29 شهریور 1402

زمان مورد نیاز برای مطالعه : 9 دقیقه

' 9

نزدیک به 70 سال از تولید لامپ های فلورسنت می گذرد. این لامپ ها به دلیل داشتن بهره نوری بالا و رنگ نور مناسب، یکی از اقتصادی ترین لامپ ها برای تأمین روشنایی است. بهرۀ نوری این لامپ ها در مقایسه با لامپ های التهابی، 3 تا 5 برابر بیشتر بوده و طول عمر آن ها نیز 10 تا 20 برابر بیشتر است.

حباب لامپ های فلورسنت با گاز بخار جیوه با فشار کم پر شده است و در اثر تخلیۀ الکتریکی در گاز بخار جیوه، نور ماورای بنفش در رنج 185 تا 253.7 نانومتر و مقدار کمی نور سبز-آبی بر حسب شیمیایی و فشار گاز ساطع می شود. این نور در اثر برخورد با لایۀ پوشش داخلی فلورسنتی به نور مرئی تبدیل می شود.سطح داخلی حباب لامپ با لایۀ نازکی از فسفر پوشانده شده تا تابش فرابنفش را جذب کرده و به امواج مرئی تبدیل کند. بازدۀ این عمل حدود 50% است. به دلیل اینکه در زمان روشن شدن لامپ، کاتدها داغ می شوند به این لامپ ها، لامپ های کاتد-داغ نیز می گویند. این کاتد پوشیده از رشته های تنگستن با لایه نازکی از باریم کربنات است و در زمان داغ شدن، الکترون های اضافی برای کمک به شروع تخلیۀ الکتریکی فراهم می کند. البته گرم شدن بیش از حد این رشته، باعث کاهش عمر لامپ می شود.برای کاهش تابش پرتوهای فرابنفش به محیط، از شیشۀ آغشته به سود استفاده می کنند. شفافیت کوارتز خیلی بیشتر از شیشه است و فقط طول موج های کوتاه تر از 0.18 میکرومتر در آن جذب می شود.

در نتیجه حباب چراغ های مولد اشعۀ فرابنفش، از جنس کوارتز تهیه و ساخته می شوند. مقدار جیوۀ مورد استفاده کم (عمدتاً 12mg) است. اخیراً در لامپ های فلورسنت، آلیاژ جیوه با چند فلز دیگر به کار می رود که مقدار جیوه را تا 5 گرم کاهش داده است.

انواع لامپ فلورسنت به دلیل داشتن بهره نور بالا ورنگ نور مناسب برای تأمین روشنایی به ویژه روشنایی داخلی کاربرد زیادی دارد. حباب این لامپ ها با گاز بخار جیوه با فشار کم پر شده است و در اثر تخلیه الکتریکی در گاز بخار جیوه، نور ماوراء بنفش ساطع می شود، این نور در اثر برخورد با لایه پوشش داخلی فلورسانی به نور مرئی تبدیل می شود.

شروع تخلیه الکتریکی به دو صورت ممکن است صورت بگیرد:

1- استفاده از الکترود و جریان پیش گرم کننده 

۲- استفاده از میدان مغناطیسی (لامپ های بدون الكترود)

یکی از انواع لامپ فلورسنت لامپ فلورسنت با الکترود است. برای بررسی مکانیزم تخلیه الکتریکی در این گروه از لامپ ها، ابتدا مدار الکتریکی لامپ فلورسنت را در نظر می گیریم:

در لحظه اول با وصل کلید، جریان الکتریکی از مسیر استارتر عبور می کند. استارتر از دو فلز تشکیل شده که به فاصله کمی از هم داخل یک محفظه که از گاز نئون پر شده است قرار گرفته اند.

در لحظه اول با وصل کلید، ولتاژ خط بر روی این دو فلز قرار گرفته و در نتیجه در گاز نئون تخلیه الکتریکی آغاز می شود.

