Taa ya Mwanga na Mfano wa Kazi ya Taa ya Mwanga

Electrical4u

Champu: Maelezo ya Kifupi kuhusu Umeme

China

Ni ni Nini Taa ya Kifaru?

Taa ya kifaru ni taa ya chache ya uchafu wa kifaru inayotumia fluorescence kutuma mwanga unayoweza kuonekana. Mwendo wa umeme katika gasi hii hueneza uchafu wa kifaru ambao hutukuza mwanga wa UV kupitia mchakato wa discharge na mwanga wa UV huchanganya paka ya phosphor ili kukua mwanga unayoweza kuonekana.

Taa ya kifaru imebadilisha nishati ya umeme kwa nishati ya mwanga kwa njia zaidi ya kutosha kuliko taa za incandescent. Ufanisi wa mwanga wa mfumo wa taa ya kifaru ni karibu 50 hadi 100 lumens per watt, ambayo ni mara kadhaa zaidi ya ufanisi wa taa za incandescent.

Jinsi Taa ya Kifaru Inafanya Kazi

Kabla ya kujadili jinsi taa ya kifaru inafanya kazi, tutarajia kwanza kuonyesha circuit ya taa ya kifaru.

Hapa tunauunganisha ballast moja, na soko moja na supply inapatikana kama ilivyoelezwa. Baada ya hayo tunauunganisha taa ya kifaru na starter juu yake.

Wakati tunasukuma soko, voltage kamili inapatikana juu ya taa na pia juu ya starter kupitia ballast. Lakini hapo awali, hakuna discharge, au kwa mwingine, hakuna tofauti ya mwanga kutoka taa.
Voltage kamili hii huunda discharge ya glow kwanza kwenye starter. Hii ni kwa sababu umbalaji wa electrodes katika bulb ya neon ya starter ni ndogo zaidi kuliko taa ya kifaru.
Hakika gasi ndani ya starter hupata ionized kutokana na voltage kamili na hutoa bimetallic strip. Hii huchanganya bimetallic strip ili kuhusu contact yenye kimataifa. Sasa, current huanza kutoka kwenye starter. Ingawa potential ya ionization ya neon ni zaidi kuliko argon, lakini kutokana na umbalaji wa electrodes mdogo, gradient wa voltage mrefu anapataka kwenye bulb ya neon na hivyo discharge ya glow huanza kwanza kwenye starter.
Marra tu current huanza kutoka kwenye contacts zenye imara kwenye bulb ya neon ya starter, voltage juu ya bulb ya neon hupungua kwa sababu current, hutoa voltage drop kwenye inductor(ballast). Wakati voltage punguza au haijawahi kwenye bulb ya neon ya starter, hakutakuwa na discharge ya gasi tena na hivyo bimetallic strip hupungua na kutoka kwenye contact yenye imara. Wakati contacts zenye imara zinapungua kwenye bulb ya neon ya starter, current hupungua, na hivyo wakati huo, surge mkubwa wa voltage anapatikana kwenye inductor(ballast).
Surge mzuri huu wa voltage anapatikana kwenye electrodes za taa ya kifaru (tube light) na hufunga penning mixture (mixture ya gasi ya argon na uchafu wa kifaru).
Mchakato wa discharge wa gasi huanza na hufuata na hivyo current huanza kutoka kwenye taa ya kifaru (tube light) yenyewe. Wakati penning gas mixture ina discharge, resistance yote kwenye gasi ni chache kuliko resistance ya starter.
Discharge ya mercury atoms huchanganya mwanga wa UV ambao hivyo huchanganya paka ya phosphor powder ili kukua mwanga unayoweza kuonekana.
Starter hufuata wakati taa ya kifaru (tube light) inafanya kazi kwa sababu hakuna current inatoka kwenye starter.

Physics za Nyuma ya Taa ya Kifaru

Wakati voltage kamili anapatikana kwenye electrodes, electric field mkubwa unapatikana. Mwendo wa current chache kwenye filaments za electrodes hutoa filament coil. Kwa sababu filament hii imebadilishwa na oxide, electrons zingine zinapatikana, na hizi huzuka kutoka electrode hasi au cathode hadi electrode chanya au anode kutokana na electric field hii mkubwa. Wakati electrons hizi huzuka, mchakato wa discharge huanza.

Mchakato wa discharge asili huenda kwa hatua tatu:

Electrons wazima wanapatikana kutoka electrodes, na hizi huzuka na electric field iliyopatikana.
Kinetic energy ya electrons wazima huchanganya kwa excitation energy ya atoms za gasi.
Excitation energy ya atoms za gasi huchanganya kwa radiation.

