| ترجمه: حامد میرزاخلیل |
همه می دانیم هر چه قدر آسمان تیره تر باشد ستارگان بیشتری را در آسمان می توانیم ببینیم. تصاویر یافته شده روبرو نشان می دهد که صورت فلکی جبار چگونه در شرایط مختلف آسمان شب ظاهر می شوند. شما با استفاده از تطبیق این تصاویر با آسمان بالای سرتان از میزان آلودگی نوری منطقه سکونتتان آگاه می شوید. نمای آسمان شب شما از خانه تان چگونه است؟... تصویر1: قدر 2
آسمان با قدر 2
تصویر 2: قدر 4
آسمان با قدر 4
این تصویر از آسمانی از حواشی شهر گرفته شده. صورت فلکی جبار قابل مشاهده است و ستارگان درخشان الفای جبار، ابط الجوزا،رجل الجبار و دبران کاملاً برجسته اند. در فاصله طلوع تا غروب خورشید 500 ستاره قابل شمارش اند.
تصویر 3: قدر 6
آسمان با قدر6
تصویری است از ناحیه روستایی. دورتر از شهرهای بزرگ تقریباً بیرون شهرهای کوچک. صورت فلکی جبار می درخشد و آسمان شب تقریباً همیشه تاریک است. ستارگان دنباله دار در طول شب قابل رویت اند. شما می توانید بدون استفاده از تلسکوپ یا دوربین دوچشمی، نگاهی به سحابی جبار یا کهکشان آندرومدا بیندازید. تقریباَ دراین آسمان شاید حدود 5000 ستاره را بتوانید ببینید.
تصویر 4: قدر 7
آسمان با قدر 7
این آسمان کاملاً تاریک است. بسیار دورتر از منابع کوچک و بزرگ نوری. از طلوع تا غروب خورشید حدود 5000 ستاره قابل شمارش اند. صورت های فلکی در آسمان شگفت انگیز گم شده اند. (کهکشان راه شیری می تواند سایه بیاندازد و مشخصاً با نور افشانی با رگهای تاریک ظاهر می شود) آسمانی سه بعدی به نظر می رسد و بصورت افقی بدون مزاحمت آلودگی نوری کشیده می شود..
منبع: http://www.nature.nps.gov |
به نقل از: www.lightpollution.ir
|
بباین نوع مهندسی با سد سازی روی رودخانه فرقی ندارد. مزایای آن هم بدون عواقباش - که به آن آلودگی نوری می گویند و موضوع مطالعه اخیر دانشمندان است - به دست نیامده است. آلودگی نوری عمدتا نتیجه طراحی نامناسب نور است که اجازه می دهد منبع نور مصنوعی، جایی را که لازم نیست روشن کند؛ یعنی به جای این که تمرکزش رو به پایین باشد، به سمت بیرون و بالا در آسمان بدرخشد. طراحی ناسالم نور، تاریکی شب را از بین می برد و سطح نور و ریتم آن را به شدت تغییر می دهد؛ چیزی که خیلی از گونه های زیستی، از جمله ما، با آن سازگار شده اند. هرجا که این نور مصنوعی به طبیعت رسوخ کرده، وجوه مختلف حیات مثل کوچ، تولید مثل و تغذیه را تحت تاثیر قرار داده است. آلودگی نوری در تاریخ بشر تا امروز عبارتی بی معنی بوده است. خیال کنید دو قرن پیش در شبی مهتابی به سمت لندن در حال حرکتاید؛ شهری که آن موقع پرجمعیت ترین شهر روی زمین به حساب می آمده است. قریب به یک میلیون نفر در آن زندگی می کردند و شبشان را با شمع و مشعل و فانوس روشن می کردند و تا هفت سال بعدش هم هیچ خبری از منبع روشنایی عمومی (که آن موقع با گاز کار میکرد) در خیابان ها و میدانهای شهر نبوده است. در این شرایط، چند کیلومترها دورتر از شهر لندن، احتمال این که مجموع نقاط نورانی شهر را ببینید همان قدر بوده که بتوانید مثلا بوی شهر را حس کنید! اما این روزها آدم ها زیر گنبدهای نورانیای زندگی می کنند که محصول مشترک نورهای بازتابیده و منکسرشده و اشعه های پخش شده شهرهای روشن و حومه های نورانیشان است - از بزرگراه های پرنور گرفته تا کارخانه ها. تقریبا تمام اروپا و بخش بزرگی از ایالات متحده و تمام ژاپن را