Sijaljka i način rada sijaljke

Što je fluorescentna svjetiljka?

Fluorescentna svjetiljka je laka svjetiljka s parom žive koja koristi fluorescenciju za stvaranje vidljivog svjetla. Struja u plinu energizira par žive, što rezultira emisijom ultraljubičastog zračenja putem procesa razrjeđivanja, a to ultraljubičasto zračenje uzrokuje da fosforne prstohvate unutar stakla svjetiljke emitiraju vidljivo svjetlo.

Fluorescentna svjetiljka pretvara električnu energiju u korisnu svjetlosnu energiju mnogo učinkovitije od žarulja. Prosječna luminoforna učinkovitost fluorescentnih svjetiljki iznosi 50 do 100 lumeni po vatu, što je nekoliko puta veće od učinkovitosti žarulja s istim izlaznim svjetlom.

Kako radi fluorescentna svjetiljka?

Prije nego što objasnimo princip rada fluorescentne svjetiljke, prikazat ćemo šemu fluorescentne svjetiljke, drugim riječima, šemu cijevne svjetiljke.

Ovdje povezujemo jedan balast, jedan prekidnik i napajanje u nizu, kao što je prikazano. Zatim povezujemo fluorescentnu cijev i zapaljač preko nje.

• Kada uključimo napajanje, puno napona dolazi na svjetiljku i zapaljač kroz balast. Međutim, u tom trenutku ne događa se razrjeđivanje, tj. nema ispuštanja svjetlosti iz svjetiljke.

• U tom punom naponu prvo se postavlja razrjeđivanje u zapaljaču. To je zato što je razmak između elektroda u neon sklopici zapaljača manji od onog u fluorescentnoj svjetiljci.

• Zatim se plin unutar zapaljača jonizira zbog ovog punog napona i zagrijava bikotnički pojasek. To uzrokuje savijanje bikotničkog pojaska kako bi se spojio s fiksno kontaktom. Sada struja počinje teći kroz zapaljač. Iako je jonizacijski potencijal neona veći od argona, ipak, zbog malog razmaka između elektroda, visok naponski gradijent pojavljuje se u neon sklopici, te se prvo zapali zapaljač.

• Čim struja počne teći kroz dodirne kontakte neon sklopice zapaljača, napon preko neon sklopice se smanji jer struja uzrokuje pad napona preko induktor (balast). Bez napona ili smanjenim naponom preko neon sklopice zapaljača, ne događa se više razrjeđivanje plina, pa se bikotnički pojas hlađe i odlazi od fiksnog kontakta. U trenutku prekida kontakata u neon sklopici zapaljača, struja se prekida, te se tada pojavljuje veliki naponski val preko induktora (balasta).

  

• Ovaj visok vrijednosti naponski val dolazi na elektrode fluorescentne svjetiljke (cijevne svjetiljke) i udara pening smjesu (smjesu argona i para žive).

• Proces razrjeđivanja plina započinje i nastavlja se, pa se struja ponovno može proteći kroz fluorescentnu cijev (cijevnu svjetiljku) samu. Tijekom razrjeđivanja pening smjesa otpornost koju pruža plin je manja od otpornosti zapaljača.

• Razrjeđivanje para žive proizvodi ultraljubičasto zračenje koje na svoj red uzrokuje fosforne prstohvate da emitiraju vidljivo svjetlo.

• Zapaljač postaje neaktivni tijekom svjetljenja fluorescentne svjetiljke (cijevne svjetiljke) jer kroz njega ne prolazi struja u tom stanju.

Fizički principi iza fluorescentne svjetiljke

Kada se dovoljno visok napon primijeni na elektrode, postavlja se jak električno polje. Malo struje kroz elektrodne filamente zagrijava filamentske cijevi. Budući da su filamenti pokriveni oksidom, proizvodi se dovoljno elektrona, koji se brzo kreću od negativne elektrode ili katode prema pozitivnoj elektrodi ili anodu zbog tog jakog električnog polja. Tijekom kretanja slobodnih elektrona, postavlja se proces razrjeđivanja.