Katika mchakato wa discharge, spectral line moja ya UV ya 253.7 nm inapatikana kwenye pressure chache cha uchafu wa kifaru. Ili kutengeneza 253.7 nm ultra violate ray, temperature ya bulb inahifadhiwa kati ya 105 hadi 115oF.
Ratio la length kwa diameter la tube lazima liwe sawa ili kwamba fixed wattage loss hii itokeze kwenyote. Hapa ambapo hii wattage loss au glow ya electrodes hii inatafsiriwa kama cathode na anode fall region. Hii watt loss ni chache sana.
Tenasi cathodes lazima ziwe coated na oxide. Hot cathode hutoa electrons wengi. Hot cathodes, vile ambavyo electrodes hizi zinapatikana na circulating current na hii circulating current hutokea kwa choke au control gear. Baadhi ya lamps zina cold cathode pia. Cold cathodes zina area zinazofaa kubwa na voltage chanya kama vile 11 kv inapatikana kwenye wanandoa ili kupata ions. Gas hii huanza discharge kutokana na application ya voltage hii chanya. Lakini kwenye 100 hadi 200 V, cathode glow hufungua kutoka cathode, hii inatafsiriwa kama cathode fall. Hii hutoa supply kubwa ya ions ambayo huzuka kwenye anode ili kutengeneza secondary electrons kwenye impact ambayo hivyo hutoa ions zaidi. Lakini cathode-fall kwenye hot cathode discharge ni tu 10 V.

Historia & Ufumbuzi wa Taa ya Kifaru

Mnamo 1852, Sir George Stokes aligundua transformation ya ultra violate ray radiation kwa visible radiation.
Tangu wakati huo hadi 1920, mabadiliko mingi ya majaribio yalifanyika kuboresha low na high pressure electric discharges kwenye uchafu wa kifaru na sodium. Lakini circuitry zote zilizofanyika zilionekana duni kutengeneza ultra violate ray kwa visible ray. Kwa sababu, electrodes hazikuwa zinapatikana electrons wengi kubuni arc discharge phenomenon. Pia electrons wingi walikuwa wanatumika na gasi za atoms na hiyo ilikuwa elastic. Hivyo excitation haikuunda spectral line kusaidia. Lakini kazi kidogo tu ilifanyika kwenye fluorescent lamps.
Lakini miaka 1920s, breakthrough mkubwa ulifanyika. Fact iliogunduliwa ni kwamba mixture ya mercury vapor na inert gas kwenye pressure chache ni 60% efficient kutengeneza input power ya electrical kwa single spectral line kwenye 253.7 nm.
Ultra violate ray hutengeneza visible light rays kwa kutumia fluorescent material sahihi ndani ya taa. Tangu wakati huo fluorescent lamp hii ilipatikana kwenye maisha ya watu kila siku.
Baada ya, Dr. W. L. Enfield mnamo 1934 alipokea ripoti kutoka Dr. A. H. Crompton kuhusu matumizi ya fluorescent coated lamp. Mara moja Enfield aliunda timu ya utafiti na kuanza kutengeneza commercial fluorescent Lamp. Mnamo 1935 timu yao ilipatikana prototype green fluorescent lamp ambayo ilikuwa na efficiency ya karibu 60%.
Baada ya miaka miwili na nusu, fluorescent lamps zilipatikana kwenye white na colors nyingi saba zingine kwenye soko. Mixture mbalimbali ya phosphor powder zinatumika kutengeneza colors mbalimbali kutoka fluorescent lamps. Taa ya kwanza ilipatikana kwenye 15, 20 na 30 W kwenye lengths 18 inch, 25 inch na 36 inch.
Soooner baada ya 40 W T12, 4-ft lamp ilipatikana na kutumiwa sana kwenye office, school, industry lighting. Taas zilizozaliwa zilitengeneza mwanga yellowish sana kwa 3500K. Baada ya, 6500K daylight lamps zilijengwa kwa njia ambayo zinategeneza mwanga kusimulia north sky light kwenye overcast sky.
Kwa umma, 4 ft lamps, kwenye 1.5 inch kwenye diameter, 40 W zilikuwa zinapatikana kwenye soko mnamo 1940. Lakini kwa polepole design ilibadilika kwa matumizi bora zaidi. Katika arc, discharge portion ya taas zilibadilika. Lakini argon zinaendelea kutumika ingawa pressure ikiwa kidogo chache kuliko previous pressure. Uchafu wa kifaru unahifadhiwa kwenye pressure sawa kama previous. Taa hii inahitaji 425 mA kwenye 100 hadi 105 V voltage drop.