Lampu Fluoresen dan Prinsip Kerja Lampu Fluoresen

Electrical4u

Bidang: Listrik Dasar

China

Apa itu Lampu Fluoresen?

Lampu fluoresen adalah lampu uap merkuri berbobot rendah yang menggunakan fluoresensi untuk menghasilkan cahaya terlihat. Arus listrik dalam gas tersebut mengaktifkan uap merkuri yang menghasilkan radiasi ultraviolet melalui proses pengeluaran dan radiasi ultraviolet tersebut menyebabkan lapisan fosfor di dinding dalam lampu memancarkan cahaya terlihat.

Lampu fluoresen telah mengubah energi listrik menjadi energi cahaya yang berguna dengan lebih efisien dibandingkan lampu pijar. Efisiensi pencahayaan rata-rata sistem lampu fluoresen adalah 50 hingga 100 lumen per watt, yang beberapa kali lebih efisien dari lampu pijar dengan hasil cahaya yang sama.

Bagaimana Cara Kerja Lampu Fluoresen?

Sebelum membahas prinsip kerja lampu fluoresen, kami akan menunjukkan rangkaian lampu fluoresen atau rangkaian lampu tabung.

Di sini kita menghubungkan satu balas, dan satu saklar dan suplai seri seperti yang ditunjukkan. Kemudian kita menghubungkan tabung fluoresen dan starter di seberangnya.

Ketika kita nyalakan suplai, tegangan penuh datang ke seluruh lampu dan juga ke starter melalui balas. Tetapi pada saat itu, tidak ada pengeluaran, yaitu, tidak ada output lumen dari lampu.
Pada tegangan penuh pertama, pembakaran listrik terjadi di starter. Ini karena jarak antara elektroda di bola neon starter jauh lebih kecil daripada lampu fluoresen.
Gas di dalam starter kemudian terionisasi oleh tegangan penuh ini dan memanaskan strip bimetalik. Hal ini menyebabkan strip bimetalik melengkung untuk terhubung ke kontak tetap. Sekarang, arus mulai mengalir melalui starter. Meskipun potensial ionisasi neon lebih besar dari argon, namun karena jarak elektroda yang kecil, gradien tegangan tinggi muncul di bola neon dan karenanya pembakaran listrik dimulai terlebih dahulu di starter.
Segera setelah arus mulai mengalir melalui kontak yang bersentuhan di bola neon starter, tegangan di seberang bola neon berkurang karena arus, menyebabkan penurunan tegangan di seberang induktor(balas). Pada tegangan yang berkurang atau tidak ada tegangan di seberang bola neon starter, tidak akan ada lagi pengeluaran gas yang terjadi dan karenanya strip bimetalik menjadi dingin dan terputus dari kontak tetap. Saat kontak di bola neon starter putus, arus terputus, dan karenanya pada saat itu, lonjakan tegangan besar muncul di seberang induktor (balas).
Lonjakan tegangan bernilai tinggi ini muncul di seberang elektroda lampu fluoresen (lampu tabung) dan memukul campuran penning (campuran gas argon dan uap merkuri).
Proses pengeluaran gas dimulai dan berlanjut dan karenanya arus kembali mendapatkan jalur untuk mengalir melalui tabung lampu fluoresen (lampu tabung) itu sendiri. Selama pengeluaran campuran gas penning, hambatan yang ditawarkan oleh gas lebih rendah daripada hambatan starter.
Pengeluaran merkuri atom menghasilkan radiasi ultraviolet yang kemudian mengaktifkan bubuk fosfor pelapis untuk memancarkan cahaya terlihat.
Starter menjadi tidak aktif selama lampu fluoresen (lampu tabung) menyala karena tidak ada arus yang melewati starter dalam kondisi tersebut.

Fisika di Balik Lampu Fluoresen

Ketika tegangan yang cukup tinggi diterapkan di seberang elektroda, lapangan listrik yang kuat lapangan listrik didirikan. Sedikit arus melalui filamen elektroda memanaskan gulungan filamen. Karena filamen dilapisi oksida, jumlah elektron yang cukup diproduksi, dan mereka bergegas dari elektroda negatif atau katoda ke elektroda positif atau anoda karena lapangan listrik yang kuat. Selama pergerakan elektron bebas, proses pengeluaran terjadi.

Proses pengeluaran dasar selalu mengikuti tiga langkah:

Elektron bebas diperoleh dari elektroda, dan mereka dipercepat oleh lapangan listrik yang diterapkan.
Energi kinetik dari elektron bebas dikonversi menjadi energi eksitasi atom gas.
Energi eksitasi atom gas dikonversi menjadi radiasi.

