Принцип работы стартера лампы дневного света: Для чего нужен стартер для люминесцентных ламп, все подробно

устройство прибора со стартером и без, виды лампочек, схема подключения

Освещение является важной составляющей работы и быта современного человека. Начиная от цехов и офисов и заканчивая жилыми помещениями, везде сейчас присутствуют осветительные приборы. Во многих из них использованы люминесцентные газоразрядные источники света, больше известные как лампы дневного освещения.

• Описание люминесцентных ламп
• Принцип работы
• Виды и формы
• Пускорегулирующие аппараты (балласты)
• Достоинства и недостатки
• Утилизация вышедших из строя изделий

Описание люминесцентных ламп

Относительно недавно люминесцентные лампы не пользовались столь широким спросом, так как выдаваемый ими спектр оттенков был крайне мал: бело-розовый и бело-зелёный. Но с развитием осветительного оборудования модернизировались и совершенствовались лампочки дневного света. Тем более что они позволяли создавать светильники практически любых дизайнов, да и самой лампе можно было придать любую сложную форму. А сильно расширившийся спектр свечения и низкое энергопотребление позволили не только догнать, но и перегнать по популярности обычные лампы накаливания.

Что касается устройства, то такие осветительные приборы представляют собой колбу, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора и наполнена ртутными парами. При возникновении электрического тока ртуть начинает излучать ультрафиолет, который преобразует люминофор в видимый свет. Чем больше люменов, тем большую светоотдачу имеет лампа. Степень освещённости принято измерять в люксах.

Помимо этого, колба наполняется инертным газом, который позволяет получать свечение различных оттенков. Так, если используется неон, то свет будет красным, аргоновые изделия выдают голубой оттенок, а колбы, наполненные гелием, могут выдавать от светло-жёлтого до бледно-розового.

Принцип работы

В основе ламп дневного света лежит тот же принцип, что и в обыкновенной лампочке накаливания.

Это усовершенствованный вид последних. Ведь схема лампы дневного света более сложная, чем её налог с нитью накаливания. Хотя и здесь присутствуют вольфрамовые нити, которые при воздействии на них электрического тока сильно разогреваются. Пожалуй, это самое основное сходство между обоими вариантами.

Несмотря на внешне кажущуюся сложность устройства люминесцентных лампочек, работают они по простому принципу. Между электродами, находящимися на разных концах устройства, при подаче напряжения возникает дуговой разряд.

Колба заполнена любым инертным газом и небольшим количеством ртути, которые при воздействии тока начинают излучать ультрафиолет.

Так как УФ человеческий глаз не способен видеть, приходится такое излучение преобразовать в видимый свет. С этим отлично справляется так называемый люминофор, который наносят на внутреннюю поверхность стеклянной колбы. В его основе, как правило, используются производные кальция или цинка.

Хотя вполне допустимо применение и других элементов. Ведь именно от состава люминофора зависит оттенок, который даёт свет прибора.

Полученный дуговой разряд постоянен из-за того, что с поверхности катода происходит выбивание электронов за счет высокой температуры. Разогревают катоды, пропустив через них ток, либо бомбардировкой ионов в тлеющем разряде с высоким напряжением, где для ограничения тока используется балласт.

Балласт, или пускорегулирующий автомат, помогает решить ряд проблем, которые возникают при использовании ЛДС. Ведь напрямую люминесцентные лампы подключить к сети нельзя, так как они имеют довольно высокое сопротивление, что, в свою очередь требует наличие импульса большого напряжения, чтобы получить разряд для зажигания. Помимо этого, в цепь обязательно необходимо включить сопротивление, которое не позволит случиться короткому замыканию, вследствие чего лампа сгорит. Случается это из-за отрицательного дифференциального сопротивления, которое возникает во время появления разряда в лампе.

Виды и формы

Несмотря на общую внешнюю схожесть, существуют значительные различия между разными люминесцентными лампами. Так, есть варианты низкого и высокого давления. Как можно понять из названий, одни заполняются газами под низким давлением, другие, напротив, под высоким. Если необходимо осветить жилое помещение, офис или цех, то предпочтительнее использовать именно ЛДС низкого давления. Что касается изделий с высоким давлением, то их принято эксплуатировать в приборах, требующих высоких мощностей, к примеру, при настройке уличного освещения.

Это не единственное отличие таких изделий. Ещё одной из важных характеристик является спектр излучения. Свет, излучаемый лампой, кажется белым, однако в действительности может искажать цвета окружающих предметов. Происходит это по той причине, что применяемый люминофор излучает одни цвета больше, а другие меньше. Глаз неспособен увидеть подобное различие, но отлично воспринимает искажение цвета в окружающей обстановке. Однако такие лампы имеют хорошую световую отдачу, что также ценно в ряде случаев.

Если вспомнить биологию, то глаз имеет цветовые рецепторы трёх типов, остальное дорабатывает мозг. Таким образом, можно его «обмануть» и сделать ЛДС, которые позволяют видеть весь спектр. Для этого достаточно применить трёхполосный или пятиполосный люминофор. Правда, такие варианты будут стоит гораздо дороже.

Как понятно, выбор зависит непосредственно от нужд и места, которое необходимо осветить. Поэтому существует специальная маркировка, позволяющая определить, какую светимость даёт изделие:

• Д — таким образом обозначается обыкновенная стандартная лампа.
• ЛДЦ — лампы, маркированные такими буквами, имеют улучшенный показатель цветности.
• ЛБ — маркировка говорит о том, что лампочка выдаёт белый свет.
• ЛХБ — подразумевается, что лампа светит белым, но уже холодным светом.
• ЛТБ — такие люминесцентные лампы также излучают белый, но уже тёплый свет.

Что касается формы, то здесь существует неограниченное разнообразие. В большинстве случаев известны простые линейные люминесцентные лампы. Но всё чаще можно увидеть компактные изогнутые, U-образные и другие формы. Это позволяет сделать сам светильник более компактным, красивым и удобным. А варианты стандартной маркировки Е27, Е14 и Е40 рассчитаны на использование вместо ламп накаливания в различных осветительных приборах

Пускорегулирующие аппараты (балласты)

Существует два вида пускорегулирующих аппаратов. На сегодняшний день наиболее востребованы устройства дневного освещения с электромагнитным (ЭмПРА) и электронным (ЭПРА) балластами.

