ساختمان و روش کار لامپ های کم مصرف

وقتی لامپ کم مصرف می شکند...

این روزها لامپ های کم مصرف در بیشتر خانه ها جای خود را باز کرده اند....

این لامپ ها باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شوند و طول عمر بیشتری دارند و به همین دلیل، خیلی از کشورها با اجرای سیاست های تشویقی، وضع قوانین مالیاتی و محدود کردن تولید لامپ های معمولی، استفاده از این لامپ ها را ترویج می کنند. اما هنوز خیلی ها با زیر و بم استفاده از این لامپ ها آشنایی ندارند. مثلا کمتر کسی است که بداند وقتی یک لامپ کم مصرف می شکند، بخار جیوه موجود در آن که خطرناک و سمی است، متصاعد می شود و به همین خاطر نباید به خرده های لامپ کم مصرف دست زد یا برای جمع کردن آن از جاروبرقی استفاده کرد؛ بلکه فورا باید پنجره ها را باز و به مدت ۱۵ دقیقه اتاق را ترک کرد تا بخارهای جیوه از محیط خارج شود و سپس با ماسک و دستکش، خرده های لامپ را در ظرف شیشه ای دردار یا دو لایه کیسه پلاستیک گذاشت و در آن را بست. این مطلب، شما را با ظرایفی از این قبیل درباره لامپ های کم مصرف آشنا می کند.

کارشناسان توصیه می کنند هرگز لامپ های کم مصرف سوخته و شکسته تان را نگه ندارید و آنها را به مراکز بازیافت تحویل دهید. این لامپ ها به دلیل وجود جیوه، جزو زباله های خطرناک هستند و در صورتی که همراه با زباله های دیگر و به روش سنتی دفع شوند موجب آلودگی محیط خواهند شد.

در برخی کشورها قرار دادن این لامپ ها همراه سایر زباله ها جریمه های سنگینی دارد اما متاسفانه در کشور ما در این زمینه اقدامات و اطلاع رسانی مناسبی صورت نگرفته و مراکزی هم برای جمع آوری زباله های خطرناک وجود ندارد و حتی روی بسته بندی این لامپ ها نیز هیچ هشداری درباره خطرناک بودن بخار جیوه ذکر نشده است.

● طرز کار لامپ های کم مصرف

طرز کار لامپ های فلورسان فشرده (C.F.L) که به لامپ های کم مصرف معروفند مانند لامپ های مهتابی است. دو طرف لوله ای شیشه ای که درون آن با بخار جیوه و گاز آرگون پر شده است، الکترودها قرار دارند. وقتی جریان برق برقرار می شود الکترون ها از میان گاز داخل لوله شیشه ای از یک الکترود به الکترود دیگر جریان پیدا می کند. جریان الکترون ها بخار جیوه را برانگیخته کرده و موجب می شود الکترون ها که در مدار خاصی به دور هسته می گردند به تراز بالاتر بروند. الکترون ها در این حالت انرژی بیشتر و پایداری کمتری دارند و انرژی اضافی را به صورت نور ماورای بنفش می تابانند و به مدار اولیه بر می گردند.

همچنین سطح داخل لوله شیشه ای با فسفر پوشیده شده است و نور ماورای بنفش تابیده شده از اتم های جیوه که نامرئی است به لایه فسفر تابیده و فسفر آن را به صورت نور مرئی تابش می کند. طیف نوری لامپ های کم مصرف با لامپ های معمولی متفاوت است اما در سال های اخیر با تغییر فرمول فسفر مورد استفاده، لامپ هایی با طیف نوری شبیه لامپ های معمولی تولید شده است که نور زردرنگی دارد.

● لامپ های کم مصرف، مصرف را ۴ تا ۶ برابر لامپ های معمولی، بهینه می کنند

در میان حباب لامپ های معمولی یک فیلامان نازک تنگستنی قرار دارد که نازک بودن و جنس آن موجب می شود در مقابل عبور جریان الکتریکی مقاومت بالایی داشته باشد و دمای آن در اثر عبور جریان تا ۲۲۰۰ درجه سانتی گراد بالا برود. این انرژی گرمایی، اتم های تنگستن را برانگیخته می کند.

این اتم ها نیز ناپایدار هستند و سریع به حالت برانگیخته نشده برمی گردند و انرژی اضافه را به صورت نور مرئی می تابانند. بنابراین لامپ های معمولی علاوه بر نور، مقدار زیادی گرما نیز تولید می کنند؛ در حالی که لامپ های فلورسان فشرده در مقایسه با این لامپ ها گرمای بسیار کمتری تولید می کنند. به همین خاطر است که لامپ های کم مصرف در مقایسه با لامپ های معمولی، ۴ تا ۶ برابر، مصرف را بهینه می کنند.