Dalam proses pengeluaran, garis spektral ultraviolet tunggal 253,7 nm diproduksi pada tekanan uap merkuri rendah. Untuk menghasilkan sinar ultraviolet 253,7 nm, suhu bohlam dijaga antara 105 hingga 115oF.
Rasio panjang ke diameter tabung harus sedemikian rupa sehingga kerugian daya tetap terjadi di kedua ujung. Di mana kerugian daya atau penyalaan elektroda terjadi disebut daerah jatuh katoda dan anoda. Kerugian daya ini sangat kecil.
Kembali, katoda harus dilapisi oksida. Katoda panas memberikan banyak elektron bebas. Katoda panas, artinya elektroda yang dipanaskan oleh arus sirkulasi dan arus sirkulasi ini disediakan oleh choke atau peralatan kontrol. Beberapa lampu memiliki katoda dingin juga. Katoda dingin memiliki area efektif yang lebih besar dan tegangan yang lebih tinggi seperti 11 kv diterapkan di seberang mereka untuk mendapatkan ion. Gas mulai dikeluarkan karena aplikasi tegangan tinggi ini. Tetapi pada 100 hingga 200 V, penyalaan katoda terpisah dari katoda, disebut jatuh katoda. Ini menyediakan pasokan ion yang besar yang dipercepat ke anoda untuk menghasilkan elektron sekunder pada dampak yang pada gilirannya menghasilkan lebih banyak ion. Tetapi jatuh katoda dalam pengeluaran katoda panas hanya 10 V.

Sejarah & Penemuan Lampu Fluoresen

Pada tahun 1852, Sir George Stokes menemukan transformasi radiasi sinar ultraviolet menjadi radiasi terlihat.
Dari waktu itu hingga 1920, berbagai jenis percobaan telah dilakukan untuk mengembangkan pengeluaran listrik rendah dan tinggi dalam uap merkuri dan natrium. Tetapi semua rangkaian yang dikembangkan tidak efisien untuk mentransformasikan sinar ultraviolet menjadi sinar terlihat. Itu karena, elektroda tidak dapat mengeluarkan elektron yang cukup untuk menetapkan fenomena pengeluaran busur. Lagi pula, banyak elektron bertabrakan dengan atom gas dan itu elastis. Jadi, eksitasi tidak menciptakan garis spektral untuk digunakan. Namun, sedikit pekerjaan yang dilakukan pada lampu fluoresen.
Tetapi pada tahun 1920-an, terjadi terobosan besar. Fakta telah ditemukan bahwa campuran uap merkuri dan gas inert pada tekanan rendah 60% efisien untuk mengkonversi daya input listrik menjadi garis spektral tunggal pada 253,7 nm.
Sinar ultraviolet dikonversi menjadi sinar terlihat dengan menggunakan bahan fluoresen yang sesuai di dalam lampu. Dari waktu itu, lampu fluoresen mulai dikenalkan dalam kehidupan sehari-hari orang.
Kemudian, Dr. W. L. Enfield pada tahun 1934 menerima laporan dari Dr. A. H. Crompton tentang penggunaan lampu yang dilapisi fluoresen. Segera tim penelitian dibentuk oleh Enfield dan mulai menciptakan Lampu Fluoresen komersial. Pada tahun 1935, tim mereka telah memproduksi prototipe lampu fluoresen hijau yang memiliki efisiensi sekitar 60%.
Setelah dua setengah tahun kemudian, lampu fluoresen diperkenalkan dalam warna putih dan enam warna lainnya di pasar. Berbagai campuran bubuk fosfor digunakan untuk menghasilkan berbagai warna dari lampu fluoresen. Lampu pertama diperkenalkan dengan daya 15, 20, dan 30 W dalam panjang 18 inci, 25 inci, dan 36 inci.
Segera setelah itu, lampu T12 40 W, 4 ft diperkenalkan dan digunakan secara luas untuk pencahayaan kantor, sekolah, dan industri. Lampu awal memberikan cahaya agak kuning hingga 3500K. Kemudian, lampu siang hari 6500K dikembangkan sedemikian rupa sehingga menghasilkan cahaya untuk mensimulasikan cahaya langit utara rata-rata pada langit berawan.
Secara umum, lampu 4 ft, dengan diameter 1,5 inci, 40 W tersedia di pasar pada tahun 1940. Tetapi secara bertahap desain telah berubah untuk pemanfaatan yang lebih baik. Bagian pengeluaran busur dari lampu telah berubah. Tetapi argon masih digunakan meskipun tekanannya sedikit lebih rendah dari tekanan sebelumnya. Uap merkuri dipertahankan pada tekanan yang sama seperti sebelumnya. Lampu ini memerlukan 425 mA dengan 100 hingga 105 V penurunan tegangan.