در اثر وقوع تخلیه الکتریکی فضای داخل محفظه و به دنبال آن یکی از فلزها که از دو جنس مختلف تشکیل شده، گرم می شود و در اثر انبساط به سمت دیگری متمایل می شود، تا آنجا که دو فلز به یکدیگر بچسبند.

با وصل شدن دو فلز به یکدیگر تخلیه الکتریکی در گاز نئون متوقف می شود و داخل محفظه شروع به سرد شدن می کند. در طی این مدت جریان الکتریکی از مسیر چوک، استارتر و الکترودهای قرار گرفته در دو سر لامپ عبور می کند و باعث گرم شدن گاز داخل لامپ نیز می شود.

با سرد شدن فضای داخل استارتر، فلزها منقبض شده و به جای اصلی خود باز می گردند. در نتیجه جریان الکتریکی به طور ناگهان قطع می شود. از آنجا که یک چوک (سلف ) در مسیر جریان الکتریکی قرار گفته است، قطع ناگهانی جریان باعث القای ولتاژ الکتریکی بالایی در دو سر چوک می شود، این ولتاژ به علاوه ولتاژ شبکه دو سر لامپ می افتد و تخلیه الکتریکی در گاز بخار جیوه که قبلاً توسط الکترودها گرم شده بود، امکان پذیر می شود.

چنانچه به هر دلیلی (نظیر پایین بودن دمای محیط یا فرسودگی الکترودها) دمای لامپ به اندازه کافی بالا نرفته باشد، این ولتاژ برای تخلیه الکتریکی کافی نخواهد بود و لامپ روشن نمی شود.

در نتیجه مجدداً تخلیه الکتریکی در گاز نئون داخل استارتر صورت می گیرد و سیکل مجدداً تکرار می شود و آنقدر ادامه می یابد تا دمای گاز داخل حباب به اندازه کافی افزایش یابد تا تخلیه الکتریکی در آن امکان پذیر شود.

چشمک زدن لامپ فلورسنت قبل از روشن شدن به همین دلیل است.

برای راه اندازی و کار یک لامپ فلورسنت، دو عمل اساسی باید صورت بگیرد:

۱- ولتاژ نسبتا بزرگی دو سر لامپ قرار بگیرد تا تخلیه الکتریکی شروع شده و لامپ روشن شود.

۲- پس از روشن شدن لامپ، جریان مدار محدود شود.

مکانیزم فوق را می توان با کمک یک چوک (سلف) و استارتر به طریقی که توضیح داده شد، پیاده کرد و یا با کمک یک مدار الکترونیکی بالاست الکترونیکی لامپ را راه اندازی کرد. مدارات الکترونیکی راه انداز لامپ فلورسنت مزایای بسیار زیادی دارند.

 می دانیم الکترونهای هر اتم در مدارهای معینی که ترازهای انرژی مشخصی دارند به دور هسته در حال گردش هستند. اعمال ولتاژ ناگهانی زیاد (به روشی که توضیح داده شد) باعث می شود این الکترون ها انرژی دریافت کرده و از تراز اصلی انرژی خود خارج شوند و به ترازهای بالاتر انرژی بروند، بعد از عادی شدن جریان و رسیدن ولتاژ به ولتاژ شبکه، الکترون ها دوباره به ترازهای قبلی خود باز می گردند و در حین بازگشت انرژی دریافت شده در مرحله قبل، به صورت نور ماوراء بنفش آزاد می کنند.

نور ماوراء بنفش در اثر برخورد با مواد فلورسان به نور مرئی تبدیل می شود. در این دسته از لامپ ها الكترود نقش مهمی در شروع تخلیه الکتریکی دارد. اغلب لامپ های فلورسنت که در دنیا مورد استفاده قرار می گیرند از این نوع است.

نسل اولیه لامپ های فلورسنت، لامپ هایی با قطر m38 بودند. این لامپ ها در محدوده 40، 20 و 65 وات تولید می شدند. در حال حاضر، تولید و استفاده از این نوع لامپ ها در بسیاری از کشورهای دنیا متوقف شده است.