تبلیغات
وبلاگ علمی آموزشی شرکت پارس شعاع توس (لامپ کم مصرف CFL) - تیوب چیست؟

در این وبلاگ مطالب آموزشی مربوط به لامپ های CFL یا همان لامپ های کم مصرف قرار داده شده است. این وبلاگ یک وبلاگ صرفا آموزشی می باشد که قصد دارد اطلاعات کاربران را در مورد لامپ های کم مصرف افزایش دهد. در این وبلاگ مطالبی از قبیل انواع لامپ های کم مصرف، اجزاء مختلف لامپ های کم مصرف، نحوه کار قسمت های مختلف لامپ های کم مصرف، نحوه ساخت و استاندار های مربوط به این لامپ قرار داده شده است.

سعید آریانپور

جستجو

 

اسلایدر

تیوب چیست؟

فلورسنت یا تیوب فلورسنت، لامپ تخلیه الکتریکی گازی است که از برق برای تحریک بخار جیوه در گاز نئون یا آرگون استفاده می کند که در نتیجه پلاسمایی تولید می شود که اشعه ماوراء بنفش موج کوتاه می سازد. این نور باعث ایجاد پدیده فسفری در ماده فلورسنس داخل لامپ می شود که نور مرئی تولید می کند.


شکل فوق یک لامپ 100 وات را نشان می دهد. علامت Hg نشان می دهد که در آن جیوه به کار رفته است. در ایالات متحده این سمبل برای تمام لامپ های فلورسنتی که جیوه دارند لازم است.
برخلاف لامپ ھای التھابی، لامپ ھای فلورسنت ھمیشه نیاز به یک بالاست برای کنترل مقدار شار عبوری در لامپ دارند.
در سیستم ھای رایج (عموماً 4 فوت ( 122 سانتی متر) یا 8 فوت ( 244 سانتی متر) طول) بالاست در درون سیستم قرار داده می شود. لامپ ھای فلورسنت فشرده ممکن است بالاست القایی داشته باشند که در درون سیستم باشد یا اینکه بالاستی یکپارچه با لامپ داشته باشند که آنھا را قادر به استفاده در درون سرپیچ ھایی که برای لامپ ھای التھابی ساخته شده اند می سازد.
شکل زیر یک تیوب لامپ CFL را نشان می دهد:


همانطور که در بالا دیده می شود، 4 سیم از تیوب بیرون آمده است که مربوط به دو فیلامنت تیوب می باشد. این سیم ها به بالاست متصل می شوند.
تیوب های CFL برای اتصال به لامپ به قطعه ای پلاستیکی چسبانده می شوند (این قطعه با فلش مشکی در شکل زیر مشخص شده است)، بین این قطعه و  پلاستیک شل، قطعه ای پلاستیکی وجود دارد که به پلاستیک شل قفل می شود، به این قطعه Middle shell می گویند. این قطعه در شکل زیر به رنگ سبز می باشد و بین پلاستیک شل و پلاستیک نگه دارنده تیوب قرار دارد (این قطعه با فلش قرمز در شکل زیر مشخص شده است)


نحوه کار:
قاعده اصلی کار لامپ فلورسنت بر اساس پراکندگی ناکشسان الکترون ھا می باشد. یک الکترون تصادفی (که از پوشش سیم پیچی شکل الکترود کاتود ساطع شده است) با یک اتم در گاز برخورد می کند (مانند جیوه، آرگون یا کریپتون) و به عنوان یک منبع ماوراء بنفش کار می کند. این باعث می شود که یک الکترون در اتم به طور موقت به تراز انرژی بالاتری بپرد تا تمام یا قسمتی از انرژی جنبشی
دریافت شده را که از طریق الکترون برخورد کننده بدست آورده را جذب کند. به ھمین خاطر این برخورد را "ناکشسان" می نامند. زیرا قسمتی از انرژی جذب شده است. این حالت انرژی ناپایدار است و اتم یک فوتون ماوراء بنفش به ازاء بازگشت الکترون به تراز پایین تر ساطع می کند. این فوتون ھا که از مخلوط گازی انتخاب شده ساطع می شوند به سمت طول موج ماوراء بنفش گرایش دارد. این نور توسط دید انسانی قابل رویت نیست، پس باید به نور مرئی تبدیل شود. این کار با استفاده از فلورسنس امکان پذیر است.
این تبدیل فلورسنس در پوشش فسفری سطح داخلی تیوب اتفاق می افتد، که در آن فوتون ھای ماوراء بنفش با الکترون ھای اتم فسفر جذب می شوند و باعث پرشی مشابه می شود، سپس با تشعشع یک فوتون دیگر سقوط می کند. فوتون ساطع شده از واکنش دوم، انرژی کمتری نسبت به فوتون اولیه دارد. شیمیدان ھایی که ماده فسفری را می سازند مخصوصاً آن را طوری انتخاب
کردند که فوتون تولید شده در طول موج نور مرئی قرار بگیرد. اختلاف انرژی فوتون ماوراء بنفش و فوتون قابل رویت به صورت گرما در پوشش فسفری در می آید.


