Как работят луминесцентните светлини и защо те са понякога шумни

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 09:37

Докато основните физически механизми в приспособлението и крушката могат да се променят малко в дизайна, накратко, флуоресцентната светлина работи чрез два електрода в единия край на епруветките, излъчващи електрони при загряването им. В крайна сметка се създава дъга (чрез различни механизми, в зависимост от конструкцията на устройството и от дизайна на крушката), като електроните преминават през крушката през йонизирания газ от единия електрод към другия; тъй като те се движат през тръбата, малката част от живака в крушката се изпарява и докато електроните се сблъскат с атомите й, тя възбужда електроните в атомите до по-високи енергийни нива. Въпреки това, това по-високо енергийно ниво е нестабилно и след сблъсък, тъй като електроните бързо се връщат към първоначалното си енергийно ниво, освобождават фотони, макар и най-вече ултравиолетова (UV) светлина, която ние хората не виждаме. Не е много полезен източник на светлина в този момент!

Фотоните в UV светлината, обаче, от своя страна възбуждат електроните във фосфора, който покрива крушката, като ги кара да се отдалечат от техните ядра в по-високо състояние; фосфорните електрони бързо се връщат в оригиналното си състояние, като в същото време освобождават енергия под формата на фотони, но този път най-вече в човешкия видим спектър, създавайки по-голямата част от видимата светлина, която прави тези крушки полезни в офис сградите в целия свят.

Сега на бръмчащите - липсващи превантивни мерки, токът в луминесцентната тръба ще се издигне до опасни нива, поради факта, че електрическото съпротивление на йонизирания газ в тръбата пада постепенно, докато се нагрява. Така че, без да се въведе нещо, за да се спре твърде голямото увеличение, това би било каскаден проблем. В крайна сметка може да се обърне прекъсвачът или крушката да избухне. Какъвто и да е случаят, вашите светлини бързо ще спрат да работят.

За да се справи с това, флуоресцентните крушки са оборудвани с баласт от някакъв вид. Този баласт е класически под формата на желязно ядро, обвито в медна жица. Резултатът е устройство, което забавя растежа на тока, като го запазва на безопасно ниво, за да функционира ефикасно крушката. Важно за обсъждането на бръмченето е, че електричеството захранва баласта, за да произведе магнитно поле. Всъщност това е начина, по който този тип баласт работи на първо място - при преминаването на повече ток магнитното поле става по-голямо, противопоставяйки се на промяната в текущия поток и по този начин забавяйки неговия растеж достатъчно за променливия ток (AC) за да превключвате посоките, като падате на нула и връщате се обратно в обратната посока на процеса.

Стандартните честоти на променлив ток обикновено са 60 Hz при 60 цикъла в секунда (например в САЩ) или 50 Hz (например в САЩ). Приятно име, за половин AC цикъл, заряда на тока се движи в една посока, а за втората половина, заряда се движи в другата.

Всичко това, превключващо напред и назад, влияе върху електромагнитното поле на баласта, тъй като всеки път, когато токът превключва посоката (на всеки половин цикъл), полярността на магнита също се превключва; тъй като електромагнитът се колебае на два пъти по-голяма честота от променливотоковия ток, неговата честота на трептене е 100 Hz или 120 Hz, в зависимост от страната, в която се намирате.

По време на тези колебания в магнитното поле, ядрото на баласта се фиксира физически и се освобождава в процес, наречен магнитострикция, който при честота от 100 Hz или 120 Hz създава скандалната бръмчене.

Разбира се, не всички бузи на флуоресцентни крушки са еднакви и това се дължи на различията в баласта на устройството, размера, начина на монтиране на баласта, дизайна на арматурата и степента, до която таваните, стените, ламарините и т.н. заглушаване или усилване на звука.

Подобно неудобство, индустрията публикува "звукови оценки" за баластите и дори препоръчва в кои настройки са подходящи рейтингите. Например тези баласти с рейтинг "А" са най-тихи (20-24 децибела) и се препоръчват за библиотеки, църкви, приемни зони и в телевизионни и радио станции, докато само ниво "С" (31-36 децибели) се препоръчва за "обща офисна площ", а магазините за търговия на дребно могат да получат оценки "D" (37-42 децибела).

За тези, които мразят бръмченето (или може да има проблеми с мигренозните главоболия, които се предизвикват от луминесцентни крушки и тяхната трептене), електронен баласт (за разлика от старите магически училища) са налични и са дори доста често срещани днес, като например намерени в компактни луминесцентни крушки (CFL). Тези баласти обикновено работят при драстично по-висока честота от 100 Hz или 120 Hz, обикновено над 20 000 Hz. Трябва да се отбележи обаче, че ако преминете към един от тези електронни баласти в по-старата си флуоресцентна осветителна тела (нещо, което е изненадващо евтино да направите), трябва да смените си флуоресцентни крушки с разнообразие, което е оценено да работи с новия си баласт.

Бонусни факти:

• Питър Купър Хюит е написан с прескачане на луминесцентната крушка.Макар и Томас Едисон и Никола Тесла да си играели с флуоресцентни лампи в края на 19-ти век, Хуит създава първата крушка, която възбужда живачна пара с електрически ток в тръба, регулирана от баласт. Изхвърляйки странна синьо-зелена светлина, тя не се хвана. До края на 30-те години на миналия век, обаче, компаниите за осветление в САЩ са произвели търговски жизнеспособни опции, а през 50-те години на миналия век флуоресцентното осветление при по-големи операции е станало обичайно.
• Флуоресцентното осветление се премества в дома в средата на 80-те години с появата на крушки с компактна флуоресцентна светлина (CFL), макар и от $ 25- $ 35 на крушка и невъзможност да се впишат в съществуващите тела, те не станаха популярни до последните години. Днес, с подобрен дизайн и цена под $ 2 на крушка, CFL са станали много по-чести, въпреки че (често) евтините интегрирани електронни баласти несъмнено виждат, че тези крушки имат драстично по-малко време на живот от тези на етикетите.
• Смята се, че крушката на бъдещето, светлините излъчващи диоди (LED) също стават все по-популярни. Само през 2012 г. близо 50 милиона замени с LED крушки генерираха годишни спестявания на енергия от около 675 милиона долара, а този брой продължава да се увеличава и увеличава всяка година.