TL-verlichting

 

Een TL-T(ubular) L(amp) buis valt in de catagorie gasontladingslampen, net zoals neon, natrium (straat) verlichting e.d.  De werking van de TL-buis berust op het opwekken van ultraviolette straling in een kwik-ontlading.

Kort samengevat is de werking als volgt.

Als er spanning op de lamp wordt gezet, worden de elektroden warm ,wat er voor zorgt dat de vrijgekomen elektronen botsen tegen de gasdeeltjes waarbij energie vrijkomt die bestaat uit onzichtbare ultraviolette straling die in combinatie met aan de binnenkant aangebrachte fluorescentiepoeder omgezet wordt in zichtbaar wit licht.

Aan de uiteinden aan weerszijde van de tl-buis zit een elektrode. De elektroden bevinden zich in een met gas gevulde glazen buis. Het gas bestaat uit een mengsel van kwikdamp en argon en staat onder lage druk.

De lagedruk fluorescentielampen zijn in de jaren 1935 door onder andere Pirani en Rüttenauer verder ontwikkeld. Lagedruk wil zeggen dat de buizen eerst vacuum worden gezogen en daarna gevuld worden met een gaskolom van Krypton of Argon en kwikzilverdamp onder een zeer lage druk. Om de gloeidraad een blikje zit gebogen en een minuscuul glazen buisje bevestigd.  In de TL-buis een kwikdamp, en dit is een voor de gezondheid schadelijke stof !!!!!  Bij de fabricage van de TL-buis stopt men het kwik daarom in het glazen buisje (kwik-ampul). Is de TL-buis eenmaal dicht en onder vacuum gebracht, dan brand men de ampul open en komt de kwik in de vorm van damp vrij. In het geheimzinnige glazen buisje zat dus de kwik. Maak TL-buizen (ook spaarlampen!!) dus niet stuk, want dan komt de kwikdamp vrij.

De elektrode bestaat uit een Wolframdraad met een laagje emitterpasta (bariumoxyde), deze pasta zorgt voor een verbeterde werking in het vrijkomen van de elektronen. De vrijgekomen elektronen gaan zich voortbewegen in de gaskolom. Wanneer de elektronen van de elektrode in aanraking komen met kwikzilveratomen geeft dit een verplaatsing van een elektron van de kwikzilveratoom . Deze elektronen willen terug naar een baan om de kern en zulen vervolgens bij het terugkeren naar hun positie de vrijgekomen energie in de vorm van een Ultraviolette straling afgeven. Afhankelijk van de samenstelling van het fluorescentiepoeder op de glaswand van de TL-buis wordt de ultraviolette straling omgezet in zichtbaar wit licht.
Fluorescentiepoeder is een luminescerend (lichtgevend) materiaal, en wordt een fosfor genoemd. Fosforen bestaan uit kleine kristalletjes van enkele µm grootte. In deze kristalletjes zijn lichtgevende ionen ingebouwd die rood, groen of blauw licht uit kunnen zenden, na absorptie van de ultraviolette straling. Van nature is het licht van TL buizen nogal koud (veel blauw en relatief weinig rood), maar door het gebruik van moderne poeders zijn ook warme kleuren leverbaar tegenwoordig.

 

Een belangrijk nadeel van alle TL en PL buizen is dat directe aansluiting op het lichtnet niet mogelijk is. Om de gasontlading op gang te brengen is een ontsteekspanning nodig. Deze kan meer dan 1000 V bedragen en is in bijna alle gevallen hoger dan de spanning van het lichtnet. Hierdoor is een startvoorziening noodzakelijk. Verder daalt de spanning over de elektrodes, nadat de lamp is ontstoken tot de z.g. brandspanning van enige tientallen volts. Het gevolg is een onbeheerste stroom door het gas, waarbij de brandspanning zelfs daalt naarmate de stroom toeneemt. De lamp zal stuk gaan, wanneer geen voorzieningen worden getroffen om de stroom te beperken (smoorspoel).

 

In het bovenstaande aansluitschema zie je hoe het werkt. Op het moment dat de TL buis aangezet wordt loopt er nog geen stroom door de TL buis zelf. De stroom gaat door de smoorspoel en door de gloeidraden en de starter.

starter

S: Binnenkant van de starter.