شب ها سحابیای از نور روشن کرده است. دراقیانوس اطلس جنوبی می شود از فاصله ای دور مثلا در فضا، درخشش قلاب بزرگ ماهیگیری یک تک ناوگان صید ماهی را دید که طعمه هایشان را با نور چراغ های هالوژنی فلزی می فریبند؛ چراغهایی که بسیار نورانی تر از مثلا بوئنوس آیرس یا ریودوژانیرو به چشم می آید. در بیشتر شهرها آسمانی خالی از ستاره می بینیم؛ غرق در غباری روشن که وحشت عمیق ما را از تاریکی نشان می دهد و بی شباهت به شهرهای نورانی آخرالزمان در داستان های علمی تخیلی نیست. ما با غبار نارنجی رنگی بزرگ شده ایم که شکوه اصیل شب تاریک را از ما گرفته؛ شبی که آن قدر تاریک بود که سیاره زهره می توانست روی زمین سایه بیاندازد. چنان با این غبار نارنجی اخت شدهایم که دیگرخاطره تاریکی شب را از یاد برده ایم. بالاتر از این سقف رنگ پریده شهرهایمان، بقیه دنیا آرامیده است: تحلیلنرفته از نوری که ما بی رویه مصرف می کنیم؛ خیل انبوهی از ستارگان و سیاره ها و کهکشان ها که در تاریکی ای به ظاهر تمام نشدنی می درخشند. ما شب را طوری روشن کرده ایم که انگار سرزمینی بوده خالی از سکنه، و چه دروغی بزرگتر از این. تنها در بین پستانداران، تعداد گونه های شبرو شگفت آور است. نور، نیروی بیولوژیک قدرتمندی است و روی بسیاری از گونه ها مانند مغناطیس عمل می کند. این نتیجه تحقیقی است که محققانی مثل تراویس لانگگور و کاترین ریچ (موسسان گروه «سرزمین های وحش شهری» در لوس آنجلس) به آن رسیده اند. دانشمندان معتقدند این اثر آن قدر قوی است که دیده شده پرنده های آوازهخوان و پرنده های دریایی در دام نورافکن های روی زمین و یا نورهای حاصل از شعله های گاز سکوهای نفتی دریا بیافتند و هزاران هزار از آنها آن قدر به دور این نورهای مصنوعی مزاحم بچرخند که سقوط کنند. پرنده های مهاجر در شب به ساختمان های بلند پرنور می خورند. مخصوصا پرنده های جوان در اولین کوچ شان خیلی اذیت می شوند. حشره ها که منبع غذایی بسیاری از گونه های خفاش هستند، دسته دسته دور نورهای خیابان ها جمع می شوند. در بعضی از درههای سوییس بعد از نصب روشنایی های خیابان، خفاش های کوچک نعلاسبی ناپدید شده اند. احتمال می رود به این خاطر باشد که این دره ها به طور ناگهانی پر از خفاش های نور-زی شده اند. سایر پستانداران شبرو - از جمله جوندگان بیابان، خفاشان میوه، ساریق ها، و گورکن ها - با وجود آلودگی نوری مجبورند با احتیاط بیشتری به دنبال غذا بگردند؛ چون شکارچیانشان راحت تر پیدایشان می کنند. بعضی از پرندگان- مثل زاغچه ها و بلبل ها - در حضور نور مصنوعی در ساعت های غیر طبیعی ای آواز می خوانند. دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که روزهای بلند مصنوعی - و شب های کوتاه مصنوعی - موجب تولیدمثل زودهنگام بسیاری از پرندگان می شود و چون روز طولانی تر امکان تغذیه ی بیشتر را فراهم می کند، این امر می تواند بر چرخه کوچ پرندگان تاثیر بگذارد.
پرندگان با با چرخش ناخواسته به دور برج های بلند و نورانی به انتهای عمر خود نزدیک می شوند
جمعیتی از قوهای بویک که زمستان خود را در انگلستان گذرانده بودند بسیار سریع تر از وقت معمول چاق شدند و به همین دلیل زودتر به سیبری بازگشتند. مساله این است که کوچ، مثل وجوه دیگر رفتارهای پرندگان به لحاظ زیستی رفتاری زمانمند است. زودتر حرکت کردن به معنای زودتر رسیدن است؛ یعنی وقتی که هنوز شرایط ساختن آشیانه هنوز مهیا نشده است.