Электромагнитный пускорегулирующий аппарат является дросселем с заданным индуктивным сопротивлением, который последовательно подключён к лампе (или к нескольким лампам) известной мощности. Стартер в виде неоновой лампочки с биметаллическими электродами, а также конденсатор подключаются к нитям накала последовательно. Между собой неоновая лампа и конденсатор соединены параллельно.

Дроссель позволяет засчет самоиндукции получить пусковой импульс до 1 кВ, при этом заодно ограничить ток, проходящий через лампу, благодаря индуктивному сопротивлению.

Несмотря на простоту, надёжность и долговечность, эта схема подключения лампы дневного света со стартером всё же имеет несколько недостатков:

• Длительный (до 3 сек.) запуск светильника.
• Дроссель потребляет огромное количество энергии.
• При старом или некачественно дросселе может возникать низкочастотное гудение.
• Мерцание, что негативно отражается на зрении, а также при совпадении вращения с частотой сети подвижные части могут казаться неподвижными. Вследствие чего лампочки с таким балластом запрещены для освещения механизмов с вращающимися частями без дополнительной подсветки.
• Большая масса и немалые габариты.
• Не работают при низких температурах.

Электронный балласт, обозначающийся ЭПРА, более современный и предпочтительный аналог. У него практически нет недостатков, но есть много достоинств, что отличает его от электромагнитного.

• Ввиду того что лампы питаются высокочастотным напряжением от 25 до 133 кГц, а не стандартным сетевым (50−60 Гц), полностью исключается возможность мигания. Это положительно сказывается не только на зрении, но и на работе в целом. Особенно с движущимися деталями механизмов и машин.
• Потребление электричества на 20−25% ниже, чем при использовании электромагнитного аппарата.
• Значительно ниже затраты не только на утилизацию, но и на изготовление, так как используется меньше меди и железа.
• Возможна централизованная система освещения, регулируемая автоматически, что позволяет экономить электроэнергию до 85%.
• Некоторые варианты электронных балластов позволяют регулировать яркость ламп.

Достоинства и недостатки

Выбирая осветительное оборудование, человек должен представлять, какие плюсы и минусы есть у люминесцентных ламп. Так, из основных преимуществ можно выделить:

• отличную световую отдачу и высокие показатели КПД;
• длительное время эксплуатации;
• освещение, воспринимаемое человеком почти как естественное;
• превосходную цветопередачу;
• низкую чувствительность к скачкам напряжения;
• отличную ценовую политику.

Конечно, есть у них и свои недостатки, которые не являются преградой для высокой популярности у населения. Основным из недостатков можно считать наличие в подобных изделиях ртути, что делает его в некотором роде опасным, но при правильной эксплуатации и своевременной утилизации этот показатель стремится к минимуму.

Некоторые модели таких осветителей могут выдавать пульсации, вредные для органов зрения. Однако, выбирая лампу и учтя ряд нюансов, этого недостатка можно избежать.

Понижение уровня светового потока в процессе эксплуатации также неизбежно. Но несмотря на это, при соблюдении самых простых условий использования, описанных в инструкции к изделию, время качественной работы измеряется десятками тысяч часов, что значительно больше предполагаемой работы ламп накаливания.

Утилизация вышедших из строя изделий

Так как люминесцентные лампы содержат в своём составе ртуть, являющуюся ядовитым веществом 1-го класса опасности, то подобные изделия должны быть подвержены обязательной утилизации и переработке. Постоянное воздействие паров ртути на человека сказывается не очень хорошо на его здоровье. Поэтому вышедшие из строя и отработанные изделия положено сдавать в специальные пункты приёма, которые принимают их бесплатно. Такие пункты могут располагаться в ЖЭУ, ДЭЗ, РЭУ и даже в магазинах.

После этого отработанные лампы проходят этап утилизации и термодемеркуризацию, благодаря которой ртуть в дозе от 1 до 70 мг на изделие собирается и используется в дальнейшем производстве.

Люминесцентное освещение: как это работает?

Удобные и практичные люминесцентные лампы широко используются в разных сферах деятельности человека. Сегодня трудно представить офисы, учебные аудитории, спортзалы и другие помещения общественного назначения без ламп дневного света. Среди причин их популярности — долговечность, экономичность, высокое качество и яркость освещения. Рассмотрим подробнее, что из себя представляет и как работает люминесцентная лампа.

Особенности конструкции, принципы работы

Устройство и работа люминесцентных ламп, независимо от производителя, их размера или формы, имеют общие конструктивные и функциональные особенности. Классическая схема включает:

• Стеклянную кварцевую колбу с парами ртути и инертным газом (это может быть гелий, аргон, неон или ксенон). Стекло может быть матовым, прозрачным или цветным. Колба изнутри покрыта слоем люминофора.
• 1-2 цоколя с группой электродов (2 или 4 контактных стержней с нитью накаливания, покрытой эмиссионным веществом).
• Пускорегулирующий аппарат (стартер и дроссель). Стартер для первоначального поджига — корпус из пластика или металла с небольшой стеклянной колбой, внутри которой расположены электроды: один неподвижный и один подвижный (биметаллический). Трубка заполнена инертным газом.

Стартер с конденсатором

Принцип работы стартера люминесцентной лампы-излучателя газоразрядного типа простой: в обычном состоянии электроды разомкнуты. После подачи электричества подвижный электрод под воздействием температуры изгибается, что приводит к его быстрому замыканию с неподвижным электродом, последующему понижению температуры и разрыву цепи. Электромагнитный дроссель вступает в работу после сигнала от стартера, создает импульс напряжения большой амплитуды, достаточный для моментального разогрева электродов внутри колбы.

