Lysekrystallampe og arbeidsprinsipp for lysekrystallampe

Hva er en fluoreserende lampe?

En fluoreserende lampe er en lettvektig kvikksølvdamplampe som bruker fluoresens for å produsere synlig lys. En elektrisk strøm i gassen energiserer kvikksølvdamper, som igjen produserer ultralyt gjennom utløsningsprosessen. Dette ultralyset får fosforbelægningen på lampens indre vegg til å sende ut synlig lys.

En fluoreserende lampe konverterer elektrisk energi til nyttig lysenergi langt mer effektivt enn glødetrådslampene. Den typiske lysverknad for fluoreserende belysningsystemer er 50 til 100 lumen per watt, noe som er flere ganger mer effektivt enn glødetrådslampene med samme lysutbytte.

Hvordan fungerer en fluoreserende lampe?

Før vi går gjennom arbeidsprinsippet for en fluoreserende lampe, viser vi først kretsen for en fluoreserende lampe, altså kretsen for rørlampe.

Her kobler vi en ballast og en bryter, og strømmen er seriekoplet som vist. Deretter kobler vi den fluoreserende rørlampen og en starter over den.

• Når vi slår på strømmen, kommer full spenning over lampen og starteren gjennom ballasten. Men i det øyeblikket skjer det ingen utløsning, altså ingen lysproduksjon fra lampen.

• Ved full spenning etableres først glødutløsning i starteren. Dette er fordi elektrodavstanden i neonlampen i starteren er mye mindre enn i fluoreserende lampen.

• Deretter ioniseres gassen i starteren på grunn av denne fullspenningen, og varmer bimetalstrippen. Dette fører til at bimetalstrippen bøyer seg og kobler til den faste kontakten. Nå begynner strømmen å flyte gjennom starteren. Selv om joniseringspotensialet for neon er høyere enn for argon, så startes glødutløsningen likevel først i starteren pga den lille elektrodavstanden.

• Så snart strømmen begynner å flyte gjennom de berørende kontaktene i neonlampen i starteren, reduseres spenningen over neonlampen siden strømmen fører til en spenningsnedgang over induktoren (ballast). Ved redusert eller ingen spenning over neonlampen i starteren, vil det ikke være noen mer gasutløsning, og dermed kjøles bimetalstrippen ned og skiller seg fra den faste kontakten. Når kontaktene i neonlampen i starteren blir brutte, blir strømmen avbrutt, og dermed oppstår en stor spenningspike over induktoren (ballast).

  

• Denne høye spenningspikken kommer over elektrodene i fluoreserende lampen (rørlampe) og treffer penningblandingen (blanding av argongass og kvikksølvdamp).

• Gasutløsningsprosessen starter og fortsetter, og dermed får strømmen en vei å flyte gjennom selve fluoreserende lampen (rørlampe). Under utløsningen av penninggassen er motstanden lavere enn motstanden i starteren.

• Utløsningen av kvikksølv atomer produserer ultralyt, som igjen opphitter fosforpulverbelægningen til å sende ut synlig lys.

• Starteren blir inaktiv under lysing av fluoreserende lampe (rørlampe) fordi ingen strøm passerer gjennom starteren i dette tilfellet.

Fysikken bak fluoreserende lampe

Når en tilstrekkelig høy spenning settes over elektrodene, opprettes et sterk elektrisk felt. En liten mengde strøm gjennom elektrodefilamentet varmer filamentspulen. Siden filamentelementet er oksidbelagt, produseres det en tilstrekkelig mengde elektroner, og disse skyter fra den negative elektroden eller katoden til den positive elektroden eller anoden på grunn av dette sterke elektriske feltet. Under bevegelsen av frie elektroner etableres utløsningprosessen.