لانه سازی لاک پشت های دریایی، که به طور معمول تمایل طبیعی شان به سواحل تاریک است، کمتر و کمتر شده است. نور مصنوعی ساحل، نوزادان این حیوانات را که به طور طبیعی به سوی افق روشن دریا جذب می شوند، گیج می کند. تنها در فلوریدا، تعداد این بچه لاکپشت ها سالانه صدها هزارتا کاهش پیدا کرده است. قورباغه ها و وزغ هایی که در نزدیکی بزرگراه های پرنور زندگی می کنند، از روشنایی شبانهای رنج می برند که میلیون ها برابر بیشتر از حد طبیعی است؛ روشناییای که تقریبا همه وجوه رفتاریشان از جمله هم سرایی شبانه به قصد جفت گیری را مختل ست. بین همه انواع آلودگی که با آن مواجهایم، آلودگی نوری جبرانشدنیتر است. تغییرات ساده در طراحی و نصب منابع نور، بلافاصله منجر به تغییر عظیمی در میزان نور منتشر شده در اتمسفر و ذخیره کردن انرژی می شود. زمانی گمان بر این بود که آلودگی نوری تنها به ضرر ستارهشناسانی است که می خواهند آسمان شب را به وضوح ببینند. در حقیقت نیم قرن پیش یکی از اولین تلاش های مدنی برای مبارزه با آلودگی نوری - درشهر فلاگاستاف آریزونا - برای این بود که دید رصدخانه لوول که بالای شهر قرار دارد را محافظت کنند. از همان زمان فلاگاستاف مقررات سفت و سخت تری وضع کرد و در سال ۲۰۰۱ این شهر به عنوان اولین شهر بین الملی با آسمان تاریک شناخته شد. تلاش برای مهار آلودگی نوری، امروز دیگر تلاشی جهانی شده و شهر ها و یا حتی کشورهای بیشتری (مثل جمهوری چک) خود را مقید کرده اند که از نورافشانیهای ناخواستهشان در شب بکاهند. برخلاف ستاره شناسان، بیشتر ما برای کارمان احتیاجی به آسمان واضح شب نداریم، اما مثل اغلب موجودات به تاریکی نیاز داریم. تاریکی درست به اندازه نور برای آسایش بیولوژیک ما و ساعت درونمان ضروری است. نوسان منظم بیدار شدن و خوابیدن که یکی از ریتم های حیاتی زندگی ماست، در واقع چیزی جز بروز بیولوژیکی ریتم منظم روشنایی بر روی زمین نیست. و این ریتم ها آن قدر برای حیات مان بنیادی اند که تغییردادنشان مثل تغییر دادن نیروی جاذبه است. در قرن گذشته ما روی خودمان آزمایش های بسیاری کردهایم. روز را طولانی تر کردیم و شب را کوتاه تر و حساسیت بدن انسان به نور را از بین برده ایم. پیامد دنیای جدید نورانی مان در این حد برایمان محسوس است که بفهمیم موجوداتی که می توانند با این محیط روشن خود را وفق دهند کمتر و کمتر می شوند اما انسان ها هم این هزینه بیولوژیکی را پرداخت خواهند کرد. حداقل مطالعات تازه نشان می دهد که بین نرخ بالای سرطان سینه زنان و روشنایی شب در محیط اطرافشان همبستگی وجود دارد. ما آدمها کمتر از قورباغه های حاشیه بزرگراه ها از آلودگی نوری لطمه نمیبینیم. با زندگی کردن در روشنایی دستساز خودمان از میراث تکاملی و فرهنگیمان - یعنی نور ستارگان و ریتم شب و روز - محروم شده ایم. آلودگی نوری باعث شده که یادمان برود جایگاه واقعی مان در جهان کجاست و مقیاس وجودیمان را فراموش کرده ایم. مقیاسی که در عمق شبی تاریک می توانستیم با دیدن ابعاد کهکشان راه شیری - همان لبه جهانی که بالای سرمان کمان زده - درکی از آن به دست آوریم. نشنال جئوگرافیک - نوامبر ۲۰۰۸ / ترجمه: مریم مومنی |
محققان علوم زیستی و جانورشناسان معتقدند که بروز آلودگیهای نوری و منابع نوری ساخت دست بشر و ورود آنها به طبیعت، سبب میشود تا حیوانات و جانداران به راحتی دچار سردرگمی شوند.
به نقل از مجله «دروازههای طبیعت و اکولوژی»، گروهی از بومشناسان، بیولوژیستها و جانورشناسان معتقدند که با ورود نورهایی که ساخته دست بشر هستند به داخل طبیعت و محیط زیست موجب میشود تا جانداران از مسیر اصلی خود منحرف شده و سردرگم شوند و این عامل به نوبه خود به زندگانی آنها لطمات و صدمات جبرانناپذیری وارد میکند.
معمولی ترین لامپ های رشته دار لامپ های معمولی میباشند که در منازل مورد استفاده قرار می گیرد . نوع دیگری از لامپ های رشته ای میباشد که به لامپ های منعکس کننده معروف می باشند که شار را در جهت معینی افزایش میدهند .نوع سوم این لامپ ها لامپ های هالوژنی می باشد. در لامپ های هالوژنی برای جلو گیری از تبخیر سطحی تنگستن مقدار کمی از یکی از گازهای هالوژن مثل ید یا برم را به داخل لامپ اضافه می کنند .