Цоколь. Применяют цоколи двух видов: традиционный патронный с резьбой и маркировкой Е с диаметром резьбы в мм (можно использовать в любых бытовых осветительных устройствах), а также двухконтактный штырьковый (маркировка G с указанием расстояния между контактами в мм (например — 5, 23, 24).

Принцип действия люминесцентной лампы низкого давления основан на эффекте классической люминесценции: возникшая под воздействием электроразряда энергия ультрафиолетового излучения благодаря нанесенному на поверхности колбы люминофору превращается в видимое глазу человека свечение. В зависимости от наличия в составе покрытия различных химических компонентов, световой поток может приобретать различные оттенки: нейтральный, дневной, теплый белый, холодный белый.

Принцип работы люминесцентной лампы со стартером традиционен:

• подключение к источнику переменного тока;
• подача электрической энергии на электроды стартера;
• передача электрической энергии на дроссель, в результате индукции сила тока возрастает в 2-3 раза;
• разогрев электродов внутри лампы;
• возникновение дугового разряда, появление УФ-излучения

Мощность и насыщенность светового потока зависят от размеров лампы.

Какую модель предпочесть?

На рынке есть большой выбор линейных и компактных люминесцентных ламп для общего или специального освещения. Учитывая тот факт, что принцип работы люминесцентной лампы основан на электрическом разряде в парах ртути, которая может нанести вред здоровью человека, многие пользователи стараются не использовать подобные источники света в спальной, детской и других жилых помещениях. Как показывает приведенное выше описание работы люминесцентной лампы, ее использование при аккуратном обращении, сохранении целостности колбы и правильной утилизации, абсолютно безопасно. Наша компания предлагает исключительно оригинальную продукцию известных производителей электрической осветительной техники:

• OSRAM (Германия) — модели FQ HO 54W/840 G5, L 18W/640 T8 G13; STUDIOLINE 55W/5600K 2G11;
• PHILIPS (Голландия, производительные мощности расположены в Польше) — Philips TL-D 18W/54-765 1SL/25;
• SYLVANIA (Бельгия) — SYLVANIA F48T12/CW/HO 60W R17d.

В «УВИНТЕХ» можно купить экономичные, надежные, комфортные для зрения люминесцентные лампы нового поколения, которые не навредят здоровью человека.

Принцип работы и применение светодиодной люминесцентной лампы

Светодиодная люминесцентная лампа, широко известная как прямая трубчатая лампа, является заменой традиционной люминесцентной лампы, воплощенной в двух аспектах энергосбережения и защиты окружающей среды. Размер и метод установки такие же, как и у традиционных люминесцентных ламп, но принцип излучения заключается в использовании светодиодных полупроводниковых чипов для излучения света. По материалу корпуса он делится на две категории: стекло, алюминий и поликарбонат. Световая отдача 90лм/Вт~200лм/Вт.

Принцип свечения

Напряжение на клеммах PN-перехода представляет собой определенный потенциальный барьер. Когда приложено прямое напряжение смещения, потенциальный барьер падает, и основные носители в P- и N-областях диффундируют друг к другу. Поскольку подвижность электронов намного больше, чем у дырок, большое количество электронов будет диффундировать в область P, что представляет собой инжекцию неосновных носителей в область P. Эти электроны рекомбинируют с дырками в валентной зоне, и энергия, полученная при рекомбинации, выделяется в виде световой энергии. Это принцип светового излучения PN-перехода.

