Jak działają świetlówki i dlaczego czasami są głośne

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 09:39

Podczas gdy podstawowe mechanizmy fizyczne w oprawie i żarówce mogą się nieco różnić w konstrukcji, w skrócie światło fluorescencyjne działa poprzez dwie elektrody na każdym końcu rury emitującej elektrony podczas ich podgrzewania. Ostatecznie powstaje łuk (poprzez różne mechanizmy w zależności od konstrukcji oprawy i żarówki) z elektronami strzelającymi przez bańkę przez zjonizowany gaz z jednej elektrody do drugiej; gdy poruszają się przez rurkę, maleńka rtęć w bańce zostaje odparowana, a gdy elektrony zderzają się z jej atomami, pobudza elektrony w atomach do wyższych poziomów energii. Jednak ten wyższy poziom energii jest niestabilny i po zderzeniu, ponieważ elektrony szybko wracają do swojego pierwotnego poziomu energii, uwalniają fotony, aczkolwiek w większości światła ultrafioletowe (UV), których my, ludzie, nie widzimy. Niezbyt przydatne źródło światła w tym momencie!

Jednak fotony w świetle UV pobudzają elektrony luminoforu, który pokrywa bańkę, podobnie powodując odejście od ich jąder do stanu wyższego; elektrony luminoforowe następnie szybko wracają do swojego pierwotnego stanu, w którym to momencie również uwalniają energię w postaci fotonów, ale tym razem głównie w widmie widzialnym człowieka, tworząc większość światła widzialnego, które czyni te żarówki użytecznymi w budynkach biurowych. na całym świecie.

Teraz do brzęczenia - brak środków zapobiegawczych, prąd w świetlówce wzrósłby do niebezpiecznego poziomu z powodu faktu, że opór elektryczny zjonizowanego gazu w rurze stopniowo spada podczas nagrzewania. Więc bez czegoś, co powstrzymałoby bieżący wzrost, byłoby to problemem kaskadowym. W końcu może odwrócić twój wyłącznik lub żarówka może eksplodować. W każdym razie Twoje światła szybko przestaną działać.

Aby temu zaradzić, lampy fluorescencyjne są wyposażone w balast. Balast ten ma klasyczną formę żelaznego rdzenia owiniętego drutem miedzianym. Rezultatem jest urządzenie, które spowalnia wzrost prądu, utrzymując go na bezpiecznym poziomie, aby żarówka działała sprawnie. Ważnym elementem dyskusji o bzyczeniu jest to, że energia elektryczna zasila balast w wytwarzanie pola magnetycznego. Tak właśnie działa ten typ statecznika - w miarę przechodzenia większej ilości prądu pole magnetyczne staje się większe, przeciwstawiając się zmianom natężenia przepływu, a tym samym spowalniającemu wzrost wystarczającemu prądowi przemiennemu (AC) przełączać kierunki, z których spada do zera i cofa się w przeciwnym kierunku.

Standardowe natężenia prądu przemiennego wynoszą zwykle 60 Hz a.k.a. 60 cykli na sekundę (na przykład w Stanach Zjednoczonych) lub 50 Hz (jak na przykład w Wielkiej Brytanii). Należnie nazwane, przez połowę cyklu AC, ładunek prądu przesuwa się w jednym kierunku, a dla drugiej połowy ładunek przesuwa się w drugim.

Wszystkie te przełączanie dalej wpływa na pole elektromagnetyczne balastu, ponieważ za każdym razem, gdy prąd przełącza kierunek (co pół cyklu), zmienia się także biegunowość magnesu; tak więc, ponieważ elektromagnes fluktuuje z częstotliwością dwukrotnie większą od prądu przemiennego, jego częstotliwość migotania wynosi 100 Hz lub 120 Hz, w zależności od kraju, w którym się znajdujesz.

Podczas tych fluktuacji w polu magnetycznym rdzeń balastu jest fizycznie ściskany i uwalniany w procesie zwanym magnetostrykcji, który z częstotliwością 100 Hz lub 120 Hz wywołuje niesławny szum.

Oczywiście, nie wszystkie bańki lamp fluorescencyjnych są podobne, a wynika to z różnic w typie balastu, wielkości, sposobie zamocowania statecznika, konstrukcji oprawy oraz stopnia, w jakim sufity, ściany, blacha itp. tłumić lub wzmacniać dźwięk.

Taka powszechna uciążliwość, przemysł publikuje "oceny dźwięku" dla stateczników, a nawet zaleca, w których ustawieniach różne oceny są odpowiednie. Na przykład te stateczniki z oceną "A" są najcichsze (20-24 decybele) i są zalecane dla bibliotek, kościołów, obszarów recepcji oraz w stacjach telewizyjnych i radiowych, a tylko na poziomie "C" (31-36). decybele) jest zalecany do "ogólnej powierzchni biurowej", a sklepy detaliczne mogą uzyskać ocenę "D" (37-42 decybeli).

Dla tych, którzy nienawidzą brzęczenia (lub może mieć problemy z migrenowymi bólami głowy wywołanymi przez żarówki fluorescencyjne i migoczące światło), elektroniczny statecznik (w przeciwieństwie do magnetycznych oldschoolowych) jest dostępny i jest nawet dość powszechny dzisiaj, jak na przykład znalezione w kompaktowych żarówkach fluorescencyjnych (CFL). Stateczniki te działają z drastycznie większą częstotliwością niż 100 Hz lub 120 Hz, zwykle powyżej 20 000 Hz. Należy jednak zauważyć, że jeśli przełączysz się na jeden z tych stateczników elektronicznych w swojej starszej lampie fluorescencyjnej (coś, co jest zaskakująco tanie), musisz zamienić swoje żarówki fluorescencyjne na odmianę, która jest oceniana jako działająca z twoim nowym balastem.

Dodatkowe fakty:

• Peter Cooper Hewitt jest uznawany za skoczka z fluorescencyjną żarówką.Chociaż zarówno Thomas Edison, jak i Nikola Tesla bawili się lampami fluorescencyjnymi pod koniec XIX wieku, to właśnie Hewitt stworzył pierwszą żarówkę, która wstrząsnęła parami rtęci z prądem elektrycznym w rurce regulowanej balastem. Rzucając dziwne niebiesko-zielone światło, nie złapało go. Jednak pod koniec lat 30. XX wieku firmy oświetleniowe w USA opracowały komercyjnie opłacalne opcje, a do lat 50. XX wieku świetlówki fluorescencyjne w większych urządzeniach stały się powszechne.
• Fluorescent wprowadził się do domu w połowie lat 80-tych wraz z pojawieniem się żarówek kompaktowych lamp fluorescencyjnych (CFL), chociaż przy 25-35 USD za żarówkę i niemożności dopasowania się do istniejących urządzeń, nie zyskały one popularności aż do ostatnich lat. Dzisiaj, dzięki ulepszonemu projektowi i kosztowi poniŜej 2 USD za Ŝarówkę, świetlówki kompaktowe stały się znacznie powszechniejsze, choć (często) tanio wykonane zintegrowane stateczniki elektroniczne notorycznie widzą, Ŝe Ŝarówki te mają drastycznie mniejszą Ŝywotność niŜ szacunki na etykietach.
• Uważane za żarówkę przyszłości, coraz bardziej popularne stają się diody elektroluminescencyjne (LED). Tylko w 2012 roku prawie 50 milionów zamienników żarówek LED wygenerowało roczne oszczędności energii w wysokości około 675 milionów USD, a liczba ta stale rośnie i rośnie z roku na rok.