C: De onstoringscondensator.

De starter is gevuld met neongas wat al bij een lage spanning ontsteekt, zodat het neonbuisje gaat geleiden. Er gaat een kleine stroom lopen, waardoor de elektroden in het neonbuisje worden opgewarmd. Deze elektroden zijn vervaardigd uit bimetaal. Dit is een materiaal dat bestaat uit twee met elkaar verbonden metalen met verschillende uitzettingscoëfficiënt. De elektroden trekken hierdoor krom bij temperatuurverhoging. Na enkele seconden zijn de elektroden zo ver gekromd, dat ze elkaar raken. Er gaat dan plotseling een grote stroom lopen in de rest van de kring. De condensator in de starter onderdrukt de storingspieken tijdens het inschakelen. De stroom die nu loopt wordt bepaald door de smoorspoel.  Er zijn ook elektronische starters te koop: bij starters van dit type is het bi-metaalschakelaartje vervangen door een elektronische schakeling. Elektronische starters passen in normale startervoetjes en kunnen gebruikt worden voor buizen van 18 W tot 65 W. Let op je de juister starter bij een bepaalde fluorescentielamp kiest.

 

Voorschakelapparaat.

Een vsa bestaat uit een spoel  die een maximale stroom doorlaat (omdat hij in het verzadigingsgebied werkt). Het is een gewone spoel die om een zachtstalen kern gewikkeld is. Als zo’n spoel op een spanning wordt aangesloten, onstaat er op het moment van inschakelen een zogenoemde inductiespanning, die de spanning waarop het apparaat is aangesloten tegen werkt. Wordt de spanning verbroken, dan onstaat er op het moment van uitschakelen eveneens een inductiespanning. Deze inductiespanning werkt met de netspanning mee en zal de spanning over de spoel tijdelijk verhogen. We noemen deze korte spanningverhoging meestal een inductiepiek.  Als de inductiepiek groot genoeg is, zal deze het mengsel  van kwikdamp en argongas in de buis onsteken. Als de fluorescentielamp eenmaal ontstoken is, heeft het voorschakel apparaat de eigenschap de stroom door de schakeling te beperken (te smoren); het vsa werkt dan als smoorspoel.

De werking is nu als volgt:

Als de spanning wordt ingeschakeld, ontsteekt het neongas is het startersbuisje en het bi-metaal wordt warm.

-Het bi-metaal trekt krom door de warmte en het schakelcontact wordt gesloten.

-Via het gesloten contact loop er een stroom door de beide gloeidraden van de fluorescentielamp; de gloeidraden worden warm en gaan elektronen uitzenden.

De gloei-elektroden in de TL-buis worden nu verhit tot een niveau, waarop de elektronen uit het gloeidraadmateriaal kunnen ontsnappen.

Aangezien de stroom in de starter nu niet meer door het neongas loopt, maar door de bimetalen elektroden (het bi-metaal is gesloten) , koelen deze weer af. Na korte tijd wordt het schakelcontact  in de starter onderbroken en verbreekt de stroomkring.

De stroom in de kring en dus ook in de smoorspoel daalt hierdoor plotseling sterk. Spoelen wekken door zelfinductie een spanning op, die evenredig is met de verandering van de stoom door de spoel. De spoel verzet zich als het ware tegen stroomverandering (vergelijkbaar met massa, die zich verzet tegen snelheidverandering). Het vsa zorgt  voor een inductiepiek.De plotselinge daling van de stroom door de smoorspoel leidt tot een spanningspiek, die oploopt tot zo’n 1000 Volt en deze doet de TL buis ontsteken.

Omdat de stroomkring verbroken is, kan het neongas weer gaan ontsteken en het bi-metaal gaan verwarmen.

Het schakelcontact in de starter wordt gesloten en de kring begint opnieuw.

Na een paar keer starten zal het gasmengsel in de fluorescentielamp ontstoken worden en de lamp gaat “branden”.

Als de lamp “brandt” gaat de Vsa als smoorspoel werken en zorgt op deze manier voor een lagere spanning op de lamp. We noemen deze spanning de werkspanning.

