لامپ فلورسنت و اصل کار لامپ فلورسنت
چه چیزی فلورسنت لامپ است؟
یک لامپ فلورسنت یک لامپ با وزن کم لامپ بخار جیوه است که از فلورسانس برای تولید نور مرئی استفاده می‌کند. یک جریان الکتریکی در گاز، بخار جیوه را تحریک می‌کند که از طریق فرآیند دسیج، تابش فرابنفش تولید می‌کند و این تابش فرابنفش باعث می‌شود پوشش فسفری داخل دیواره لامپ نور مرئی تابش کند.
یک لامپ فلورسنت انرژی الکتریکی را به انرژی نوری مفید به شکلی بسیار موثرتر از لامپ‌های گرمکن تبدیل می‌کند. کارایی متوسط سیستم‌های روشنایی فلورسنت ۵۰ تا ۱۰۰ لومن بر وات است که چند برابر کارایی لامپ‌های گرمکن با خروجی نوری مشابه است.
لامپ فلورسنت چگونه کار می‌کند؟
قبل از مطالعه اصول کاری یک لامپ فلورسنت، ابتدا مدار یک لامپ فلورسنت یا به عبارت دیگر مدار یک لامپ تیوب را نشان خواهیم داد.
در اینجا یک بالاست، یک قطع کننده و تغذیه سری به صورت نشان داده شده متصل می‌کنیم. سپس لامپ فلورسنت و یک استارتر را به آن متصل می‌کنیم.
وقتی تغذیه را روشن می‌کنیم، ولتاژ کامل در لامپ و همچنین در استارتر از طریق بالاست ظاهر می‌شود. اما در آن لحظه، هیچ دسیجی اتفاق نمی‌افتد، یعنی هیچ خروجی نوری از لامپ وجود ندارد.
در آن ولتاژ کامل، ابتدا دسیج گازی در استارتر برقرار می‌شود. این به این دلیل است که فاصله بین الکترودها در لامپ نئون استارتر بسیار کمتر از لامپ فلورسنت است.
سپس گاز داخل استارتر به دلیل این ولتاژ کامل یونیزه می‌شود و نوار دوتایی فلزی را گرم می‌کند. این باعث می‌شود نوار دوتایی فلزی خم شده و با تماس ثابت متصل شود. حالا، جریان از طریق استارتر شروع به جریان دارد. اگرچه پتانسیل یونیزاسیون نئون بیشتر از آرگون است، اما به دلیل فاصله کم الکترودها، گرادیان ولتاژ بالایی در لامپ نئون ظاهر می‌شود و بنابراین دسیج گازی ابتدا در استارتر شروع می‌شود.
همین‌طور که جریان از طریق تماس‌های متصل شده لامپ نئون استارتر شروع می‌شود، ولتاژ روی لامپ نئون کاهش می‌یابد زیرا جریان، کاهش ولتاژ را در بالاست (بالاست) ایجاد می‌کند. بدون ولتاژ یا با ولتاژ کاهش یافته روی لامپ نئون استارتر، دیگر گاز یونیزه نخواهد شد و بنابراین نوار دوتایی فلزی خنک می‌شود و از تماس ثابت جدا می‌شود. در زمان جدا شدن تماس‌ها در لامپ نئون استارتر، جریان قطع می‌شود و بنابراین در آن لحظه، یک شوک ولتاژ بزرگ در بالاست (بالاست) ظاهر می‌شود.
این ولتاژ شوکی با مقدار بالا روی الکترودهای لامپ فلورسنت (لامپ تیوب) ظاهر می‌شود و مخلوط پنینگ (مخلوط گاز آرگون و بخار جیوه) را ضربه می‌زند.
فرآیند دسیج گازی شروع می‌شود و ادامه می‌یابد و بنابراین جریان دوباره مسیر خود را از طریق خود لامپ فلورسنت (لامپ تیوب) می‌یابد. در حین دسیج مخلوط گاز پنینگ، مقاومت گاز کمتر از مقاومت استارتر است.
دسیج جیوه اتم‌ها تابش فرابنفش تولید می‌کند که به نوبه خود پوشش فسفری را برای تابش نور مرئی تحریک می‌کند.
