Lâmpada fluorescente
Uma lâmpada fluorescente compacta com um eletrônico integrado lastro
Uma lâmpada fluorescente é um tipo de lâmpada que usa eletricidade para excitar mercúrio vapor em árgon ou neon gás, produzindo ondas curtas ultravioleta luz. Esta luz, em seguida, faz com que um fósforo para fluorescência, produzindo luz visível.
As lâmpadas fluorescentes são mais eficientes do que as lâmpadas incandescentes de uma luminosidade equivalente. Isto é porque mais da energia de entrada é convertido para utilizável luz e menos é convertido em calor (permitindo que as lâmpadas fluorescentes para executar mais frio). Eles também têm uma vida útil da lâmpada mais.
No entanto, ao contrário das lâmpadas incandescentes, lâmpadas fluorescentes sempre exigem equipamentos auxiliares (um lastro).
História
O mais antigo ancestral da lâmpada fluorescente é provavelmente o dispositivo por Heinrich Geissler que obtido em 1856 um brilho azulado de um gás em um tubo selado, animado com uma bobina de indução. Embora ele é lembrado como um físico, é interessante notar que Geissler foi educado como um soprador de vidro, que foi certamente de algum valor para este mais antigo realização.
Em 1857, francês físico Henri Becquerel teve a idéia de um tubo fluorescente encapsular gás enquanto liderava investigações sobre fluorescência, fosforescência e radioatividade.
Ao 1893 Feira Mundial, a Exposição Columbian do mundo em Chicago, Illinois, Nikola Tesla luzes fluorescentes 's foram exibidos.
Em 1894, D. McFarlane Moore criou a lâmpada Moore, um comercial de lâmpadas de descarga em gás destinado a competir com a lâmpada incandescente de seu ex-chefe Thomas Edison. Os gases utilizados eram de nitrogênio e dióxido de carbono emissor de luz, respectivamente, rosa e branco, e teve um sucesso moderado.
Em 1901, Peter Cooper Hewitt demonstrou a lâmpada de vapor de mercúrio, que estava emitindo no espectro azul-verde e, portanto, era imprópria para fins mais práticos. Foi, no entanto, muito perto do design moderno, e tinha algumas aplicações em fotografia onde a cor não era ainda um problema, graças à sua eficiência muito maior do que as lâmpadas incandescentes.
Restava Edmund Germer e colegas de trabalho para propor em 1926 para revestir o tubo com pó fluorescente que converte ultravioleta luz emitida por um gás raro em luz melhor espetralmente distribuído (também trazendo alta pressão do gás ao mesmo tempo). Germer é hoje reconhecido como o inventor da lâmpada fluorescente.
General Electric mais tarde comprou a patente da Germer e sob o impulso de George Inman trouxe a lâmpada fluorescente para uso comercial grande em 1938.
Princípio
A lâmpada fluorescente é preenchido com um gás contendo argônio e vapor de mercúrio, por vezes referido como plasma quando eletrificada. A superfície interior do bolbo é revestido com um fluorescente tinta feita de diferentes misturas de metálicos e de terra rara de fósforo sais. A lâmpada de cátodo emite electrões cuja ignição do plasma sob a influência da tensão aplicada à lâmpada. Em seguida, electrões do plasma bombardeiam o vapor de mercúrio fazendo com que emitem radiação ultravioleta (UV) a um comprimento de onda de 254 nm. A luz UV é absorvida pelo revestimento fluorescente do bulbo, que re- irradia a energia em frequências mais baixas (comprimentos de onda mais longos) para emitir luz visível. A mistura de substâncias fosforescentes que controla a cor da luz, e, juntamente com a do bulbo de vidro impede que a luz UV prejudicial de escapar.
As lâmpadas fluorescentes são resistência negativa dispositivos: quanto mais a corrente flui através deles e mais gás é ionizado, a resistência das gotas de lâmpadas fluorescentes e isso permitiria ainda mais corrente flua através deles! Conectada diretamente a um Constant tensão linha de alimentação de rede, uma lâmpada fluorescente seria rapidamente se autodestruir devido ao fluxo de corrente ilimitada. Devido a isso, as lâmpadas fluorescentes são sempre utilizados com algum tipo de electrónica auxiliares que regula o fluxo de corrente no tubo. Esse dispositivo auxiliar é comumente chamado de lastro.