Det grunnleggende utløsningprosessen følger alltid tre trinn:

1. Frie elektroner hentes fra elektrodene, og de akselereres av det anvendte elektriske feltet.

2. Kinetisk energi fra frie elektroner konverteres til opptrengingsenergi hos gassatomer.

3. Opptrengingsenergien fra gassatomer konverteres til stråling.

I utløsningprosessen produseres en enkelt ultralyt spektrallinje på 253,7 nm ved lav trykk av kvikksølvdamp. For å generere 253,7 nm ultralyt holdes lampetrykket mellom 105 til 115oF. Lengde til diameterforholdet for rørelsen skal være slik at en fast watttap skjer på begge ender. Stedet hvor dette watttapet eller lysing av elektroder skjer kalles katode- og anodetapregion. Dette watttapet er veldig lite. Igjen skal katodene være oksidbelagt. Varme katoder gir en flod av frie elektroner. Varme katoder, betyr elektroder som er varmet ved sirkulerende strøm, og denne sirkulerende strømmen leveres av jord eller styreutstyr. Noen lamper har også kalde katoder. Kalde katoder har et større effektivt areal og høyere spenning, som 11 kv, som settes over dem for å få ioner. Gassen begynner å utløses på grunn av denne høye spenningen. Men ved 100 til 200 V blir katodegløden separert fra katoden, det kalles katodetap. Dette gir en stor forsyning av ioner som akselereres til anoden for å produsere sekundære elektroner ved påslag, som igjen produserer flere ioner. Men katodetap i varm katodeutløsning er bare 10 V.

Historie og oppfinnelsen av fluoreserende lampe

• I 1852 hadde Sir George Stokes oppdaget transformasjonen av ultralytstråling til synlig stråling.

• Fra denne tiden til 1920 ble forskjellige typer eksperimenter utført for å utvikle lavtrykk og høytrykk elektriske utløsninger i kvikksølv- og natriumdamp. Men alle de utviklede kretsene var ineffektive for å transformere ultralyt til synlig lys. Dette var fordi elektrodene ikke kunne slippe nok elektroner for å etablere buelystfenomenet. I tillegg kolliderte mange av elektronene med gassatomer, noe som var elastisk. Så opptrengingen skapte ikke spektrallinjer som kunne utnyttes. Men veldig lite arbeid ble gjort på fluoreserende lamper.

• Men i 1920-årene skjedde en stor gjennombrudd. Det ble oppdaget at blandingen av kvikksølvdamp og inertgass ved lavt trykk er 60% effektiv for å konvertere elektrisk innmatet effekt til en enkelt spektrallinje på 253,7 nm. Ultralyt blir konvertert til synlige lysstråler ved hjelp av passende fluoreserende materiale inne i lampen. Fra denne tiden ble fluoreserende lamper introdusert i folkets daglige liv.

• Senere, Dr. W. L. Enfield mottok i 1934 en rapport fra Dr. A. H. Crompton om bruk av fluoreserende belagt lampe. Umiddelbart ble et forskningsteam opprettet av Enfield for å begynne å lage kommersielle fluoreserende lamper. I 1935 hadde deres team produsert en prototyp grønn fluoreserende lampe som hadde en effektivitet på ca. 60%.

• Etter to og en halv år ble fluoreserende lamper introdusert i hvitt og seks andre farger på markedet. Forskjellige blanding av fosforpulver brukes for å produsere forskjellige farger fra fluoreserende lamper. Den første lampe ble introdusert med 15, 20 og 30 W i 18 tommer, 25 tommer og 36 tommer lengde.

• Snart etterpå ble 40 W T12, 4-fot lampe introdusert og brukt vidt i kontor, skole, industri belysning. De tidlige lampene ga et litt gulaktig lys på 3500K. Senere ble 6500K dagslyslamper utviklet på en måte som produserer et lys som simulerer et gjennomsnittlig nordlys på en overskyet himmel.

• Generelt var 4-fotslamper, med 1,5 tommer i diameter, 40 W tilgjengelige på markedet i 1940. Men gradvis ble designet endret for bedre utnyttelse. I buelystdelen av lampene ble det endret. Men argon brukes fortsatt, selv om trykket er litt lavere enn det tidligere. Kvikksølvdamper beholdes ved samme trykk som før. Denne lampen krever 425 mA med 100 til 105 V spenningsnedgang.

Erklæring: Respektér originaliteten, gode artikler er verd å dele, hvis det er kränkelse, kontakt for sletting.