استارتر در زمان روشن شدن لامپ فلورسنت (لامپ تیوب) غیرفعال می‌شود زیرا در آن شرایط هیچ جریانی از طریق استارتر عبور نمی‌کند.
فیزیک پشت لامپ فلورسنت
وقتی ولتاژ کافی به الکترودها اعمال می‌شود، یک میدان الکتریکی قوی تشکیل می‌شود. جریان کمی از طریق فیلم‌های الکترودی حرارت می‌دهد. چون فیلم با اکسید پوشیده شده است، تعداد کافی الکترون تولید می‌شود و آن‌ها به سمت الکترود مثبت یا آنود به دلیل این میدان الکتریکی قوی حرکت می‌کنند. در طول حرکت الکترون‌های آزاد، فرآیند دسیج برقرار می‌شود.
فرآیند دسیج اساسی همیشه شامل سه مرحله است:
الکترون‌های آزاد از الکترودها تولید می‌شوند و توسط میدان الکتریکی اعمال شده شتاب می‌گیرند.
انرژی جنبشی الکترون‌های آزاد به انرژی تحریک اتم‌های گاز تبدیل می‌شود.
انرژی تحریک اتم‌های گاز به تابش تبدیل می‌شود.
در فرآیند دسیج، یک خط طیفی فرابنفش ۲۵۳.۷ نانومتر با فشار کم بخار جیوه تولید می‌شود. برای تولید پرتو فرابنفش ۲۵۳.۷ نانومتر دمای لمپ بین ۱۰۵ تا ۱۱۵ درجه سانتیگراد نگه داشته می‌شود. نسبت طول به قطر لوله باید چنان باشد که تلفات ثابت واتی در هر دو سر رخ دهد. جایی که این تلفات واتی یا تابش الکترودها رخ می‌دهد منطقه سقوط کاتد و آنود نامیده می‌شود. این تلفات واتی بسیار کم است. دوباره کاتدها باید با اکسید پوشیده شده باشند. کاتد گرم تعداد زیادی الکترون آزاد ارائه می‌دهد. کاتد گرم، یعنی آن الکترودهایی که توسط جریان گردشی گرم می‌شوند و این جریان گردشی توسط چکش یا تجهیزات کنترلی ارائه می‌شود. برخی از لمپ‌ها دارای کاتد سرد نیز هستند. کاتدهای سرد مساحت مؤثر بیشتری دارند و ولتاژ بالاتری مانند ۱۱ کیلوولت به آن‌ها اعمال می‌شود تا یون‌ها را بدست آورند. گاز با اعمال این ولتاژ بالا شروع به دسیج می‌کند. اما در ۱۰۰ تا ۲۰۰ ولت، تابش کاتد از کاتد جدا می‌شود، که به آن سقوط کاتد گفته می‌شود. این باعث تأمین زیاد یون‌ها می‌شود که به آنود شتاب می‌یابند و الکترون‌های ثانویه را در برخورد تولید می‌کنند که به نوبه خود یون‌های بیشتری تولید می‌کنند. اما سقوط کاتد در دسیج کاتد گرم فقط ۱۰ ولت است.
تاریخچه و اختراع لامپ فلورسنت
در سال ۱۸۵۲، سر جرج استوکس تبدیل تابش فرابنفش به تابش مرئی را کشف کرد.
از این زمان تا ۱۹۲۰ آزمایش‌های مختلفی برای توسعه دسیج‌های الکتریکی با فشار پایین و بالا در بخار جیوه و سدیم انجام شد. اما تمام مدارهای توسعه یافته برای تبدیل پرتو فرابنفش به پرتو مرئی کارآمد نبودند. این به این دلیل بود که الکترودها تعداد کافی الکترون برای برقراری پدیده دسیج کمانی را منتشر نمی‌کردند. دوباره بسیاری از الکترون‌ها با اتم‌های گاز برخورد می‌کردند که الاستیک بود. بنابراین تحریک خط طیفی برای استفاده ایجاد نکرد. اما کار کمی روی لمپ‌های فلورسنت انجام شد.
اما در دهه ۱۹۲۰، پیشرفت بزرگی رخ داد. واقعیت کشف شد که مخلوط