Конструктивные особенности и параметры

Состав
1. Светодиодная люминесцентная лампа состоит из нескольких сверхъярких и маломощных светодиодов, корпуса из поликарбоната с высокой светопроницаемостью, алюминиевых деталей, рассеивающих тепло, и блока питания.
2. Источник света, используемый в светодиодной люминесцентной лампе, имеет две модели: головка соломенной шляпы и шарики лампы SMD.
Среди них обычно используются лампы SMD 3528, 5050, высокой мощности 1 Вт и т. д.
Экстерьер
1) Прозрачный корпус ПК, высокая светопропускная способность, внутри видны бусины лампы;
2) Полупрозрачная матовая оболочка делает свет мягче.
4. Светодиодная люминесцентная лампа имеет встроенный источник питания, а рабочее напряжение представляет собой широкий диапазон напряжений, который можно использовать от 85 В до 265 В.
5. Светодиодные люминесцентные лампы могут быть красного, желтого, синего, зеленого, белого и теплого белого цвета.
Особенности
Светодиодные люминесцентные лампы отличаются высоким качеством, долговечностью и энергосбережением. Имеют большой диапазон регулировки угла проецирования. Яркость 18 Вт эквивалентна яркости обычных люминесцентных ламп мощностью 40 Вт. Он устойчив к высоким температурам, влаге, воде и протечкам. Рабочее напряжение: 110В, 220В опционально, а внешняя крышка может быть изготовлена ​​из стекла или поликарбоната. Патрон такой же, как у обычной люминесцентной лампы.
Светодиодная люминесцентная лампа использует новейшую технологию светодиодного источника света и цифровой внешний вид, что позволяет сэкономить более 70% электроэнергии. Интенсивность светодиодной люминесцентной лампы мощностью 12 Вт эквивалентна люминесцентной лампе мощностью 40 Вт. Срок службы светодиодной люминесцентной лампы более чем в 10 раз превышает срок службы обычной люминесцентной лампы. Часто заменяйте лампы, балласты и стартеры. Зеленый и экологически чистый полупроводниковый электрический источник света имеет мягкий свет и чистый спектр, что полезно для защиты зрения и физического здоровья пользователя. Источник холодного света 6000K дает людям визуально прохладное ощущение, а гуманизированный дизайн разницы освещенности помогает сконцентрироваться и повысить эффективность.
1. Сильная применимость, улучшенная адаптируемость и надежность в различных суровых условиях внутри и вне помещений
2. Насыщенные цвета: состоит из трех основных цветов (красный, зеленый и синий) блоков дисплея, что позволяет электронному экрану отображать динамические изображения с насыщенными цветами, высокой насыщенностью, высоким разрешением и высокой частотой отображения
. 3. Высокая яркость: используется светодиод сверхвысокой яркости, и он по-прежнему хорошо виден на больших расстояниях под сильным солнечным светом
4. Хороший эффект: с использованием технологии нелинейной коррекции изображение становится более четким, а чувство иерархии сильнее
5. Сильная надежность: использование технологии статического сканирования и модульной конструкции, более высокая надежность и стабильность
6. Разнообразные режимы отображения: поддержка нескольких режимов отображения
Недостаток
Цена дорогая. По-прежнему существует большой разрыв между светоотдачей, которая может быть достигнута повсеместно, и теоретической светоотдачей. Между достижимой жизнью и теоретической жизнью все еще существует большой разрыв. Определенное количество тепла все еще остается, и затухание света можно значительно уменьшить.
Преимущество
1. Лампы для защиты окружающей среды, защита земли
2. Эффективное преобразование, снижение тепловыделения
3. Тихий и удобный, без шума
4. Мягкий свет, защита глаз
5. Без УФ, без комаров
6. Напряжение регулируется от 80В до 245В
7. Экономьте энергию и продлите срок службы
8. Прочный и надежный, для длительного использования.
9. По сравнению с обычными люминесцентными лампами, светодиодные люминесцентные лампы не требуют балласта, стартера и мерцания.
10 Не требует технического обслуживания, частое переключение не приведет к повреждению.
11. Безопасное и стабильное качество, выдерживает высокое напряжение 4 кВ, низкое тепловыделение и может работать при низкой температуре -30 ℃ и высокой температуре 55 ℃.
12. Хорошая виброустойчивость и простота транспортировки.
13. Энергосбережение, длительный срок службы, хорошая применимость, благодаря небольшому размеру одного светодиода, ему можно придать любую форму, короткое время отклика, экологически чистый, без вредных металлов, легко перерабатывать отходы, яркие цвета, чистое светящееся цвета и спектральный диапазон. Он узок и может быть смешан с красочным или белым светом посредством трех основных цветов: красного, зеленого и синего.
Световая отдача
Обычно это называется внешней квантовой эффективностью компонента, которая является произведением внутренней квантовой эффективности компонента и эффективности извлечения компонента. Так называемая внутренняя квантовая эффективность компонента на самом деле представляет собой эффективность электрооптического преобразования самого компонента, которая в основном связана с характеристиками самого компонента (такими как энергетическая зона, дефекты и примеси материала компонента). , барьерный кристаллический состав и структура компонента. Эффективность извлечения компонента относится к количеству фотонов, генерируемых внутри компонента, которые фактически могут быть измерены вне компонента после поглощения, преломления и отражения самого компонента. Таким образом, факторы, связанные с эффективностью извлечения, включают в себя поглощение материала самого компонента, геометрическую структуру компонента, разность показателей преломления компонента и упаковочного материала, а также характеристики рассеяния структуры компонента. Произведение внутренней квантовой эффективности компонента и эффективности извлечения компонента представляет собой световой эффект всего компонента, то есть внешнюю квантовую эффективность компонента. Ранняя разработка компонента была сосредоточена на улучшении его внутренней квантовой эффективности. Основной метод заключался в улучшении качества барьерного кристалла и изменении структуры барьерного кристалла, чтобы затруднить преобразование электрической энергии в тепло, тем самым косвенно увеличивая световую отдачу светодиода, чтобы получить теоретическое значение около 70 % Внутренняя квантовая эффективность, но такая внутренняя квантовая эффективность почти близка к теоретическому пределу. В таких условиях невозможно увеличить общее количество света модуля, просто улучшив внутреннюю квантовую эффективность модуля. Поэтому повышение эффективности извлечения модуля стало важной темой исследований. Основными методами являются: изменение формы структуры кристаллического зерна-TIP, технология придания шероховатости поверхности.

Принцип работы люминесцентных ламп Чем они отличаются от ламп накаливания по эффективности и стоимости. — Научные проекты

(973) 777 — 3113

[email protected]

1059 Main Avenue

Clifton, NJ 07011

07:30 — 19:00

с понедельника по пятницу

123 456 789

с понедельника по пятницу

123 456 789

с понедельника по пятницу

123 456 789

с понедельника по пятницу. [email protected]

Goldsmith Hall

New York, NY

07:30 — 19:00

С понедельника по пятницу

Принципы работы люминесцентных ламп Чем они отличаются от ламп накаливания по эффективности и стоимости.

Введение: (Первоначальное наблюдение)

Люминесцентные лампы во многих отношениях отличаются от обычных ламп накаливания (или ламп накаливания). Они выглядят по-разному и излучают разный цвет света. Люминесцентные лампы являются наиболее часто используемым коммерческим источником света в Северной Америке. Фактически люминесцентные лампы освещают 71% торговых площадей в США. Большинство люминесцентных ламп имеют форму длинных трубок. Новые версии люминесцентных ламп не такие длинные и известны как компактные люминесцентные или энергосберегающие лампы.

Этот проект дает возможность узнать больше о принципах работы люминесцентных ламп и сравнить их с лампами накаливания.

Сбор информации:

Узнайте о люминесцентных лампах и о том, как они работают. Читайте книги, журналы или спрашивайте профессионалов, которые могут знать, чтобы узнать о принципах работы люминесцентных ламп и о том, чем они отличаются от ламп накаливания. Следите за тем, откуда вы получили информацию.

Руководство по проекту:

Люминесцентные лампы сильно отличаются от обычных ламп (также известных как лампы накаливания). Например, в лампе накаливания электричество проходит через тонкую проволоку, известную как нить накала. Электрический ток сделает нить настолько горячей, что она начнет светиться и излучать свет. Но в люминесцентных лампах электричество проходит через газ (скоро вы узнаете, что это за газ), и газ излучает невидимый УФ (ультрафиолетовый) свет, не нагреваясь. Затем белый порошок, известный как люминофор, получает этот невидимый ультрафиолетовый свет и производит видимый свет.