در مجاورت حباب لامپ که در درجه حرارت ( حدود 250 درجه سانتی گراد ) است تنگستن تبخیر شده با ید ترکیب میشود و یدور تنگستن را به وجود میا ورد . در حوالی رشته که درجه حرارت بیشتری دارد یدور تنگستن تجزیه شده و تنگستن روی رشته می نشیند . در این لامپ ها به علت کم بودن نگرانی از تبخیر تنگستن میتوان رشته را در درجه حرارت بالا تری به کار برد . به این ترتیب لامپ های هالوژنی با توان 10 کیلو وات با بهره نوری در حدود 25 لومن بر وات و عمری حدود دو برابر لامپ های رشته دار معمولی تولید میکند .
نکته: البته تنگستن تجزیه شده همیشه در قسمتی از رشته که نازک شده است نمی نشیند و بالاخره لامپ در اثر تبخیر سطحی خواهد سوخت . و به منظور داشتن حرارت 250 درجه در این حوالی حباب لامپ را باریک و دراز به شکل لوله می سازند .
تولید نور در اثر عبور جریان برق در گاز ها ( تخلیه الکتریکی در گاز ها )
گاز ها در حالت عادی هادی الکتریسته نمی باشند . یک روش برای تحریک اتم های گاز و تولید نور عبور دادن الکترون های پر انرژی از داخل گاز می باشد . که در برخورد با اتم های خنثی گاز سبب تحریک ان ها می شود مقداری گاز را در داخل لوله بسته با سه الکترود و دو انتها در نظر می گیرند . با عبور دادن جریان برق از داخل فیلاما ن f انرا گرم می کنیم . که در نتیجه الکترون ساطع میکند الکترون ساطع شده به طرف شبکه G که نسبت به F دارای ولتاژمثبت تری است. کشیده میشود و کسب انرژی حرکتی میکند .
این الکترون ها فاصله بین آند و شبکه را با سرعت ثابت طی میکنند و به اتم های خنثی گاز برخورد میکنند. اگر ولتاژ کم باشد سرعت الکترون ها کم می باشد و در بر خورد با اتم های گاز انرژی کافی برای تحریک اتم های گاز را دارد و نور در طول موج های معینی از گاز ساطع میشود. اگر ولتاژ را بیشتر افزایش دهیم نور در طول موجهای بیشتری ساطع میشود. افزایش بیشتر ولتاژ باعث یونیزه شدن گاز یعنی ازاد شدن الکترون های مدار خارجی اتم ها میشود و نور در طول موج های متعددی تولید میکند .
در لامپ های عملی شبکه را حذف می کنند و تنها از دو الکترود استفاده میشود . در نوعی دیگر از لامپ های تخلیه در گاز که لامپ با کاتد گرم نامیده می شود کاتد در اثر گرم شدن الکترون ساطع می کند و بلا خره به یونیزه شدن گاز می انجامد . در لامپ های تخلیه با کاتد سرد کاتدی که الکترون ساطع کند وجود ندارد و از ولتاژ زیاد برای برقرار کرد ن جرقه و یونیزه سازی استفاده میشود .
پس خلاصه می شود:
در لامپ های تخلیه الکتریکی در گاز و گاز داخل لوله ای به ترتیب یونیزه میشود و ولتاژ بین دو الکترود که در انتهای دو الکترود قرار دارد جریانی در لوله برقرار میکند الکترون ها در عبور از اختلاف پتانسیل. انرژی حرکتی به دست می آورند که در برخورد با اتم های دیگر سبب تحریک و تولید نور میشود. طیف تشعشعی تابع نوع گاز – فشار و حرارت آن و شرایط الکتریکی آن می باشد. گاز هایی که تا کنون به کار رفته است عبارت اند از:
بخار جیوه – بخار سدیم – کادیم- نئون و گاز کربنیک -
لامپ های تخلیه در گاز را نمیتوان بطور مستقیم از منبع تغذیه کرد . دلیل این امر این است که با افزایش یونیزاسیون مقاومت الکتریکی لامپ کاهش پیدا میکند که موجب افزایش بیشتر جریان میشود. اگر از لامپ به گونه ای محافظت شود لامپ در مدت کمتر از یک ثانیه خواهد سوخت .وسایلی که بدین منظور استفاده میشود یک مقاومت یا امپدانس سری شده است که به نام چوک یا بالاست معروف می باشد.
برای لامپ های تخلیه در گاز که با جریان مستقیم کار میکنند باید از مقاومت استفاده شود که ضایعاتی همراه دارد . برای جریان متناوب از خود القا(سلف) استفاده میشود که ضایعات توان کمتری را دارا می باشد.
منبع :ir-e.blogfa.com
اصول عملکرد لامپ مهتابی
امروزه روشنایی بسیاری از مکان ها توسط لامپ های فلئورسان صورت می گیرد. لزوم آشنایی با اتفاقات درون آن برای یک دانشجوی رشته ی برق بر کسی پوشیده نیست؛ در پایان این مقاله دلیل داغ نشدن این لامپ ها نسبت به نوع نئونی را خواهید دانست. همچنین دلیل تاثیر بیشتر این لامپ ها نسبت به لامپ های نئونی را خواهید یافت. درباره ی ارتباط تکنولوژی های به کار رفته در انواع دیگر لامپ ها با لامپ فلئورسان نیز می نویسم.