● چگونه طول عمر لامپ های کم مصرف را افزایش دهیم؟

طول عمر لامپ های کم مصرف جدید بین ۶۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ ساعت است در حالی که طول عمر لامپ های معمولی استاندارد ۷۵۰ تا ۱۰۰۰ ساعت است. طول عمر هر لامپ به عوامل مختلفی مانند کیفیت تولید، قرار گرفتن لامپ در معرض نوسانات ولتاژ، وارد شدن ضربه های مکانیکی، تعداد دفعات روشن و خاموش شدن و درجه حرارت محیط بستگی دارد.

اگر مدت زمان روشن ماندن این لامپ ها در هر بار تنها چند دقیقه باشد طول عمر آنها کاهش می یابد. به طوری که دوره های ۵ دقیقه ای روشن ماندن لامپ، طول عمر آن را به میزان ۸۵ درصد کاهش می دهد که این میزان به اندازه طول عمر لامپ های معمولی است.

برای پیشگیری از چنین مشکلی باید هر بار حداقل به مدت ۱۵ دقیقه لامپ های کم مصرف را روشن نگه داشت. به همین خاطر استفاده از این لامپ ها در مکان هایی که لازم است مدت زمان کوتاهی روشن شوند به صرفه نیست.

نکته دیگر اینکه لامپ های معمولی به محض برقرار شدن جریان برق روشن می شوند اما در لامپ های کم مصرف روشن شدن لامپ چند لحظه طول می کشد. این مدت زمان در هوای سرد و دمای پایین بیشتر می شود.

میزان روشنایی این لامپ ها با گذشت زمان کمتر می شود اما این مقدار کاهش چندان زیاد نیست و در نیمه عمر آنها به ۷۰ تا ۸۰ درصد میزان اولیه می رسد.

شاید برخی افراد به دلیل قیمت بالای لامپ های کم مصرف، چندان رغبتی به استفاده از این نوع لامپ ها نداشته باشند و ترجیح دهند همچنان از لامپ های معمولی که ارزان تر هستند استفاده کنند. قیمت لامپ های کم مصرف ۳ تا ۱۰ برابر لامپ های معمولی است اما طول عمر آنها ۸ تا ۱۵ برابر بیشتر است. همچنین با استفاده از این لامپ ها هزینه برق کاهش پیدا می کند و بنابراین استفاده از این لامپ ها به صرفه است.

نحوه کار بالاست القایی (لامپ مهتابی)
بالاست های القایی یا همان چوک های مهتابی، یک سلف هستند که دو وظیفه بر عهده دارند:
1- استارت کردن لامپ مهتابی (احتراق)2- روشن نگه داشتن مهتابی
نقشه مدار مهتابی به صورت زیر می باشد:

این مدار شامل یک جعبه تقسیم (X1)، کلید یک پل (Q1)، چوک یا بالاست القایی (M)، لامپ مهتابی (L) (که شامل فیلامنت های F1 و F2 می باشد)، استارتر (E1) می باشد.استارتر با لامپ مهتابی به صورت موازی قرار گرفته است و دو سر دیگر فیلامنت ها را به هم متصل کرده است. قبل توضیح کار مهتابی به توضیح مختصری در مورد اجزاء داخل لامپ مهتابی می پردازیم.
دو سمت لامپ مهتابی، دو عدد فیلامنت قرار دارد. هر کدام از فیلامنت ها یک سیم از جنس تنگستن هستند که لایه ای به نام امیتر روی آنها پاشیده شده است.

همانطور که شکل بالا ملاحظه می شود، فیلامنت با رنگ قرمز مشخص شده است. لامپ مهتابی را می توان به دو صورت روشن نمود:
1- حالت Cold Cathode2- حالت استاندارد
در حالت کلی قبل از روشن شدن لامپ مهتابی، باید از فیلامنت ها جریانی را عبر داد تا گرم شوند. این عمل باعث می شود تا ولتاز مورد نیاز برای احتراق لامپ های مهتابی تا حدود زیادی کاهش پیدا کند. زیرا با عبور جریان از فیلامنت ها، فیلامنت ها شروع به ساطع کردن الکترون می نمایند و گاز اطراف خود را تا حدودی یونیزه می کنند. حال دیگر برای احتراق نیاز به ولتاژ 1000 تا 1200 ولتی نیست بلکه با ولتاژ 600 یا 700 ولت هم می توان احتراق نمود. این حالت حالت استاندارد می باشد. در حالت Cold Cathode، قبل از احتراق جریانی از فیلامنت ها عبور نمی کند و برای احتراق لامپ ها احتیاج به ولتاژ حدود 1000 تا 1200 می باشد.نکته دیگری که باید به آن اشاره شود این است که بهتر است بعد از روشن شدن لام مهتابی، همچنان جریانی از فیلامن ها عبور کند زیرا عبور جریان باعث خواهد شد الکترون ها به طور یک نواخت از سطح امیتر کنده شوند ولی در صورت نبود جریان فیلامنت، فیلامنت ها به صورت نقطه ای شروع به ساطع کردن الکترون می کنند که باعث خواهد شد عمر فیلامنت ها کم شود.پس در حالت کلی بهتر است هم در زمان احتراق و هم در زمان روشن بودن لامپ مهتابی، جریانی از فیلامنت ها عبور کند.برای درک بهتر به بررسی ساختار داخلی استارتر مهتابی می پردازیم. استارترهای مهتابی از دو تیغه جدا از هم تشکیل شده اند که با فاصله بسیار کمی نسبت به هم قرار دارند. داخل استارتر مهتابی از گاز نئون پر شده است. البته دقت شود که به جای اینکه داخل خود استارتر را از گاز پر کنند از یک لامپ نئون استفاده می کنند. استارتر های مهتابی برای توان های 20، 40 و 80 وات طراحی می شوند که ما در اینجا یک نمونه 40 وات آنرا نشان داده ایم.