Enquanto o reator poderia ser (e, ocasionalmente, é) tão simples como um resistor, poder substancial é desperdiçado em um lastro resistiva tão balastros geralmente usam uma reatância (indutor ou capacitor) em vez. Para o funcionamento da corrente eléctrica, a utilização de indutor simples (um assim chamado "magnético lastro") é comum. Nos países que usam 120 V AC de alimentação, a tensão da rede é insuficiente para grandes lâmpadas fluorescentes de luz para o lastro para estas lâmpadas fluorescentes maiores é muitas vezes um step-up autotransformador com substancial indutância de dispersão (de modo a limitar o fluxo de corrente). Qualquer uma das formas de lastro indutivo pode também incluir um condensador para o fator de potência de correção. Balastros mais sofisticados podem empregar transistores ou outros semicondutores componentes para converter a tensão de rede em alta frequência AC ao mesmo tempo, regulando o fluxo de corrente na lâmpada. Estes são referidos como "eletrônicos balastros".
Os átomos de mercúrio no tubo fluorescente deve ser ionizado antes do arco pode "greve" dentro do tubo. Para as pequenas lâmpadas, não é preciso muito tensão para golpear o arco e começar a lâmpada não apresenta nenhum problema, mas os tubos maiores requerem uma tensão substancial (na faixa de mil volts). Em alguns casos, isso é exatamente como é feito: "início imediato" tubos fluorescentes simplesmente usar uma tensão alta o suficiente para quebrar a coluna de gás e mercúrio e, assim, começar a condução do arco. Estes tubos podem ser identificados pelos factos de que
- eles têm um único pino em cada extremidade do tubo e
- os casquilhos de que eles se encaixam em ter uma tomada de "desconexão" no final de baixa tensão para garantir que a alimentação de corrente é automaticamente removida de modo que uma pessoa de substituir a lâmpada não pode receber um de alta tensão choque elétrico.
Em outros casos, devem ser fornecidas uma ajuda começando separado. Fluorescentes modelos antigos utilizaram uma combinação do filamento / cátodo em cada extremidade do candeeiro combinado com um interruptor mecânico ou automático que inicialmente ligar os filamentos em série e, assim "pré-aquecer os filamentos" antes de colidir com o arco. Por causa da emissão termiónico, os filamentos seria prontamente emitem electrões para a coluna de gás criando uma descarga luminescente perto dos filamentos. Então, quando o interruptor de partida aberto, o lastro indutivo iria criar uma onda de voltagem que (geralmente) atacar o arco. Se assim for, o arco que colide então mantida a quente do filamento / cátodo. Se não, a sequência de partida, foi repetido. Se o auxílio de partida foi automática, isso muitas vezes levou à situação em que uma lâmpada fluorescente de idade seria flash e outra vez como o motor de arranque tentou repetidamente para começar a lâmpada desgastada. Mais entradas avançadas seria "viagem para fora" nesta situação e não tentar um novo começo até redefinir manualmente.
Mais recentes lâmpada e lastro projetos (conhecidas como lâmpadas "Rapid Start") fornecem espiras de filamentos verdadeiros dentro do reator; estes aquecer rápida e continuamente os filamentos / catodos usando baixa tensão AC. Infelizmente, não há surto de tensão indutiva produzida de modo que as lâmpadas devem geralmente ser montada perto de um (fio terra) refletor aterrado para permitir a descarga luminescente para propagar através do tubo e iniciar a descarga de arco. Reatores eletrônicos muitas vezes reverter para um estilo in-entre os estilos pré-aquecimento e rápido start-: um capacitor ou outro circuito eletrônico pode juntar-se aos dois filamentos, fornecendo um caminho de condução que pré-aquece os filamentos, mas que é posteriormente curto-circuito pela descarga de arco. Geralmente este condensador também forma, juntamente com o indutor que proporciona limitação de corrente durante o funcionamento normal, uma ressonância do circuito aumentando a tensão através da lâmpada, de modo que ele pode facilmente começar. Alguns utilizam balastros electrónicos início programada, a saída AC de frequência é iniciado acima da frequência de ressonância do circuito do balastro de saída, e depois os filamentos são aquecidos, a frequência diminui rapidamente. Se a frequência se aproxima da frequência ressonante do balastro, a tensão de saída aumenta tanto que a lâmpada se acenda. Se a lâmpada não acende um circuito eletrônico pára o funcionamento do reator.
Uso
Lâmpadas fluorescentes vêm em muitas formas e tamanhos. Um uma vez mais popular é a luz fluorescente compacta bulbo (CF). Muitas lâmpadas fluorescentes compactas integrar a eletrônica auxiliares na base da lâmpada permitindo-lhes então parafuso em um soquete de lâmpada regular.