نور:
برای یادآوری بد نیست درباره ی نور بنویسم. نور نوعی از انرژی است که می تواند از یک اتم خارج شود. این ازتعداد زیادی ذره های کوچک مثل بسته هایی که دارای انرژی و اندازه حرکت هستند ولی جرمی ندارند. این ذرات فوتون های نوری نام دارند و واحد های اساسی نور هستند
اتم ها وفتی فوتون آزاد می کند که الکترون های آن ها برانگیخته شود. الکترون ها ترازهای انرژی متفاوتی دارند که به چند عامل وابسته است از جمله سرعت آن ها و فاصله ی آن ها از هسته. الکترون های با ترازهای متفاوت انرژی اوربیتال های مختلفی را اشغال می کنند. به طور کلی الکترون با انرژی بالاتر در اوربیتال دورتری نسبت به هسته قرار دارد.
وقتی اتمی انرژی بگیرد یا از دست بدهد، این با تغییر سرعت آن دیده می شود. دریافت انرژی (گرما برای مثال) ممکن است باعث شود به طور لحظه ای آن را به یک اوربیتال بالاتر (دورتر از هسته) ببرد. الکترون فقط برای کسری از ثانیه در اوربیتال بالاتر باقی می ماند و به اوربیتال اصلی خودش بر می گردد. البته با برگشت خود انرژی دریافتی را به صورت فوتون آزاد می کند که در برخی موارد فوتون نوری است.
طول موج نور گسیل شده به مقدار انرژی خارج شده بستگی دارد که این هم به مکان قرارگیری الکترون وابسته است. در نتیجه انواع گوناگون اتم ها فوتون های نوری متفاوتی را آزاد می کنند. به عبارت دیگر رنگ نور با نوع اتم برانگیخته شده مشخص می شود.
این مکانیزم اساسی کاری اکثر منابع نوری است.تفاوت اصلی این منابع در فرآیند برانگیختن اتم هاست. در یک منبع نور نئونی مثل لامپ های حبابی یا لامپ گازی اتم ها با گرما تحریک می شوند؛ در light stick با واکنش شیمیایی این کار انجام می پذیرد. در لامپ های فلئورسان از یکی از خلاقانه ترین سیستم ها در تحریک اتم ها استفاده می شود..
داخل لامپ ها:
المان اصلی لامپ فلئورسان یک لوله ی شیشه ای کاملا درز بندی شده است. این لوله حاوی مقدار اندکی جیوه و یک گاز نجیب (معمولا آرگون) است که در فشار خیلی کمی نگه داشته شده اند. با پودر فسفر داخل این لامپ را پوشانده اند. دارای دو الکترود است که در انتهای لامپ قرار دارند و به مدار الکتریکی متصل می شوند. تغذیه ی مدار الکتریکی آن ،که در ادامه بیشتر از آن خواهم گفت، با یک منبع تغذیه متناوب است.
وقتی لامپ را روشن می کنید، جریان از طریق مدار الکتریکی به داخل الکترودها شارش می کند. یک ولتاژ قابل توجهی دو سر الکترودها ایجاد شده لذا الکترون ها از یک انتها به طرف دیگر ( در داخل گاز) می روند. این انرژی مقداری از جیوه را از حالت مایع به گازی تبدیل می کند. هنگام حرکت الکترون ها و اتم های باردار داخل لامپ، تعدادی با اتم های گازی جیوه برخورد می کنند. این برخورد اتم ها را برانگیخته می کند و الکترون ها را به تراز انرژی بالاتر می برد و همانگونه که در ابتدا گفته شد با بازگشت الکترون ها به اوربیتال اصلی, فوتون های نوری از خود آزاد می کنند.
گفتیم که طول موج فوتون گسیلی به نوع قرارگیری اتم بستگی دارد. الکترون های اتم جیوه به گونه ای قرار گرفته اند که بیشتر فوتون هایی با طول موج در رنج ماورای بنفش آزاد می کنند. این نور مرئی نیست، پس باید به نور مرئی تبدیل شود.
فلسفه ی وجود لایه ی فسفری داخل لامپ اینجا مشخص می شود. الکترون های فسفر هنگام قرار گرفتن در معرض فوتون های گسیلی از الکترون های اتم جیوه به اوربیتال بالاتر رفته و هنگام بازگشت فوتون نوری مرئی (سفید) آزاد می کنند. البته تمام انرژی دریافتی از فوتون های آزاد شده از اتم جیوه به صورت نور آزاد نمی شود بلکه مقداری از آن در برخورد با لایه ی فسفری به صورت گرما هدر می رود. کارخانه ها نور لامپ را با انتخاب ترکیبات مختلف فسفر تغییر می دهند.