De buis “brandt” nu en in deze situatie wordt de stroomkring gevormd door het ontstoken gas in de TL buis en de smoorspoel. Als de TL buis dus ontstoken is heeft de starter dus geen functie meer, en kun je hem er gewoon uithalen. De TL buis blijft gewoon branden. Een TL buis heeft dus een hoge weerstand als hij uit is, maar als hij eenmaal ontsoken is heeft hij dus een zeer lage weerstand.

Als proef kun je de starter vervangen door een gewone schakelaar. Door deze ongeveer een halve seconde in te zetten, en vervolgens weer uit, zal op dat moment de TL buis ontsteken. Let wel op dat je met een gevaarlijke spanning bezig bent, dus alles goed isoleren !!!!

Alle gasontladingslampen starten op soortgelijke wijze, maar er bestaan vele uitvoeringen van de voorschakel apparatuur. Zo is bij spaarlampen de gehele schakeling elektronisch, en ingebouwd in de voet van de lamp. Deze goedkope oplossing is slechts mogelijk door het gebruik van een geheel elektronisch ontsteking en stroomsturing in combinatie met een vrij beperkt vermogen en fabricage in zeer grote aantallen.

Elektronische voorschakelapparaten zijn zuiniger dan smoorspoelen qua stroomverbruik. Naast het begrenzen van de hoeveelheid stroom verandert de elektronica het aantal Hertz van 50 naar ca. 30.000 Hz. Dit biedt weer extra voordelen zoals een trillingsvrij (geen stroboscopisch effect) licht.

Bij hele eenvoudige TL-looplampen gebruik men weerstandskabels i.p.v. een smoorspoel. Niet echt gunstig qua stroomverbruik maar bij deze toepassing is de gewichts- en formaatbesparing doorslaggevend.

 

Waarom een TL buis blijft flikkeren of nagloeien als de aan uit schakelaar uit staat, en of dat gevaarlijk is?

Het is absoluut ongevaarlijk.

Oplossing: draai de stekker om, simpel maar in 99 procent van de gevallen helpt dit.

Oorzaak: je hebt in de elektrische installatie in de woning een fase en een nul,
waarbij op de fase (in nieuwe installaties de bruine draad in oude installaties de groene draad) tegenwoordig 230 volt staat ten opzichte van de nul (tegenwoordig blauw en in oude installaties rood) en ten opzichte van de aarde. Als deze fase onderbroken wordt door de schakelaar zal de lamp niet gloeien of flikkeren, omdat je via de nul geen lekspanning hebt, naar de fase of aarde. Als nu de nul onderbroken wordt door de schakelaar in het armatuur zul je bijna altijd een lekspanninkje hebben naar aarde, en daardoor zal de lamp gaan gloeien of flikkeren.

Dit werkt niet als het elektriciteitsnet uit 2 fasen bestaat wat nog sporadisch voorkomt in nederland. Dit zijn 2 fasen die ten opzichte van aarde 110 volt zijn, en ten opzichte van elkaar 220 volt zijn, dit kun je zien in de meterkast daar zitten dan 2 zekeringen per groep voor de groepenschakelaars.(dus 2 zekeringen (stoppen) per schakelaar) Je kunt dit ook controleren met een spanningzoeker met lampje (geschikt voor 230volt) als het lampje in beide gaatjes van de wandcontactdoos (stopcontact) gaat branden, dan heb je te maken met een 110 volt net, dan kun je het alleen oplossen door een dubbelpolige schakelaar toe te passen.

Wanneer je de stekker er uit trekt en het flikkeren houdt op, verdenk ik de aan/uit schakelaar. Deze zou ietsie pietsie kunnen doorlekken, waardoor er een beetje spanning aanwezig blijft richting TL buis. Door de hoge overgang weerstand kan deze warm worden en is nooit goed. Door deze te vervangen kan het probleem over zijn.

Dit behoeft echter niet. Het is bekend dat TL buizen ook kunnen oplichten door sterke magnetische velden. Als je bijvoorbeeld onder, of vlakbij een hoogspanning kabel zit kan het sterke veld dezelfde effecten hebben. Een transformator in de buurt kan ook voor deze effecten zorgen. Door deze velden wordt namelijk het gas in de TL buis in beroering gebracht, wat dan weer de fluorescerende laag van de TL buis doet oplichten. Kijk dit is niets bijzonders, maar kan hinderlijk zijn, want ja uit is uit toch zeker!

 

Page011Page012Page013