Ниже приведены некоторые общие сведения о люминесцентных лампах, которые помогут вам быстро начать работу. Вот некоторые из вопросов, связанных с люминесцентными лампами и их сравнением с лампами накаливания:

• Для определенного количества света какая лампа более эффективна (потребляет меньше электроэнергии): люминесцентная или лампа накаливания?
• Какая лампа выделяет больше тепла для получения определенного количества света?
• Сколько мы экономим с энергосберегающими люминесцентными лампами?

 

Если вам интересно узнать, как работает люминесцентная лампа, прочтите этот раздел.

Конструкция люминесцентной лампы действительно очень проста. Эта конструкция остается неизменной, будь то прямая трубка, круглая или изогнутая, как в компактных светильниках. Люминесцентная лампа имеет самую простую конструкцию с нитью накала, похожей на лампу накаливания, на обоих концах и покрытием из люминесцентного материала на внутренней стороне стеклянной оболочки. Сама трубка вакуумируется, в трубку добавляется небольшое количество испаренной ртути, а затем в нее впрыскивается небольшое количество газообразного аргона. ( Значит, газ внутри люминесцентной лампы представляет собой смесь аргона и паров ртути ).

Когда на нити на обоих концах трубки подается ток, нити становятся так называемыми «катодами», что означает, что они обеспечивают интенсивный источник положительно заряженных электронов. Это возбуждает газообразный аргон до «плазменного состояния», которое «возбуждает» металлическую ртуть. В этот момент поток положительных электронов заставляет электроны в оболочке атомов ртути «прыгать» (двигаться наружу) из нейтрального или «основного состояния» и становиться «возбужденными». Это выталкивает электроны наружу, заполняя «пустое» орбитальное кольцо новым электроном. Затем атом высвобождает свой избыточный электрон, когда атом пытается вернуться в свое нейтральное состояние, и благодаря этому процессу газообразная ртуть становится «заряженной», отводя избыточную энергию в виде фотонов, находящихся в ультрафиолетовом диапазоне. Внешнее балластное устройство служит для ограничения количества тока, подаваемого в плазму в этом процессе, поддерживая постоянный и равномерный источник электрического потока к катодам.

Тот же самый атом, который только что испустил фотон, затем подхватывает другой из катодного потока, непрерывно повторяя процесс, пока катод подключен к источнику тока.

В случае с ртутью этот элемент излучает очень сильную линию с длиной волны 2537 Ангстрем, далеко в дальнем ультрафиолетовом диапазоне (УФС). По своим свойствам эта длина волны опасна, так как ни одна из них никогда не проникает на землю, и жизнь не готова иметь дело с этими длинами волн излучения. Но эта частота полезна двумя способами. Если бы в трубку не добавляли люминофор, эта лампа была бы той, что используется в оборудовании для УФ-стерилизации (например, в парикмахерских для расчесок и ножниц и в боулинге для обуви), поскольку она убивает все живые организмы, подвергшиеся воздействию. это спустя время. Но это не относится к бытовым люминесцентным лампам. Эта спектральная линия фотонов ударяется о соответствующим образом легированное (то есть добавление выбранных примесей) покрытие из галофосфата кальция внутри самой трубки, что приводит к двум вещам. Сначала покрытие отфильтровывает опасное УФ-излучение, а затем преобразует энергию в другой спектральный диапазон, в основном в видимый.

В зависимости от смеси легирующих материалов в сочетании с кальций-галофосфатным люминофором диапазон выходной мощности лампы будет варьироваться, и, таким образом, флуоресцентное устройство может быть специально адаптировано для получения определенных диапазонов или спецификаций светоотдачи. Так разные производители выпускают осветительные приборы с разными выходными характеристиками. В то время как существует несколько тысяч легирующих материалов, которые могут изменить спектральный выход лампы, только сотня или около того создают пригодные для использования длины волн. Характеристики и свойства соответствующих осветительных приборов можно найти в разделе Люминесцентные лампы.

Конструкция люминесцентной лампы состоит из стеклянной трубки со следующими характеристиками:

• заполнена аргоном или аргон-криптоном и небольшим количеством ртути
• с внутренним покрытием из люминофора
• с внутренним покрытием из люминофора

Люминесцентные лампы обеспечивают свет следующим образом.

• Электрический разряд (ток) поддерживается между электродами за счет паров ртути и инертного газа.
• Этот ток возбуждает атомы ртути, заставляя их излучать невидимое ультрафиолетовое (УФ) излучение .
• Это УФ-излучение преобразуется в видимый свет люминофорами, выстилающими трубку.

Для газоразрядных ламп (например, люминесцентных) требуется балласт для обеспечения правильного пускового напряжения и регулирования рабочего тока после запуска лампы.

Как работает люминесцентная лампа?

Люминесцентная лампа состоит из стеклянной трубки, заполненной парами ртути под низким давлением. Внутренняя часть трубки покрыта фосфорным веществом. Две скрученные металлические (вольфрамовые) нити находятся на каждом конце трубки. Когда через нити проходит электрический ток, они начинают нагреваться и светиться (как обычная лампочка). Когда мы прикладываем напряжение между двумя нитями, электроны пересасываются с одной нити на другую. Проносясь по трубке, электроны врезаются в атомы ртути, которые начинают светиться и испускать ультрафиолетовый (УФ) свет.

Ультрафиолетовый свет очень, очень фиолетовый. На самом деле он настолько фиолетовый, что его не видно, но от него можно получить солнечный ожог. Таким образом, сам по себе УФ-свет не может быть полезной лампой, поэтому внутри стеклянной трубки находится фосфорное вещество. Когда УФ-свет попадает на атомы люминофора, они поглощают УФ-свет и испускают белый свет, который освещает вашу комнату. Преобразование света из одного типа в другой называется флуоресценцией, что и дало название люминесцентной лампе.

Люминесцентные лампы экономят энергию. Для того же количества света им требуется меньше энергии, чем обычным лампочкам. Кстати, лампочки забавной формы из изогнутых стеклянных трубок в супермаркете на самом деле являются люминесцентными лампами. Пожалуйста, не играйте и не разбивайте люминесцентные лампы, они содержат ядовитые химические вещества. При утилизации люминесцентной лампы необходимо позвонить в Центр утилизации!