لامپ های نئونی مرسوم نیز مقدار قابل توجهی نور ماورای بنفش ساطع می کنند ولی آن ها آن را به نور مرئی تبدیل نمی کنند. لذا مقدار زیادی از انرژی بدون آنکه نقشی در روشنایی داشته باشد هدر می رود. لامپ فلئورسان نور ماورای بنفش خود را به کار می گیرد و موثرتر است. لامپ های نئونی انرژی بیشتری نیز نسبت به لامپ های فلئورسان به صورت گرما تلف می کنند. روی هم رفته یک لامپ فلئورسان 4 تا 6 برابر موثرتر از لامپ نئونی است.با این حال مردم در خانه هاشان از لامپ های نئونی استفاده می کنند چون نور ملایم تری ایجاد می کند. نوری با قرمزی بیشتر و آبی کمتر.
گفتیم تمام سیستم لامپ فلئورسان به جریان شارش شده داخل لامپ بستگی دارد. در قسمت بعدی خواهیم دید که لامپ فلئورسان چه چیزهایی برای تولید آن نیاز دارد.
آماده سازی گاز!:
جریانی که تا به حال صحبت آن بود از مدیومی گازی می گذرد و هادی های گازی با هادی های جامد در برخی موارد تفاوت دارند. در هادی جامد حامل های جریان الکترون ها هستند در حالی که در نوع گازی علاوه بر الکترون های آزاد، یون ها نیز در هدایت الکتریکی نقش دارند. برای ایجاد جریان در لامپ فلئورسان به دو چیز نیاز داریم:
1- الکترون های آزاد و یون ها
2- اختلاف پتانسیل بین دو سر لامپ
به طور کلی مقدار اندکی الکترون آزاد و یون در گاز وجود دارند زیرا اتم ها به طور طبیعی خنثی هستند. بنابراین گذراندن جریان از اغلب گازها دشوار است. پس اولین چیزی که باید تولید شود حامل جریان در دو الکترود است.
روشن کردن آن:
در طراحی کلاسیک لامپ فلئورسان از یک استارتر برای روشن سازی لامپ استفاده می شود. می توانید در دیاگرام پایینی ببینید این سیستم چگونه کار میکند.
هنگامی که لامپ را روشن کنیم جریان از طریق مدار بایپس داخل الکترودها شارش می کند. این الکترودها رشته های (فیلامان های) ساده ای هستند که می توانید در لامپ نئونی ببینید. با عبور جریان فیلامان ها داغ شده و الکترون ها را از سطح آهنی خود رها کرده و به داخل لامپ می فرستد که گاز را نیز یونیزه می کند.
حال ببینیم در استارتر چه می گذرد. استارتر مرسوم یک لامپ تخلیه ای کوچک است که از نئون یا گاز دیگری تشکیل شده است. این لامپ دارای دو الکترود است که روبروی هم قرار دارند. وقتی در آغاز ولتاژ دو سر آن بیفتد قوص الکتریکی ایجاد شده مسیر جریان ایجاد می شود. این قوص به شکلی همانی است که در مقیاس بزرگ تر باعث روشن شدن لامپ فلئورسان می شود.
از الکترودها ورقه ای از نوع بی متال است و هنگام گرم شدن خم می شود. آن مقدار گرمای ایجاد شده از جرقه کافیست تا این الکترود با الکترود دیگر تماس برقرار کند. لذا دیگر جرقه ای ایجاد نشده و این باعث سرد شدن نوار بی متال شده و اتصال دو کنتاکت قطع می شود.
هنگامی که مدار باز می شود فیلامان گاز داخل لامپ را یونیزه کرده و مدیومی، هادی الکتریسیته ایجاد کرده است.لامپ تنها به یک ضربه ی ولتاژ بین الکترودها نیاز دارد تا یک قوس الکتریکی ایجاد کند. این ضربه توسط بالاست (چوک)، ترانسفورمری که در مدار قرار دارد، زده می شود.
وقتی جریان از مدار بایپس می گذرد، میدان مغناطیسی را در داخل چوک ایجاد می کند. این میدان توسط جریان در حال شارش حفظ می شود. باز شدن سوئیج استارت باعث قطع شدن جریان داخل چوک می شود انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی به صورت ولتاژ بزرگی دو سر چوک آزاد می شود که میزان اختلاف ولتاژ لازم را برای تشکیل قوس الکتریکی درون لامپ فلئورسان را فراهم می کند و از این به بعد به جای عبور جریان از مدار بایپس، از داخل لامپ فلئورسان خواهد گذشت. این باعث حرکت الکترون های آزاد و برخورد آن ها با اتم ها و تشکیل فضایی از یون ها و الکترون های آزاد می شود (پلاسما). با برخورد الکترون ها با فیلامان ها، آن دو گرم باقی مانده و به گسیل الکترون به داخل پلاسما ادامه می دهند.