مکانیسم تولید نور:
شکل فوق نمای نزدیک کاتد و آند در لامپ جرمی (که ساختاری مشابه دارد ولی فسفر فلورسنت (که در شیمی به نام فلوفور شناخته می شود) را ندارد و اجازه می دھد الکترود ھا دیده شوند) لامپ فلورسنت با گازی که شامل بخار جیوه کم فشار و آرگون (یا زنون)، یا به ندرت آرگون نئون، یا گاھاً کریپتون پر شده است را نشان می دهد. سطح داخلی حباب با فلورسنت پوشش داده شده است (یا گاھی اوقات فسفرسنت) که این پوشش اکثراً از مخلوطی از فلزات و نمک ھای فسفری کمیاب تولید می شود. کاتد حباب اکثراً از تنگستنی که با مخلوطی از اکسیدھای باریوم، استرونتیوم و کلسیوم پوشیده شده ساخته می شود (که به دلیل کم بودن نسبی تشعشع گرمایی انتخاب شده اند). 
وقتی لامپ روشن می شود توان الکتریکی باعث می شود کاتد به اندازه کافی برای تشعشع الکترون گرم شود. ابن الکترون ھا با گاز نجیب احاطه کننده رشته برخورد و آنھا را یونیزه می کنند تا تحت فرآیند یونیزاسیون ضربه ای، به شکل پلاسما در بیایند.


شکل فوق درخشش ماوراء بنفش فیلتر نشده لامپ جرمی که با تخلیه الکتریکی بخار جیوه کم فشار (مشابه آنچه در لامپ فلورسنت اتفاق میافتد.) درون یک محفظه کوآرتز سیم کشی شده تولید شده استرا نشان می دهد.
در نتیجه یونیزاسیون بھمنی، رسانایی گاز یونیزه شده زیاد می شود و اجازه عبور جریان بیشتری از گاز را می دھد. 
جیوه که در نقطه توازن فشار بخار پایدار که در حدود یک در ھزار می باشد، در درون تیوب قرار دارد (در حالتی که فشار گاز نجیب حدوداً 0.3 % فشار استاندارد اتمسفر است یعنی 2.28 میلیمتر) و به صورت مشابه یونیزه می شود که باعث می شود در محدوده ماوراء بنفش طیف نوری، طول موج عمدتاً 253.7 تا 185 نانومتر را ساطع کند. بازده فلورسنت به این حقیقت وابسته است که تخلیه الکتریکی جیوه در کمتر از 20 % نور ماوراء بنفش و در فشار حدوداً 65 %، کل نور را در 254 نانومتر ساطع می کند. نور ماوراء بنفش توسط پوشش فلورسنت داخل حباب جذب می شود، که دوباره نوری با انرژی در طول موج ھای طولانی تر به صورت نور مرئی ساطع می کند. ترکیب فسفر ھا، رنگ نور را کنترل می کند و در طول کل حباب از فرار اشعه ماوراء بنفش مضر جلوگیری می کند.

کارکرد الکتریکی :
لامپ ھای فلورسنت مقاومت ھایی با شیب منفی ھستند، به ھمین خاطر ھم ھر چه جریان بیشتری از میان آنھا عبور می کند، مقاومت الکتریکی لامپ فلورسنت کاھش می یابد و این یعنی افزایش مکرر جریان. اگر این لامپ ھا مستقیم به یک خط تغذیه ولتاژ ثابت وصل شوند، به علت افزایش کنترل نشده جریان عبوری، به سرعت و خود به خود خراب خواھند شد. برای جلوگیری از این امر، لامپ فلورسنت باید از یک وسیله کمکی به نام بالاست استفاده کند تا جریان عبوری از تیوب را تنظیم کند و ولتاژ بالاتری برای شروع به کار لامپ تأمین کند.
از آنجا که بالاست می تواند یک مقاومت ساده باشد، اکثر توان در بالاست مقاومتی تلف می شود پس در اکثر لامپ ھا استفاده از یک بالاست ساده مغناطیسی رایج می باشد. در حالت AC از یک سلف به جای مقاومت استفاده می شود. در کشورھایی که از ولتاژ 120 ولت متناوب استفاده می کنند، ولتاژ اصلی به اندازه کافی برای روشن کردن لامپ ھای فلورسنت نیست، پس در بالاست لامپ ھای فلورسنت اکثراً از یک اتوترانس افزاینده با یک اندوکتانس نشت داخلی (برای کاھش شار جریان) استفاده می شود.در انوع دیگری از بالاست های سلفی ممکن است از یک خازن برای اصلاح ضریب توان استفاده کنند.
در گذشته، گھگاه لامپ ھای فلورسنت مستقیماً با یک منبع DC با ولتاژی بالا برای ایجاد تخلیه الکتریکی کار می کردند. بالاست می باید به جای سلفی، مقاومتی می بود که باعث اتلاف توان در مقاومت بالاست می شد (بالاست مقاومتی حدوداٌ توانی به بزرگی توان روی لامپ ھدر می داد). ھمچنین ھنگامی که مستقیما با ولتاژ DC کار می کرد می بایست جھت منبع تغذیه را ھر بار که لامپ شروع به کار می کرد معکوس کرد وگرنه جیوه در یک سمت تیوب جمع می شد. لامپ ھای فلورسنت عموماً مستقیماً با ولتاژ مستقیم کار نمی کنند؛ در این صورت یک اینورتر، ولتاژ مستقیم را به متناوب تبدیل می کند. نحوه کار محدود کننده جریان در قسمت های قبل به طور کامل شرح داده شد.
برای کاربردهای خطی، بالاست ھا می بایست از ترانزیستور یا قطعات نیمه رسانا ھای دیگر برای تبدیل ولتاژ اصلی به ولتاژ متناوب فرکانس بالا و ھمچنین تنظیم جریان عبوری از لامپ استفاده کنند. به این بالاست ھا "بالاست الکترونیکی" گفته می شود و این مزیت را دارند که باعث افزایش اثرهای مطلوب لامپ ھا با افزایش فرکانس شوند.


نویسنده: وهاب محمدی