شما این روزها در همه جا روشنایی لامپ کم مصرف را می بینید. در دفاتر، فروشگاه ها، انبارها، گوشه خیابان ها ... اما در داخل این لوله های سفید چه اتفاقی می افتد؟ در این مقاله، ما خواهیم فهمید که چرا روشنایی لامپ کم مصرف بدون اینکه داغ شود مانند لامپ معمولی، چنین درخششی ایجاد می کنند و اینکه چرا روشنایی لامپ کم مصرف کارایی بیشتری نسبت به لامپهای رشته ای دارند.
اجزای روشنایی لامپ کم مصرف
عنصر اصلی در یک روشنایی لامپ کم مصرف یک لوله شیشه ای مهر و موم شده است. این لوله حاوی مقدار کمی جیوه و یک گاز بی اثر، به طور معمول آرگون است که تحت فشار بسیار کمی نگهداری می شود و حاوی پودر فسفر است که در داخل شیشه پوشانده شده است. این لوله دارای دو الکترود است که در هر انتها یکی وجود دارد که به یک مدار الکتریکی متصل می شوند. مدار الکتریکی به یک منبع جریان متناوب (AC) متصل است.
طرز کار روشنایی لامپ کم مصرف
وقتی لامپ را روشن می کنید، جریان از طریق مدار الکتریکی به سمت الکترودها جریان می یابد. ولتاژ قابل توجهی در سراسر الکترودها وجود دارد، بنابراین الکترون ها از طریق گاز از یک انتهای لوله به سر دیگر منتقل می شوند. این انرژی مقداری از جیوه موجود در لوله را از مایع به گاز تبدیل می کند. با حرکت الکترون ها و اتم های باردار از طریق لوله ، برخی از آنها با اتم های ¬¬¬¬¬¬¬¬¬جیوه گازی برخورد می کنند. این برخورد ها باعث تحریک اتم ها می شود و الکترون ها را به سطح انرژی بالاتر می رساند. الکترون ها وقتی به سطح انرژی اولیه خود باز می گردند، فوتون های نوری را آزاد می کنند.
طول موج فوتون با توجه به آرایش الکترون خاص در اتم تعیین می شود. الکترونهای موجود در اتمهای جیوه به گونه ای تنظیم شده اند که بیشتر آنها فوتونهای نوری را در محدوده طول موج ماورا بنفش آزاد می کنند. چشم ما فوتون های ماورا بنفش را ثبت نمی کند، بنابراین این نوع نور برای روشن شدن لامپ باید به نور مرئی تبدیل شود.
این همان جایی است که پوشش پودر فسفر لوله،¬¬¬ وارد می شود. فسفرها موادی هستند که وقتی در معرض نور قرار می گیرند نور می دهند. هنگامی که یک فوتون به یک اتم فسفر برخورد می کند، یکی از الکترون های فسفر به سطح انرژی بالاتر می پرد و اتم گرم می شود. وقتی الکترون به سطح طبیعی خود بازگشت، انرژی را به شکل فوتون دیگر آزاد می کند. انرژی این فوتون کمتر از فوتون اصلی است، زیرا مقداری از انرژی در اثر گرما از بین می رود. در یک روشنایی لامپ کم مصرف ، نور ساطع شده در طیف مرئی است - فسفر نور سفید را می دهد که می توانیم ببینیم. تولیدکنندگان می توانند با استفاده از ترکیبات مختلف فسفر، رنگ نور را تغییر دهند.