همانطور که ملاحظه می کنید با لامپ نئون داخل استارت یک خازن موازی شده است که برای جلوگیری از نویز و آرک ناشی از جریان زیاد سلف در هنگام قطع شدن تیغه های داخل لامپ نئون می باشد.نحوه کار استارت در شکل زیر نمایش داده شده است:

با این پیش زمینه می توان نحوه کار بالاست القایی را بهتر متوجه شد. موقعی که لامپ مهتابی خاموش است، مقاومت آن به دلیل وجود گاز داخل آن بسیار بالا می باشد. وقتی که کلید برق وصل می شود، به دلیل مقاومت زیاد لامپ مهتابی، جریان مسیر خودش را از داخل استارت می بندد:

خطوط آبی مسیر جریان را نشان می دهد. همانطور که دیده می شود جریان بعد از عبور از کلید و چوک (M) از داخل فیلامنت سمت چپ لامپ وارد استارت می شود و بعد از عبور از استارت از فیلامنت طرف دیگر خارج می شود. در این حین جریان از فلاصله نزدیک دو تیغه لامپ نئون داخل استارت عبور کرده باعث جرقه زدن بین دو تیغه می شود. این جرقه ها باعث گرم شدن دو تیغه شده، به طوریکه باعث می شوند این دو تیغه به هم متصل شوند. یعنی اتصال کوتاه شوند. در این هنگام جریان زیادی از مسیر استارت می گذرد و ولتاژ خازن موازی با آن صفر می شود. به طبع آن، جریان زیادی از فیلامنت های لامپ هم می گذرد که باعث گرم شدن آنها می شود.در این حالت شما می توانید قرمز شدن فیلامنت ها را در مهتابی مشاهده کنید. با اتصال کوتاه شدن تیغه های لامپ نئون داخل استارت، دمای تیغه ها پایین آمده و تیغه ها از یکدیگر جدا می شوند. در این هنگام سلف، بنا به خاصیت خود می خواهد به جریان را همچنان از تیغه ها عبور دهد که باعث می شود خازن موازی با استارت شروع به شارژ شدن نماید. ولتاژ این خازن بلافاصله افزایش یافته و به بالای 600 یا 700 ولت خواهد رسید. این خازن به نوعی "خازن احتراق" هم می باشد.با بالا رفتن ولتاژ، گاز داخل لامپ به طور کامل یونیزه می شود و شما شاهد روشن شدن لامپ مهتابی می باشید. البته ممکن است این سیکل در دفعه اول، لامپ را روشن نکند که این عمر باعث می شود لامپ دو باره خاموش شود و سیکل فوق دوباره تکرار شود.با عبور جریان از لامپ مهتابی، به علت دارا بودن مقاومت منفی، مقاومت آن به شدت کاهش پیدا می کند و باعث می شود جریان بیشتری از داخل لامپ عبور کند. بعد از روشن شدن لامپ، جریان دیگر از داخل استارت عبور نمی کند زیرا مقاومت لامپ به مراتب از مقاومت مسیر استارت کمتر شده است ولی مشکل اصلی این است که جریان لامپ به علت مقاومت منفی به شدت افزایش خواهد یافت. در این هنگام چوک موازی شده با لامپ اجازه افزایش بیش از حد جریان را نمی دهد و جریان لامپ را به سرعت محدود می کند. از این به بعد مهتابی روشن مانده ولی دقت شود که جریانی از داخل فیلامنت ها نمی گذرد زیرا مسیر استارت مهتابی اتصال باز شده است.فرکانس کار مدار فوق همان فرکانس برق شهر (50 - 60 Hz) بوده که باعث می شود حجم چوک زیاد شود و تلفات بالا رود. در "بالاست های الکترونیکی" جریان فیلامنت بعد از "مد احتراق" (فازی که فیلامنت ها گرم شده و ولتاژ بالا دوسر لامپ می افتد) بر قرار خواهد ماند که این امر باعث افزایش طول عمر لامپ خواهد شد.همچنین فاز احتراق به صورت کامل تری طی خواهد شد. به خصوص در بالاست های IC Base که فاز احتراق مرحله کاملی می باشد که این امر به طول عمر بیشتر تیوب کمک خواهد کرد.

ساختمان و روش کار لامپ های کم مصرف

مطالب مشابه :

مدار مهتابی (فلورسنت)