تنها مشکل این نوع لامپ ها این است که برای روشن شدن چند ثانیه زمان لازم دارند. امروزه اغلب لامپ های فلئورسان به گونه ای طراحی می شوند که مینیمم زمان را برای روشن شدن بگیرند. در قسمت بعدی در باره ی این خواهم نوشت.
عملکرد سریع
امروز، طراحی لامپ های فلورسان به گونه ای است که زمان روشن شدن آن ها سریع باشد. این طراحی دارای اصولی مانند همان لامپ فلورسان دارای استارتر قدیمی است، ولی این دارای سوئیچ استارتر نیست و به جای آن بالاست لامپ، جریان را داخل دو الکترود به طور ثابت برقرار می کند. این شارش جریان به گونه ای تنظیم شده که بین دو الکترود اختلاف ولتاژ ایجاد می کند.
وقتی لامپ فلورسان روشن می شود، هر دو فیلامان به سرعت داغ می شوند و شروع به گسیل الکترون ها می کنند که گاز درون لامپ را یونیزه می کند. وقتی که گاز یونیزه شد اختلاف ولتاژ بین الکترودها یک قوس الکتریکی ایجاد می کند. ذرات شارش کننده باردار (قرمز) اتم های جیوه (نقره ای) را تحریک کرده، فرآیند روشن شدن را آغاز میکنند.
یک روش جایگزین که در استارت لحظه ای لامپ های فلورسان اعمال ولتاژ بسیار بالای اولیه به الکترودها است. این ولتاژ به علت فزونی الکترون های روی سطح فیلامان (گرادیان ولتاژ بالا) یک تخلیه ی هاله ای (کرونا) را بوجود آورده و باعث یونیزاسیون گاز شده و به علت اختلاف ولتاژ بالا ،تقریبا به طور لحظه ای، باعث ایجاد جرقه بین الکترود ها می شود.
بدون توجه به آنکه چگونه مکانیزم استارت تنظیم شده است نتیجه یکسان است: شارشی از جریان الکتریکی درون گاز یونیزه شده. این نوع از تخلیه ی گازی یک مشکل غریب کیفی نیز دارد: اگر جریان با دقت کنترل نشود، می تواند پیوسته زیاد شده و باعث منفجر شدن لامپ گردد. در قسمت بعدی در باره ی این مطلب روشن می شویم و می بینیم چگونه یک لامپ فلورسان به راحتی کار می کند.
چوک (بالاست) تنظیم
چوک لامپ فلورسان برای کنترل این به کار می رود. این نوع ساده ی چوک را به طور کلی چوک مغناطیسی می نامند که رفتاری شبیه یک سلف دارد. سلف (القاگر) به طور کلی از یک کلاف سیم که می تواند روی یک فلز پیچانده شده باشد تشکیل شده است. می دانید که عبور جریان از یک سیم میدان مغناطیسی ایجاد می کند و قرار دادن سیم ها به طور حلقه های هم مرکز این میدان را تقویت می کند.
این نوع میدان نه تنها روی اطراف حلقه، بلکه روی خود حلقه نیز اثر می گذارد. افزایش جریان حلقه افزایش میدان را در پی دارد که باعث ایجاد ولتاژی دو سر حلقه می شود که با این افزایش مخالفت می کند. یعنی در جهتی که جریان بر عکس جریان فعلی باشد. به طور مختصر یک سلف در مدار با تعییرات جریان در خود مخالفت می کند. عناصر ترانسفورمر در چوک مغناطیسی اینگونه جریان را در لامپ فلورسان تنظیم می کنند.
یک بالاست تنها می تواند سرعت تغییرات جریان را کم کند. نمی تواند آن را متوقف کند. ولی به دلیل این که جریان ما متناوب است مدام در حال عکس شدن است و بالاست تنها جلوی جریان افزایش شونده را برای زمان کوتاه و در جهت مشخص می گیرد.
در طراحی بالاست های مدرن از الکترونیک پیشرفته برای تنظیم دقیق جریان عبوری از مدار الکتریکی استفاده شده است. وقتی با فرکانس بالاتری کار می کنند شما متوجه فلیکر یا صدای وز وز از یک بالاست الکترونیکی نمی شوید. لامپ های مختلف به طراحی بالاست ویژه ی خود نیاز دارند تا سطح ولتاژ و جریان مشخصی را بسته یه طرح های متفاوت لامپ، ایجاد کنند.
لامپ های فلورسان در تمامی شکل ها و رنگ ها موجود هستند که تمامی آن ها طبق اصلی یکسان کار می کنند: جریان الکتریکی اتم های جیوه را تحریک میکند، که باعث آزاد کردن فوتون های ماورای بنفش می شود. این فوتون ها اتم های فسفر را تحریک کرده تا نور سفید رنگی منتشر کنند.
