Kako delujejo fluorescentne luči in zakaj so včasih hrupni

2024 Avtor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 09:38

Medtem ko se osnovni fizični mehanizmi v napeljavi in žarnici lahko malo razlikujejo v oblikovanju, na kratko fluorescenčna svetloba deluje prek dveh elektrod na obeh koncih cevi, ki oddajajo elektrone, ko segrejejo. Sčasoma se oblikuje lok (preko različnih mehanizmov, odvisno od zasnove in oblikovanja žarnice) z elektroni, ki strežejo skozi žarnico skozi ionizirani plin iz ene elektrode v drugo; ko se premikajo skozi cevko, je majhen košček živega srebra v žarnici izhlapel in ko se elektroni trčijo z atomi, vzbudi elektrone v atomih do višjih nivojev energije. Vendar pa je ta višja raven energije nestabilna in po trčenju, ker se elektroni hitro vrnejo na prvotno raven energije, sproščajo fotone, čeprav večinoma ultravijolično (UV) svetlobo, ki jo ljudje ne vidimo. Na tem mestu ni zelo uporaben vir svetlobe!

Fotoni v UV-svetlobi pa po drugi strani vzbujajo elektrone v fosforju, ki prevleka žarnico, kar povzroči, da se premaknejo od njihovih jeder v višje stanje; fosforni elektroni se nato hitro vrnejo v prvotno stanje, pri tem pa sprostijo energijo v obliki fotonov, vendar tokrat večinoma v vidnem spektru človeka, ki ustvarja večji del vidne svetlobe, zaradi katere so te žarnice koristne v poslovnih stavbah po vsem svetu.

Zdaj do brezobzirnih - odsotnih preventivnih ukrepov bi se tok v fluorescenčni cevki povzpel na nevarne ravni, ker se električna upornost ioniziranega plina v cevi postopno zmanjšuje, ko se segreje. Torej, ne da bi nekaj naredili, da bi se sedanji prevec zaustavil, bi to bilo kaskadni problem. Sčasoma bi lahko dobro obrnil vaš odklopnik ali žarnica bi lahko eksplodirala. Ne glede na to, bi vaše luči hitro prenehale delovati.

Da bi to upravljali, so fluorescenčne sijalke opremljene z nekakšnim balastom. Ta balast klasično prihaja v obliki železnega jedra, zavitega v bakreno žico. Rezultat je naprava, ki upočasni rast toka in jo ohranja na varni ravni za učinkovito delovanje žarnice. Pomembno je, da razprava o brenčanju pomeni, da električna energija napaja balasto v proizvodnjo magnetnega polja. To je v bistvu, kako ta tip balasta deluje na prvem mestu - ko se pretaka več tokov, se magnetno polje povečuje, nasprotuje spremembi tokovnega toka in tako upočasni rast, ki je dovolj za izmenični tok (AC) za preusmerjanje smeri, pri čemer se spusti na nič in gre nazaj v nasprotno smer v procesu.

Standardne stopnje izmeničnega toka so običajno 60 Hz a.k.a. 60 ciklov na sekundo (kot v Združenih državah) ali 50 Hz (kot je npr. V U.K.). Napačno ime, za polovico AC cikla, trenutni naboj premika v eni smeri, in za drugo polovico se polnjenje premika v drugi.

Vse to prestavljanje naprej in nazaj še naprej vpliva na elektromagnetno polje balasta, saj vsakič, ko tok preklopi smer (vsak pol cikel), se polarnost magneta tudi preklopi; tako da, ker elektromagnet niha pri dvakratni frekvenci izmeničnega toka, je hitrost utripanja na 100 Hz ali 120 Hz, odvisno od države, v kateri ste.

Med temi nihanji v magnetnem polju se jedro balasta fizično stisne in sprosti v procesu, imenovanem magnetostrikcija, ki pri frekvenci 100 Hz ali 120 Hz povzroči zloglasni zvok.

Seveda niso vsi bluzi z žarnicami fluorescenčnih žarnic enaki, kar je posledica razlik v tipu balastne naprave, velikosti, načinu pritrditve balastne naprave, oblikovanju ogrodja in stopnji, do katere so stropi, stene, pločevina itd. prižge ali poveča zvok.

Takšna navada je, da industrija objavlja "zvočne ocene" za predstikalne naprave in celo priporoča, v katerih nastavitvah so primerne različne ocene. Na primer, tiste predstikalne naprave z ratingom "A" so najtišje (20-24 decibelov), priporočajo pa jih za knjižnice, cerkve, sprejemna območja ter TV in radijske postaje, medtem ko je le "C" (31-36 decibelov), priporočamo za "splošno pisarno", trgovino pa lahko dobimo z ocenami "D" (37-42 decibelov).

Za tiste, ki sovražijo brenčanje (ali imajo težave z migrenskimi glavoboli, ki jih povzročajo fluorescenčne čebulice in njihova utripajoča svetloba), so na voljo elektronski predstikalne naprave (v primerjavi s starimi šolskimi magnetnimi) in so še danes precej običajne, na primer na splošno najdemo v kompaktnih fluorescenčnih žarnicah (CFL). Te predstikalne naprave običajno delujejo po drastično višji hitrosti kot 100 Hz ali 120 Hz, običajno več kot 20.000 Hz. Vendar je treba opozoriti, da če preklopite na eno od teh elektronskih predstikalnih naprav v vaši starejši fluorescenčni svetlobni napravi (nekaj, kar je presenetljivo poceni), morate zamenjati fluorescentne žarnice na sorto, ki je ocenjena za delo z novim balastom.

Bonus Dejstva:

• Peter Cooper Hewitt se pripisuje hitremu zagonu fluorescenčne žarnice.Čeprav sta Thomas Edison in Nikola Tesla igrala s fluorescenčnimi sijalkami v poznem 19. stoletju, je Hewitt ustvaril prvo žarnico, ki je vzburila živo pare z električnim tokom v cevi, ki jo uravnava balast. Iztegnil čudno modro-zeleno luč, se ni ujel. Toda do konca tridesetih let so podjetja za razsvetljavo v ZDA proizvajala komercialno izvedljive možnosti, do petdesetih let so se v večjih operacijah pojavile fluorescentne luči.
• Fluorescent se je sredi osemdesetih let prejšnjega stoletja premaknil v domovino s CFL žarnicami, čeprav pri 25 do 35 dolarjev na žarnico in nezmožnosti, da se dobro prilegajo obstoječim napeljavam, niso postali priljubljeni v zadnjih letih. Danes so z izboljšano zasnovo in s stroški pod 2 $ na žarnico CFL postali veliko bolj pogosti, čeprav so (pogosto) poceni vgrajene elektronske predstikalne naprave znano, da imajo te žarnice drastično manjše življenjske dobe kot ocene na nalepkah.
• Upoštevana je žarnica prihodnosti, svetleče diode (LED) pa postajajo vse bolj priljubljene. Samo v letu 2012 je skoraj 50 milijonov zamenjav LED žarnice proizvedlo letni prihranek energije v višini približno 675 milijonov dolarjev in to število vsako leto še naprej narašča.