تا حدی طول عمر لامپ را کاهش می دهد. در نتیجه در کاربردهایی که در آن لامپ بیش از سه بار در روشن و خاموش می شود، این نوع بالاست ها مناسب نیستند.

 

  • تفاوت لامپ کم مصرف فشرده CFL با لامپ های LED

۱- جنس تیوب لامپ های CFL از شیشه است. در واقع لامپ های CFL، لامپ های فلورسنت با بالاست الکترونیکی سرخود هستند و دارای مقدار کمی جیوه هستند. لامپ های LED از گروه لامپ های کم مصرفی هستند که شامل چیپ های نیمه هادی LED، هیت سینک و حباب هستند.

۲- از نظر نوردهی، لامپ های LED نسبت به لامپ های CFL نور بیشتری دارند.

۳- روشن و خاموش شدن لامپ های LED بدون تأخیر و فوری است. این در حالی است که لامپ های CFL نیاز به کمی زمان دارند تا به طور کامل روشن شوند.

۴- طول عمر لامپ های CFL با روشن و خاموش شدن های مکرر کاهش می یابد در حالی که لامپ های LED نسبت و خاموش و روشن شدن مقاوم هستند.

 

یک نکته:

  • جای گزینی لامپ LED به جای فلورسنت در مدار

در صورتی که بخواهیم لامپ LED (تیوب های T8، LED) را جای گزین تیوب های فلورسنت در مدار کنیم، این کار در طی دو مرحله انجام می شود:

ابتدا اتصال کوتاه نمودن بالاست و سپس جدا کردن استارتر از مدار و نصب LED.

به طور کلی لامپ های T8) LED)، جای گزین مناسبی برای لامپ های فلورسنت هستند؛ زیرا از نظر اندازه و سرپیچ با لامپ های فلورسنت (که در اصطلاح لامپ مهتابی نامیده می شوند) یکسان هستند.

در شکل های زیر دو نمونه مدار را در شرایط نصب لامپ فلورسنت و پس از جای گزین نمودن LED به جای آن را مشاهده می کنید.

 

مراحل-جای گزینی-تیوب-T8-LED-به-جای-لامپ-فلورسنت-در-مدار

 

 

مدار-قبل-و-بعد-از-جای گزینی-لامپ-LED-به-جای-فلورسنت

 


بیشتر بخوانید:

لامپ کم مصرف

انواع لامپ های رشته ای

ساختمان و طرز کار لامپ های رشته ای

لامپ های تخلیه گازی

لامپ های هالوژن تنگستن

لامپ LED

لامپ متال هالید

انتخاب رنگ لامپ مناسب

 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید. 

مقالات مرتبط

نظرات