Внутри флуоресцентного светильника находятся пары ртути низкого давления. При ионизации пары ртути излучают ультрафиолет. Человеческие глаза не чувствительны к ультрафиолетовому излучению (хотя человеческая кожа чувствительна). Поэтому внутренняя часть флуоресцентного светильника покрыта люминофором . Люминофор — это вещество, которое может принимать энергию в одной форме (например, энергию от высокоскоростного электрона, как в телевизионной трубке) и излучать энергию в виде видимого света. В люминесцентной лампе люминофор принимает энергию ультрафиолетовых фотонов и испускает видимые фотоны.

Свет, который мы видим от люминесцентной лампы, — это свет, испускаемый люминофором, покрывающим внутреннюю часть трубки (люминофор флуоресцентный при подаче питания, отсюда и название).

http://misty.com/people/don/f-lamp.html

http://www.ladwp.com/energyadvisor/EA-11.html

http://www.chem4kids.com/ files/matter_plasma.html

http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/gasemit/gasemit.html

Подробнее о люминесцентной лампе

Люминесцентная лампа представляет собой газоразрядную трубку, светоотдача которой благодаря специальным средствам настолько увеличивается, что ее можно использовать для целей освещения. Внутренняя поверхность стенки трубки покрыта светоизлучающими веществами – обычно флуоресцирующими или фосфоресцирующими солями металлов (вольфрамат кальция, сульфид цинка, силикат цинка). Трубка заполнена парами ртути при крайне низком давлении. Электроны, выбрасываемые из лампы накаливания, сталкиваются с атомами ртути и заставляют их испускать излучение, состоящее большей частью из невидимых ультрафиолетовых лучей. Видимая часть лучей паров ртути находится в зеленой и синей области спектра и дает бледный свет. Ультрафиолетовый свет попадает на флуоресцентное вещество, которым покрыта стенка трубки, и заставляет это вещество излучать излучение с большей длиной волны в видимой части спектра, т. е. покрытие преобразует невидимые лучи в видимый свет. Подходящим выбором флуоресцентного вещества этому свету можно придать любой желаемый цвет. Лампа должна работать с дросселем, который предотвращает вредное повышение напряжения и служит для зажигания лампы. Для этого параллельно основной лампе подключают небольшую вспомогательную лампу накаливания с термоконтактом. При включении тока сначала загорается лампа накаливания (теперь биметаллический термоконтакт разомкнут). Это вызывает разогрев биметаллической пластины и замыкание контакта, в результате чего происходит короткое замыкание лампы накаливания и на катоды основной лампы поступает полный ток, от которого они накаляются. Биметаллическая пластина охлаждается и разрывает контакт. С помощью дросселя это прерывание цепи вызывает скачок напряжения, который достаточно высок, чтобы инициировать разряд в самой люминесцентной лампе. Поскольку основная лампа обходит ее, малая вспомогательная лампа перестает работать. Биметаллическая пластина удерживает контакт открытым. Катоды основной лампы продолжают светиться до белого каления за счет столкновения с положительными ионами ртути, и, таким образом, лампа продолжает функционировать и излучать свет описанным образом. Свет люминесцентной лампы создается не раскаленным телом (например, нитью накала обычной электрической лампы), а испускается в результате возбуждения атомов (а именно паров ртути и люминесцентного покрытия) и чрезвычайно экономичен. Из-за большой светоизлучающей поверхности люминесцентная лампа дает приятный свет, который дает только мягкие тени.

Вопрос/ Цель:

Что вы хотите узнать? Напишите заявление, описывающее, что вы хотите сделать. Используйте свои наблюдения и вопросы, чтобы написать утверждение.

• Для определенного количества света какая лампа более эффективна (потребляет меньше электроэнергии): люминесцентная или лампа накаливания?
• Какая лампа выделяет больше тепла для получения определенного количества света?
• Сколько мы экономим с энергосберегающими люминесцентными лампами?

Идентификация переменных:

Когда вы думаете, что знаете, какие переменные могут быть задействованы, подумайте о том, как изменить одну за другой. Если вы измените более одного за раз, вы не будете знать, какая переменная вызывает ваше наблюдение. Иногда переменные связаны и работают вместе, чтобы вызвать что-то. Сначала попробуйте выбрать переменные, которые, по вашему мнению, действуют независимо друг от друга.

Независимыми переменными, которые мы будем изучать в этом проекте, являются тип лампочки (люминесцентная или лампа накаливания) и уровень потребления энергии (Вт).

Зависимыми переменными являются количество света и количество тепла, выделяемого лампой.

Гипотеза:

На основе собранной информации сделайте обоснованное предположение о том, какие факторы влияют на систему, с которой вы работаете. Идентификация переменных необходима, прежде чем вы сможете выдвинуть гипотезу.

Образец гипотезы:

Моя гипотеза состоит в том, что люминесцентные лампы потребляют меньше электроэнергии для определенного количества света. Они также выделяют меньше тепла, что часто является просто пустой тратой энергии. Что касается экономии от люминесцентных ламп, я думаю, что экономия составляет около 50% по сравнению с лампами накаливания. Моя гипотеза основана на моих наблюдениях и собранной информации.

План эксперимента:

Разработайте эксперимент для проверки каждой гипотезы. Составьте пошаговый список того, что вы будете делать, чтобы ответить на каждый вопрос. Этот список называется экспериментальной процедурой. Чтобы эксперимент дал ответы, которым можно доверять, он должен иметь «контроль». Контроль – это дополнительное экспериментальное испытание или прогон. Это отдельный эксперимент, проводимый точно так же, как и другие. Единственное отличие состоит в том, что никакие экспериментальные переменные не меняются. Элемент управления — это нейтральная «точка отсчета» для сравнения, которая позволяет вам увидеть, что делает изменение переменной, сравнивая ее с отсутствием изменения чего-либо. Надежные элементы управления иногда очень трудно разработать. Они могут быть самой сложной частью проекта. Без контроля вы не можете быть уверены, что изменение переменной вызывает ваши наблюдения. Серия экспериментов, включающая контроль, называется «контролируемым экспериментом».