Infelizmente, muitas pessoas acham que o espectro de cores produzidas por alguns iluminação fluorescente de ser dura e desagradável. É comum que uma pessoa saudável a aparecer com um doentio azulada da pele tom sob iluminação fluorescente, e muitos pigmentos tem uma cor ligeiramente diferente quando visto sob luz fluorescente contra incandescente. Isto é principalmente o caso de lâmpadas fluorescentes que contém os mais velhos halofosfato tipo fósforos (fórmula química Ca 5 (P O 4) 3 (F, Cl): Sb 3+, Mn 2+), normalmente rotulado como "cool branco". A reprodução de cores ruim é devido ao fato de que este fósforo emite principalmente luz amarela e azul, e relativamente pouco de verde e vermelho. Para o olho, esta mistura parece branca, mas a luz refletida a partir de superfícies tem uma cor distorcida. Lâmpadas fluorescentes mais dispendiosos usam uma mistura triphosphor, com base em európio e térbio iões, que têm bandas de emissão que são distribuídos mais uniformemente ao longo do espectro da luz visível e, consequentemente, conduzem a uma reprodução de cor mais natural.
Em os EUA, Residencial uso de iluminação fluorescente permanece baixa (geralmente limitado a cozinhas, porões, corredores e outras áreas), mas as escolas e as empresas encontrar as economias de custo de lâmpadas fluorescentes a ser significativo e só raramente usam lâmpadas incandescentes. Regime de iluminação típicos podem incluir tubos fluorescentes enviar diferentes tonalidades de branco, a fim de proporcionar uma boa reprodução de cor. Em outros países, Residencial uso de iluminação fluorescente varia de acordo com o preço da energia e as preocupações ambientais da população local, bem como a aceitabilidade da saída de luz.
Porque eles contêm mercúrio, um tóxico material, em quantidades de alguns miligramas por unidade, em muitas áreas em todo o mundo regulamentações governamentais exigem que as lâmpadas fluorescentes devem ser descartadas corretamente. Isso geralmente se aplica apenas aos grandes edifícios comerciais que produzem muitas lâmpadas de resíduos, embora restrições variam amplamente.
Designações de tubo
Nota: a informação nesta secção podem ou não ser aplicável fora da América do Norte.
Lâmpadas são tipicamente identificados por um código, tais como F ## T ##, em que F é para fluorescente, o primeiro número indica a potência em watts (ou estranhamente, comprimento em polegadas em lâmpadas de grande comprimento), o T indica que a forma da lâmpada é tubular, eo último número é o diâmetro em oitavos de uma polegada. Diâmetros típicos são T12 (1½ "ou 38 mm) para lâmpadas residenciais com antigos magnéticos balastros, T8 (1" ou 25mm) para lâmpadas economizadoras de energia comerciais com eletrônicos balastros, e T5 (5/8 "ou 16 mm) por muito pequenas lâmpadas que pode até funcionar com uma bateria - alimentado dispositivo.
Alto saída lâmpadas são mais brilhantes e chamar mais a corrente elétrica, têm objetivos diferentes sobre os pinos para que eles não podem ser utilizados na errado dispositivo elétrico ou com a lâmpada errada, e são rotulados F ## T12HO, ou F ## T12VHO para muito alto débito.
Tubos em forma de U são FB ## T ##, com o significado B "dobrado". Mais comumente, estes têm as mesmas designações como tubos lineares. Lâmpadas circulares são FC T # ##, com o diâmetro do círculo (não circunferência ou watts) sendo o primeiro número e o segundo número geralmente sendo 9 (29 milímetros) para equipamentos convencionais.
Cor é normalmente indicado por WW para whar branco, EW para maior (neutro) branco, CW para branco fresco (o mais comum), e DW para o azulado luz branca. BL é usado frequentemente para blacklight (comumente usado em mata-mosquitos), e BLB para as lâmpadas de luz negra-azul comuns que são roxo escuro. Outras denominações não-padrão aplicar para luzes de planta ou crescer luzes.
Comprimentos ímpares são geralmente adicionado depois de a cor. Um exemplo é um F25T12 / CW / 33, ou seja, 25 watts, 1,5 "de diâmetro, branco fresco, 33" ou 84 centímetros de comprimento. Sem a 33, deveria ser assumido que um F25T12 é o mais comum-30 "por muito tempo.
As lâmpadas fluorescentes compactas não tem um tal sistema de designação.
Blacklights, lâmpadas solares e lâmpadas germicidas
Blacklights são um subconjunto das lâmpadas fluorescentes que são usados ??para fornecer de onda longa ultravioleta luz (comprimento de onda de cerca de 360 nm). Eles são construídos da mesma maneira como as lâmpadas fluorescentes convencionais, mas o tubo de vidro é revestido com uma substância fosforescente que converte a UV de onda curta para dentro do tubo de UV de onda longa em vez de luz visível.
A maioria dos blacklights (chamado "BLB" ou "lâmpadas BlackLight-Blue") são também feitos de mais caro vidro azul profundo, em vez de vidro transparente. O vidro azul profundo filtra a maioria das cores visíveis da luz emitida diretamente pela descarga de vapor de mercúrio, produzindo proporcionalmente mais luz UV e luz visível menos para que seus cartazes de Blacklight olhar melhor. As lâmpadas de luz negra utilizados no mata-mosquitos não requer esse refinamento por isso normalmente é omitido no interesse de baixo custo.