Osnovni proces razrjeđivanja uvijek slijedi tri koraka:

1. Slobodni elektroni se dobivaju iz elektroda, i ubrzavaju pod utjecajem primijenjenog električnog polja.

2. Kinetička energija slobodnih elektrona pretvara se u pobudnu energiju atoma plina.

3. Pobudna energija atoma plina pretvara se u zračenje.

U procesu razrjeđivanja, producirana je jedna ultra ljubičasta spektralna linija od 253,7 nm na niskom tlaku para žive. Za generiranje ultra ljubičaste zrake od 253,7 nm temperatura svjetiljke održava se između 105 i 115°C.
Omjer duljine i promjera cijevi treba biti tako da se fiksna gubitna snaga dogodi na oba kraja. Gdje se ova gubitna snaga ili svjetljenje elektroda događa, naziva se regija pada katode i anode. Ova gubitna snaga je vrlo mala.
Ponovno, katode trebaju biti pokrivene oksidom. Vruća katoda pruža obilje slobodnih elektrona. Vruće katode, to jest one elektrode koje se zagrijavaju cirkulacijom struje, a ta cirkulacija struje osigurava se oklopom ili kontrolnom opremom. Neki svjetiljci imaju i hladne katode. Hladne katode imaju veću efektivnu površinu i viši napon, poput 11 kv, primjenjuje se preko njih kako bi se dobio ion. Plin počinje se razrjeđivati zbog primjene visokog napona. Ali na 100 do 200 V svjetljenje katode odvoji se od katode, to se naziva pad katode. To pruža veliku dostupnost iona, koji se ubrzavaju prema anodu kako bi proizveli sekundarne elektrone na udaru, što u terminu proizvodi još iona. Ali pad katode u vrućoj katodi iznosi samo 10 V.

Povijest i izum fluorescentne svjetiljke

• Godine 1852., Sir George Stokes otkrio je transformaciju ultra ljubičastog zračenja u vidljivo zračenje.

• Od tada do 1920. godine provedeno je mnogo različitih eksperimenata kako bi se razvili niski i visoki električni razrjeđaji u paru žive i natrija. No, sve te sheme bile su neefikasne za transformaciju ultra ljubičastog zračenja u vidljivo zračenje. To je bilo zato što elektrode nisu mogle emitirati dovoljan broj elektrona da bi se uspostavio fenomen lukovog razrjeđaja. Ponovno, mnogi elektroni sudari su se s atomima plina elastično, tako da pobuda nije stvorila spektralne linije za korištenje. No, vrlo malo radova je bilo posvećeno fluorescentnim svjetiljkama.

• No, u 1920-ima dogodio se veliki skok naprijed. Otkriveno je da je smjesa para žive i inertnog plina na niskom tlaku 60% efikasna za pretvaranje ulazne električne snage u jednu spektralnu liniju na 253,7 nm.
  Ultra ljubičasta zraka pretvara se u vidljivo zračenje korištenjem odgovarajućeg fluorescentnog materijala unutar svjetiljke. Od tada fluorescentne svjetiljke počele su pronalaziti put u svakodnevni život ljudi.

• Kasnije, Dr. W. L. Enfield 1934. godine primio je izvješće od Dr. A. H. Cromptona o upotrebi fluorescentno prekrivenih svjetiljki. Odmah je Enfield formirao tim istraživača i započeo je stvaranje komercijalne fluorescentne svjetiljke. 1935. njihov tim proizveo je prototip zelene fluorescentne svjetiljke čija je učinkovitost bila oko 60%.

• Dvije i pol godine kasnije, fluorescentne svjetiljke bile su predstavljene na tržištu u bijeloj boji i šest drugih boja. Različite smjese fosfornog praha koriste se za proizvodnju različitih boja iz fluorescentnih svjetiljki. Prva svjetiljka bila je predstavljena sa 15, 20 i 30 W u duljinama od 18 inča, 25 inča i 36 inča.

• Ubuduće su 40 W T12, 4-stopinske svjetiljke bile široko korištene za osvjetljenje ureda, škola i industrija. Ranije svjetiljke davale su nešto žuti svjetlost oko 3500 K. Kasnije su razvijene 6500 K dnevne svjetiljke na način da proizvode svjetlost koja simulira prosječnu sjajnu svjetlost sjevernog neba na zamagljenom nebu.

• Općenito, 4-stopinske svjetiljke, sa 1,5 inča u promjeru, 40 W bile su dostupne na tržištu 1940. godine. Ali postupno je dizajn promijenjen za bolju uporabu. Promijenjen je dio svjetiljke gdje se dešavalo razrjeđivanje. Ipak, argon se i dalje koristi, iako s manjim tlakom od prethodnog. Par žive održava se na istom tlaku kao i ranije. Ova svjetiljka zahtijeva 425 mA s padom napona od 100 do 105 V.

Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vredne dijeljenja, u slučaju kršenja autorskih prava molim kontaktirajte za brisanje.