На данный момент мы собрали информацию и изучили информацию о люминесцентных лампах и лампах накаливания. Мы знаем, что в лампе накаливания электричество проходит через тонкую проволоку, известную как нить накаливания. Но в люминесцентных лампах электричество проходит через газ (пары ртути), и газ излучает невидимый ультрафиолетовый свет, который превращается в видимый свет при контакте с люминесцентным материалом, покрытым внутри люминесцентной трубки.

Теперь мы хотим провести эксперименты, чтобы найти ответ на другие наши вопросы.

Эксперимент 1:

Для определенного количества света какая лампа более эффективна (потребляет меньше электроэнергии), люминесцентная или лампа накаливания?

Процедура:

Хотя мы можем визуально сравнить количество света от одинаковых лампочек, в этом эксперименте мы будем использовать люксметр для измерения количества света.

Как получить люксметр:

Есть два способа получить люксметр. Самый быстрый способ — найти магазин фотоаппаратов, в котором есть новые или бывшие в употреблении экспонометры. Это легкие счетчики, не требующие батареек и достаточно портативные. Они также достаточно хорошо откалиброваны. У меня есть Weston Master 6, но для начала подойдет любой недорогой измеритель. Если вы не хотите покупать люксметр (примерно 30 долларов за новый), зайдите в магазин Radio Shack и найдите одну из их книг по проектированию схем для фотоэлементов. Соберите его из конструкции.

Как сделать люксметр:

Вы можете собрать свой собственный люксметр, используя мультиметр и фотоэлемент. Фотоэлемент — это небольшой электронный компонент, который изменяет сопротивление в зависимости от света. Он обычно (в темноте) имеет очень высокое сопротивление. Когда вы подвергаете его воздействию света, его электрическое сопротивление уменьшается. (Образец, который я использовал, имеет сопротивление около 30000 Ом в темноте, но только около 200 Ом на солнечном свете. (Ом — единица электрического сопротивления)

Установите мультиметр на сопротивление (для измерения сопротивления) и подключите щупы к ножкам фотоэлемента. Он покажет сопротивление фотоэлемента при освещении окружающей среды. Закройте фотоэлемент пальцем, чтобы увидеть, как изменится сопротивление. Для этого эксперимента вы можете использовать любой цифровой или аналоговый мультиметр.

Этот простой люксметр идеально подходит для сравнения света от разных источников. Этот инструмент не будет показывать свет в люменах или любых других единицах измерения.

Где проверить?

Вам необходимо проверить несколько лампочек при одинаковых условиях испытаний. Например, вы можете выполнять свои тесты в месте без внешнего освещения. Коробка, окрашенная в белый цвет, может быть хорошим выбором. расстояние от источника света до люксметра должно быть одинаковым во всех экспериментах. Также хорошо, если вы поместите экран с той стороны лампочки, которая обращена к экспонометру. Экран может предотвратить попадание неравномерного прямого света на фотоэлемент.

Как проверить?

Закрепите люксметр на одной из стенок бокса таким образом, чтобы вы могли считывать количество света снаружи. С помощью взрослого поместите лампочки (по одной) под коробку и включите их, чтобы считать количество света на люксметре.

Примечание. Используйте коробку, подобную обувной или больше. У этой коробки всего 5 сторон, так что вы можете использовать ее, чтобы закрыть свет. Свет подключается к электричеству с помощью шнура (на схеме не показан).

Запишите результаты в таблицу и используйте их для анализа и отчета. Таблица результатов может выглядеть так:

Тип освещения	Вт	Свет/яркость	Цена
Флуоресцентный
Лампа накаливания

Ватт — это количество электроэнергии, которое лампочка потребляет в час. Это написано на лампочке или на ее упаковке.

Свет — это то, что вы будете измерять. Если вы используете профессиональный люксметр, большее число означает больше света, но если вы сделаете свой собственный люксметр, используя фотоэлемент и омметр, вам нужно будет преобразовать числа в число от 0 для темноты до 100 для прямого солнечного света. Один из способов сделать это — использовать следующую формулу.

(Сопротивление лампы – Сопротивление солнцу)*100 / (Сопротивление темноте-Сопротивление солнцу)

Например, если сопротивление определенного источника света составляет 5000 Ом, сопротивление темноте 30000 Ом и сопротивление солнцу 200 Ом, тогда

(5000-200)* 10 / (30000-200) = 16

Таким образом, число в светлом столбце таблицы будет 16.

После сбора ваших данных и приведенного выше расчета у вас будет такая таблица. (Цифры в этой таблице фальшивые! Вам нужно провести собственный тест)

Легкий	Вт	Свет/яркость	Цена
Флуоресцентный	40	25	7
Лампа накаливания	60	30	2

Теперь вам нужно сделать некоторые расчеты и выяснить, по какой цене и какой мощности эти лампы производят одинаковое количество света.

Эксперимент 2:

Какая лампа выделяет больше тепла, чтобы генерировать определенное количество света?

Процедура:

В этом эксперименте вы также поместите термометр внутрь коробки, чтобы измерить повышение температуры через определенное время (например, один час).

Все остальное аналогично предыдущему эксперименту. Вместо цены в графе напишите повышение температуры. Ваш финальный стол может выглядеть так:

Light type	Вт	Свет/яркость	Повышение температуры
Флуоресцентный	40	25	3
Лампа накаливания	60	30	9

Опять же, вышеприведенное повышение температуры не соответствует количеству света. Вам нужно рассчитать, насколько увеличилась бы температура, если бы оба источника света имели одинаковое количество света (например, если бы оба имели яркость 50).

Чтобы сделать этот расчет, вы должны умножить повышение температуры на 50 и разделить его на измеренную яркость. Другими словами, вы умножаете 50 на 3 и делите на 25. Вы можете сделать то же самое с ваттами; поэтому вы умножаете 40 ватт на 50 и делите на 40.

Другими словами, вы увеличиваете все элементы в одном ряду с одинаковым соотношением.