Lâmpadas solares contêm uma substância fosforescente diferente que emite mais fortemente em UV-ondas médias, provocando um bronzeamento resposta no humano pele.
Finalmente, as lâmpadas de germicidas não contêm fósforo e em todos os seus tubos são feitas de quartzo que é transparente ao UV de onda curta diretamente emitida pela descarga de mercúrio. O UV emitida por estes tubos vai matar os germes, ionizar oxigênio para o ozono, e fazer com que os olhos e a pele danos. Além de seus usos para matar germes e criar ozônio, eles são às vezes utilizados por geólogos para identificar certas espécies de minerais pela cor de sua fluorescência. Quando utilizada desta forma, eles são equipados com filtros, da mesma forma como Blacklight-azul são lâmpadas; o filtro passa o UV de ondas curtas e bloqueia a luz visível produzida pela descarga de mercúrio.
Lâmpadas de indução
É possível construir uma lâmpada fluorescente sem quaisquer eléctrodos internos. Em vez disso, uma corrente é induzida na coluna de gás usando indução eletromagnética. Porque os eletrodos são geralmente o elemento das lâmpadas fluorescentes limitando-vida, essas lâmpadas eletrodos menos pode ter uma vida útil muito longa (embora eles também têm um preço de compra mais elevado). Para mais detalhes, consulte a iluminação de indução.
Divertimento fluorescente
Se você vive em um clima frio e seco com muita eletricidade estática, tente o seguinte: Coloque seus melhores coleta estáticos meias e tomar posse de um tubo fluorescente curto. Depois, embaralhe sobre no tapete para recolher uma carga estática robusto. Agora descarregar tocando suavemente a lâmpada eletrodos para qualquer coisa eléctrica à terra. Em vez de a pequena centelha de costume todo o tubo mostrará o elétrons curso (sem dor) fora de seu corpo. Isto também se aplica com geradores de Van de Graaff; basta tocar a luz para a esfera ou tocar a esfera, mantendo a luz de advertência:. Isto pode produzir um choque bastante "Jolty".
Alternativamente, se acontecer de você ter uma bobina de Tesla à mão, você pode iluminar totalmente a lâmpada fluorescente a uma grande distância a partir da bobina de Tesla simplesmente segurando a lâmpada isolada em sua mão e, possivelmente, tocando em um dos seus terminais. Não toque na lâmpada para a bobina, pois isso pode resultar em ferimentos e / ou queimar a lâmpada (um hobby bobina de Tesla pode operar em vários quilowatts).
Se você vive perto de linhas de alta tensão que você pode tentar ficar debaixo deles à noite, segurando um tubo fluorescente. O forte campo elétrico criado por linhas de energia irá causar uma muito pequena (inofensivo) o fluxo de corrente através do tubo e deve dar-off, pelo menos, um brilho fraco. [1] (http://www.richardbox.com/) Obviamente que deveria Nunca fazer isso durante o clima de tempestade e nunca deve ser feita nenhuma tentativa de chegar mais perto das linhas usando, por exemplo, uma escada.
links externos
- NASA: A lâmpada fluorescente: Um plasma você pode usar (http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/wfluor.html)
- How Stuff Works:? São lâmpadas fluorescentes realmente mais eficiente do que as lâmpadas normais (http://www.howstuffworks.com/question236.htm)
- How Stuff Works: Como funcionam as lâmpadas fluorescentes (http://www.howstuffworks.com/fluorescent-lamp.htm)
- O Lighting Design Lab:? Eu deve desligar iluminação fluorescente ao sair de um quarto (http://lightingdesignlab.com/articles/switching/switching_fluorescent.htm)
Fontes de luz / iluminação
Naturais / pré-históricos fontes de luz:
bioluminescência (Fireflies, Foxfire, et cetera) | objetos celestes | relâmpago
Fontes de luz baseadas em combustão:
Acetileno / Carbide lâmpadas | Vela | lâmpadas Davy | Fogo | iluminação a gás | Lâmpada de querosene | Limelight | lâmpada de óleo | rushlight
Nuclear / directos química fontes de luz:
Betalights | quimiluminescência / Lightsticks
Fontes de luz elétrica:
Lâmpada de arco | Incandescente | fluorescente
Descarga de alta intensidade:
HMI Lâmpadas | lâmpadas de vapor de mercúrio | lâmpadas de iodetos metálicos | lâmpadas de vapor de sódio | lâmpadas de arco de xenônio
Outros elétrica:
Eletroluminescente (EL) lâmpadas | iluminação Indutivo | LEDs | lâmpadas de néon e argônio | lâmpada de enxofre | lâmpadas flash Xenon | Yablochkov vela
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