لامپ های رشته ای معمولی نیز مقدار زیادی نور ماورا بنفش از خود ساطع می کنند، اما هیچ یک از آنها را به نور مرئی تبدیل نمی کنند. در نتیجه، مقدار زیادی از انرژی مورد استفاده برای تأمین انرژی یک لامپ رشته ای هدر می رود لامپ های رشته ای نیز نسبت به روشنایی لامپ کم مصرف انرژی بیشتری از طریق انتشار گرما از دست می دهند. به طور کلی، یک روشنایی لامپ کم مصرف معمولی چهار تا شش برابر کارآمدتر از یک لامپ رشته ای است
نحوه تولید نور روشنایی لامپ کم مصرف
دیدیم که اتمهای جیوه در لوله شیشه ای روشنایی لامپ کم مصرف توسط الکترونهایی که در جریان الکتریکی جریان دارند برانگیخته می شوند. این جریان الکتریکی چیزی شبیه جریان در یک سیم معمولی است، اما به جای عبور از یک جامد از طریق گاز عبور می کند. هادی های گاز از چندین جهت با هادی های جامد متفاوت هستند. ¬¬¬¬¬در یک رسانای جامد، بار الکتریکی توسط الکترونهای آزاد که از اتم به اتم می پرند، از یک منطقه با بار منفی به یک منطقه با بار مثبت منتقل می شود. همانطور که دیدیم ، الکترونها همیشه بار منفی دارند، بدین معنی که همیشه به سمت بارهای مثبت کشیده می شوند. در یک گاز، بار الکتریکی توسط الکترونهای آزاد که به طور مستقل از اتم ها حرکت می کنند، حمل می شود. جریان نیز توسط یونها حمل می شود، اتمهایی که دارای بار الکتریکی هستند زیرا الکترون از دست داده یا به دست آورده اند. مانند الکترون ها، یون ها نیز به مناطق دارای بار مخالف کشیده می شوند. چراغهای نئون لامپهای تخلیه گاز حاوی گازهایی مانند نئون هستند که هنگام تحریک توسط الکترونها و یونها، نور مرئی آزاد می کنند.
علت تاخیر روشنایی لامپ کم مصرف
هنگامی که لامپ برای اولین بار روشن می شود، کمترین مقاومت از طریق مدار بای پس و از طریق سوئیچ استارت است. در این مدار جریان از طریق الکترودهای دو سر لوله عبور می کند. این الکترودها رشته های ساده ای هستند، مانند آنچه در لامپ های رشته ای مشاهده می کنید. وقتی جریان از طریق مدار بای پس عبور می کند، الکتریسیته رشته ها را گرم می کند. این الکترون ها را از سطح فلز می جوشاند، آنها را به درون لوله گاز می فرستد و گاز را یونیزه می کند.
در همین زمان، جریان الکتریکی توالی جالبی از وقایع را در سوئیچ استارت تنظیم می کند. سوئیچ استارت معمولی یک لامپ تخلیه کوچک است که حاوی نئون یا گاز دیگری است. این لامپ دارای دو الکترود است که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. هنگامی که الکتریسیته در ابتدا از مدار بای پس عبور می کند، یک قوس الکتریکی (اساساً جریانی از ذرات باردار) برای ایجاد اتصال بین این الکترودها می پرد. این قوس به همان روش لامپ را روشن می کند قوس بزرگتر روشنایی لامپ کم مصرف را روشن می کند.
مشکل روشنایی لامپ کم مصرف چند ثانیه طول می کشد تا روشن شود. این روزها بیشتر لامپهای فلورسنت طوری طراحی شده اند که تقریباً بلافاصله روشن می شوند. در بخش بعدی ، نحوه کار این طرح های مدرن را خواهیم دید. در طراحی های بالاست مدرن از الکترونیک پیشرفته برای تنظیم دقیق تر جریان در مدار الکتریکی استفاده می شود. از آنجا که آنها از نرخ چرخه بالاتری استفاده می کنند، معمولاً متوجه صدای سوسو زدن یا صدای زمزمه از بالاست الکترونیکی نمی شوید. لامپ های مختلف به بالاست های ویژه ای نیاز دارند که برای حفظ ولتاژ خاص و سطح فعلی مورد نیاز برای طراحی های مختلف لوله طراحی شده باشند.
روشنایی لامپ کم مصرف در هر شکل و اندازه ای وجود دارند، اما همه آنها بر اساس یک اصل اساسی کار می کنند: جریان الکتریکی باعث تحریک اتمهای جیوه می شود، که باعث آزاد شدن فوتونهای ماورا بنفش می شود. این فوتون ها به نوبه خود فسفر را تحریک می کنند، که فوتون های نور مرئی ساطع می کند.
منبع
