Ako fungujú fluorescenčné svetlá a prečo sú niekedy hlučné

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 09:38

Zatiaľ čo základné fyzikálne mechanizmy v prípravku a žiarovke sa môžu trochu meniť v konštrukcii, v skratke fluorescenčné svetlo pracuje cez dve elektródy na oboch koncoch elektrónov emitujúcich elektródy, ktoré sa zahrievajú. Nakoniec vzniká oblúk (prostredníctvom rôznych mechanizmov v závislosti od dizajnu svietidla a žiarovky), pričom elektróny striekajú cez žiarovku cez ionizovaný plyn z jednej elektródy do druhej; ako sa pohybujú cez rúrku, malý kúsok ortuti v žiarovke sa odparí a ako sa elektróny zrazia s jej atómami, excituje elektróny v atómoch na vyššiu úroveň energie. Táto vyššia úroveň energie je nestabilná a po zrážke, pretože sa elektróny rýchlo vrátia na pôvodnú úroveň energie, uvoľňujú fotóny, hoci väčšinou ultrafialové (UV) svetlo, ktoré my ľudia nevidia. V tomto momente nie je veľmi užitočný svetelný zdroj!

Fotóny v ultrafialovom svetle však vzápätí vzbudzujú elektróny vo fosforoch, ktoré obalujú žiarovku, a podobne ich spôsobujú, že sa pohybujú od ich jadier do vyššieho stavu; fosforové elektróny sa potom rýchlo vrátia do svojho pôvodného stavu, v tomto bode tiež uvoľňujú energiu vo forme fotónov, ale tentoraz väčšinou v ľudskom viditeľnom spektre, vytvárajúc veľké množstvo viditeľného svetla, ktoré tieto žiarovky užitočné v kancelárskych budovách po celom svete.

Teraz na bzučanie - absentné preventívne opatrenia, prúd v žiarivke by sa dostal do nebezpečných úrovní v dôsledku skutočnosti, že elektrický odpor ionizovaného plynu v trubke klesá postupne, ako sa ohrieva. Takže bez toho, aby sa zastavilo príliš veľa, bolo by to kaskádovým problémom. Nakoniec by mohol dobre prepnúť váš istič alebo žiarovka mohla explodovať. Akokoľvek, vaše svetlá by rýchlo prestali pracovať.

Aby to bolo možné zvládnuť, žiarivkové svietidlá sú vybavené záťažou nejakého druhu. Tento záťaž má klasický tvar železného jadra zabaleného v medených drôtoch. Výsledkom je zariadenie, ktoré spomaľuje rast prúdu a udržuje ho na bezpečnej úrovni, aby žiarovka fungovala efektívne. Dôležité pre diskusiu o bzučení je, že elektrina energizuje predradník na výrobu magnetického poľa. To je v skutočnosti spôsob, akým tento typ záťaže funguje v prvom rade - čím prechádza viac prúdu, magnetické pole sa stáva väčším, oproti zmene prúdu prúdu a tým spomaľuje jeho rast dosť pre striedavý prúd (AC) na prepnutie smerov, pričom klesne na nulu a vráti sa späť v opačnom smere procesu.

Štandardné frekvencie striedavého prúdu sú zvyčajne 60 Hz pri 60 cykloch za sekundu (napríklad v Spojených štátoch) alebo 50 Hz (napríklad v Spojenom kráľovstve). Správne pomenovaný, pri polovičnom AC cykle sa nabíjanie prúdu pohybuje jedným smerom a pre druhú polovicu sa náboj pohybuje v druhom.

Všetko toto prepínanie dopredu a dozadu ďalej ovplyvňuje elektromagnetické pole predradníka, pretože vždy keď smer prúdu spína (každý polový cyklus), prepne sa polarita magnetu; pretože elektromagnet kolíše na dvojnásobok frekvencie striedavého prúdu, jeho frekvencia blikania je 100 Hz alebo 120 Hz, v závislosti od krajiny, v ktorej sa nachádzate.

Počas týchto kolísaní magnetického poľa je jadro balastu fyzicky stlačené a uvoľnené v procese nazývanom magnetostrikcia, ktorá pri frekvencii buď 100 Hz alebo 120 Hz produkuje neslávne bzučanie.

Samozrejme, nie všetky bzučiaky fluorescenčných žiaroviek sú podobné, a to kvôli rozdielom v balastovom type prístroja, veľkosti, ako je namontovaný predradník, dizajn svietidla a miera stropov, stien, plechu atď. mufl alebo zväčšiť zvuk.

Takéto spoločné nepríjemnosti, priemysel publikuje "zvukové hodnotenie" pre predradníky a dokonca odporúča, v ktorých nastaveniach sú vhodné rôzne hodnotenia. Napríklad tie predradníky s ratingom "A" sú najtichšie (20-24 decibelov) a odporúčajú sa pre knižnice, kostoly, recepcie a na televízne a rozhlasové stanice, zatiaľ čo len "C" (31-36 decibelov) sa odporúča pre "všeobecné kancelárske priestory" a maloobchodné predajne sa môžu dostať s hodnotami "D" (37-42 decibelov).

Pre tých, ktorí nenávidia bzučanie (alebo môžu mať problémy s migrénovou bolesťou hlavy indukovanou fluorescenčnými žiarovkami a ich blikajúcim svetlom), elektronický predradník (na rozdiel od starých školských magnetických) sú k dispozícii a sú dnes dosť bežné, ako napríklad všeobecne v kompaktných žiarivkách (CFL). Tieto predradníky typicky pracujú s drasticky vyššou rýchlosťou ako 100 Hz alebo 120 Hz, zvyčajne nad 20 000 Hz. Treba však poznamenať, že ak prepnete na jeden z týchto elektronických predradníkov vo vašom staršom fluorescenčnom svietidle (niečo, čo je prekvapivo lacné), musíte vymeniť vaše fluorescenčné žiarovky do odrody, ktorá je určená na prácu s novým predradníkom.

Bonusové fakty:

• Peter Cooper Hewitt je pripísaný skokom spusteniu žiarivky.Napriek tomu, že Thomas Edison a Nikola Tesla hrávali okolo svietiacimi lampami koncom 19. storočia, bol to Hewitt, ktorý vytvoril prvú žiarovku, ktorá miešala ortuťové pary s elektrickým prúdom v trubici regulovanej predradníkom. Odovzdať divné modro-zelené svetlo, to sa nestalo. Avšak koncom 30. rokov minulého storočia osvetľovacie spoločnosti v Spojených štátoch vyrábali komerčne životaschopné možnosti a do 50. rokov 20. storočia sa rozsiahle žiarivky vo väčších prevádzkach stali bežnými.
• Žiarivka sa v polovici osemdesiatych rokov minulého storočia presunula do domácej prevádzky s kompaktnými žiarivkami (CFL), hoci za 25 až 35 dolárov na žiarovku a neschopnosť dobre zapadnúť do existujúcich svietidiel sa nestali populárnymi až do posledných rokov. V dnešnej dobe s vylepšeným dizajnom a cenou nižšou ako 2 doláre za žiarovku sa CFL stali oveľa bežnejšími, hoci (často) lacno vyrobené integrované elektronické predradníky svedčia o tom, že tieto žiarovky majú drasticky menšie životnosti ako odhady na štítkoch.
• Vzhľadom na to, žiarovka budúcnosti, svetlá emitujúce diódy (LED) sú stále viac populárne. Iba v roku 2012, takmer 50 miliónov výmen LED žiaroviek prinieslo ročné úspory energie vo výške približne 675 miliónov dolárov a tento počet sa každým rokom stále zvyšuje a zvyšuje.