Новая таблица результатов может выглядеть так:

Тип освещения	Вт	Свет/яркость	Повышение температуры
Флуоресцентный	80	50	6
Лампа накаливания	100	50	15

Теперь у вас есть повышение температуры и мощность (потребление электроэнергии) при той же яркости.

Эксперимент 3:

Сколько мы экономим, используя энергосберегающие люминесцентные лампы?

Процедура:

Таблицу результатов эксперимента 1 также можно использовать для расчета экономии. Для этого вам нужно знать, сколько стоит 1000 Вт электроэнергии в вашем районе. Если вы этого не знаете, используйте расчетную сумму 15 центов за киловатт. Ваш расчет должен показать, сколько вы сэкономите в час, если будете использовать флуоресцентную лампу мощностью 40 Вт вместо лампы накаливания с эквивалентным количеством света. Зная экономию на люминесцентной лампе мощностью 40 Вт, вы можете легко рассчитать экономию на других лампах. (В этом примере я использовал 40 Вт, чтобы соответствовать типу флуоресцентного света, используемому в предыдущем примере. Вы можете использовать любую другую мощность для своих экспериментов и расчетов.)

Примечание. Попробуйте использовать для экспериментов компактную люминесцентную лампу. Компактные люминесцентные лампы имеют винтовой цоколь и крепятся как обычные лампы накаливания. Таким образом, им не потребуются дополнительные приспособления и приспособления, такие как балласт и стартер (все встроено в основание)

Дополнительный эксперимент 1. Сделайте мигающую лампу

В этом эксперименте мы используем стартер люминесцентной лампы, чтобы моргает обычная лампочка. Мы можем это сделать, потому что стартер люминесцентной лампы на самом деле является таймером.

Предупреждение: этот эксперимент можно проводить только с использованием электричества под напряжением с очевидным риском поражения электрическим током и смерти. Этот эксперимент могут проводить только учащиеся под наблюдением лица, обладающего знаниями и опытом в области электробезопасности.

Материал:

• Обычная маленькая лампочка (15 Вт подойдет)
• Стартер (15 Вт или 30 Вт)
• Патрон или цоколь для лампочки
• Электрический изолированный провод
• Вилка (проконсультируйтесь с электриком по выбору вилки и провода, чтобы убедиться, что они совпадают)

Процедура:

Подсоедините один конец пары проводов к розетке освещения, а другой конец к вилке. Вкрутите лампочку, а затем вставьте вилку в электрическую розетку, чтобы убедиться, что свет загорается. Отсоедините провод, а затем разделите пару проводов. Разрежьте один из двух проводов где-то посередине, снимите изолятор и подключите стартер как на картинке.

В настоящее время в вашей установке есть несколько оголенных участков без изоляции. Предупредите всех держаться подальше во время этого эксперимента. Отключите вашу установку от имени сына, когда вы делали свои наблюдения.

Если вы планируете использовать эту установку как часть дисплея, обратитесь к электрику для надлежащей изоляции всех соединений. Поместите свою установку в прозрачную пластиковую клетку, чтобы убедиться, что никто не прикоснется к ней.

Дополнительный эксперимент 2:

Этот эксперимент носит преимущественно демонстрационный характер. В этом эксперименте вы зажжете флуоресцентную лампочку без электричества. Вместо этого вы будете использовать микроволновую печь для возбуждения газа.

Процедура:

Возьмите маленькую круглую флуоресцентную лампу и поместите ее в микроволновую печь. Запустите микроволновую печь и посмотрите, излучает ли лампочка свет.

Примечание. Мы считаем, что этот эксперимент безопасен для микроволновой печи, особенно если вы проводите его только в течение короткого времени. Однако делайте это на свой страх и риск.

Материалы и оборудование:

Список материалов зависит от вашего окончательного плана эксперимента.

Результаты эксперимента (наблюдение):

Эксперименты часто проводятся сериями. Можно провести серию экспериментов, каждый раз изменяя одну переменную на разную величину. Серия экспериментов состоит из отдельных экспериментальных «прогонов». Во время каждого прогона вы измеряете, насколько переменная повлияла на изучаемую систему. Для каждого прогона используется разная величина изменения переменной. Это приводит к разной реакции системы. Вы измеряете этот ответ или записываете данные в таблицу для этой цели. Это считается «необработанными данными», поскольку они еще не обработаны и не интерпретированы. Например, когда необработанные данные обрабатываются математически, они становятся результатами.

Расчеты:

Запишите свои расчеты в отчеты.

Сводка результатов:

Кратко о том, что произошло. Это может быть в виде таблицы обработанных числовых данных или графиков. Это также может быть письменное изложение того, что произошло во время экспериментов.

На основе расчетов с использованием зарегистрированных данных составляются таблицы и графики. Изучая таблицы и графики, мы можем увидеть тенденции, которые говорят нам, как различные переменные влияют на наши наблюдения. На основании этих тенденций можно сделать выводы об изучаемой системе. Эти выводы помогают нам подтвердить или опровергнуть нашу первоначальную гипотезу. Часто математические уравнения можно составить из графиков. Эти уравнения позволяют нам предсказать, как изменение повлияет на систему, без необходимости проведения дополнительных экспериментов. Продвинутые уровни экспериментальной науки в значительной степени зависят от графического и математического анализа данных. На этом уровне наука становится еще более интересной и мощной.

Заключение:

Используя тенденции в ваших экспериментальных данных и ваших экспериментальных наблюдениях, попытайтесь ответить на ваши первоначальные вопросы. Верна ли ваша гипотеза? Настало время собрать воедино то, что произошло, и оценить проведенные вами эксперименты.

Связанные вопросы и ответы:

То, что вы узнали, может помочь вам ответить на другие вопросы. Многие вопросы связаны. Во время экспериментов у вас могло возникнуть несколько новых вопросов. Теперь вы можете понять или проверить то, что вы обнаружили при сборе информации для проекта. Вопросы ведут к большему количеству вопросов, которые приводят к дополнительным гипотезам, которые необходимо проверить.

Возможные ошибки:

Если вы не заметили ничего отличного от того, что произошло с вашим элементом управления, переменная, которую вы изменили, может не повлиять на исследуемую систему.