منبع:www.howstuffworks.com
گذار جهان از لامپ های رشته ای به لامپ های فلورسنت فشرده می تواند 270 نیروگاه زغال سنگی را تعطیل کند. در تاریخ 20 فوریه 2007 استرالیا اعلام کرد که تا سال 2010 فروش لامپ های نوری نا کارآمد رشته ای را از رده خارج و لامپ های فلورسنت فشرده را که بهره وری بسیار بالایی دارد و مصرف برق آن یک چهارم لامپ های رشته ای است جایگزین آن خواهد کرد. اگر تمام جهان برای کاهش وسیع انتشار کربن در این گام ساده به استرالیا بپیوندد، کاهش مصرف برق جهان تعطیلی بیش از 270 نیروگاه برق زغال سوز را به دنبال خواهد داشت. تعویض این لامپ در ایالات متحد درب بیش از 80 نیروگاه زغال سوز را تخته خواهد کرد. خبر خوش این که تغییر جهت به سمت لامپ های کارا اکنون پیوسته با مقبولیت اجتماعی روبرو می شود. در 25 آوریل 2007 درست دوماه بعد از اعلام استرالیا، دولت کانادا نیزاعلام کرد که تا سال 2012 فروش لامپ های رشته ای را از رده خارج می کند. افزایش نگرانی از تغییر آب و هوا، جنبش تعویض لامپ ها را تقویت می کند. اواسط ماه مارس، ائتلاف گروه های زیست محیطی ایالات متحد ـ از جمله نچرال ریزروس دیفنس کانسیل ، الاینس تو سیو انرژی ، امریکن کوآلیشن فور اَن انرژی افیشنت اکونومی و ارت دی نت ورک ـ به همراه شرکت فیلیپس پیشنهادی را مطرح کردند که بر اساس آن می بایست تمام لامپ های کشور ،که تعداد آن ها 4 میلیارد برآورد می شود، تا سال 2016 به لامپ های جدید تبدیل شود.
در کالیفرنیا که پرجمعیت ترین ایالت آمریکاست، لوید لوین نماینده مجلس ایالتی پیشنهاد می کند که در ایالت او فروش لامپ های رشته ای تا سال 2012، یعنی 4 سال زودتر از پیشنهاد اتحادیه فوق، متوقف شود. لوین لایحه پیشنهادی خود را لایحه "چند نفر قانونگذار باید تلاش کنند تا لایحه مربوط به لامپ تغییر کند" می نامد . در ساحل شرقی، مجلس نیوجرسی در صدد است تا به عنوان بخشی از تلاش گسترده تر این ایالت برای پیشبرد گذار به سوی لامپ های کارآتر، عنقریب تمامی ساختمان های دولتی ایالت را ملزم کند که کلیه لامپ های رشته ای خود را تا سال 2012 با لامپ های فلورسنت فشرده تعویض کنند.
اتحادیه اروپا که هم اکنون 27 کشور را شامل می شود در ماه مارس 2007 اعلام کرد که قصد دارد تا سال 2020 میزان انتشار کربن خود را 20 درصد کاهش دهد. با تعویض لامپ های رشته ای با لامپ های فلورسنت فشرده بخشی از این کاهش حاصل می شود. در انگلستان گروهی غیردولتی به نام بن دِ بالب از اوایل سال 2006 تا کنون فعالانه خواستار ممنوعیت لامپ های رشته ای شده است.کمی آن طرف تر در سمت شرق، مسکو پیوسته ساکنان خود را به انتخاب لامپ های فلورسنت تشویق می کند. در نیوزیلند، آقای دیوید پارکر وزیر تغییر اقلیم اعلام کرده است که کشورش تدابیری مشابه آن چه که استرالیا اتخاذ کرده در پیش خواهد گرفت.
در ماه آوریل، گرین پیس (صلح سبز) دولت هند را تشویق کرد تا به منظور کاهش انتشار کربن استفاده از لامپ های رشته ای را ممنوع کند. از آنجا که تقریبا 640 میلیون از 650 میلیون لامپی که هرساله در این اقتصاد سریع الرشد به فروش می رسد از نوع رشته ای است، قابلیت کاهش انتشار کربن، کاهش آلودگی هوا و صرفه جویی پول مصرف کنندگان در آن بسیار بالاست.
در سطح صنعت، شرکت فیلیپس که بزرگ ترین تولید کننده وسایل روشنایی جهان است، طرح هایی را برای قطع فروش لامپ های رشته ای در اروپا و ایالات متحد تا سال 2016 ارائه داده است. در سطح وسیع تر، فدراسیون شرکت های تولید کننده لامپ اروپا (اتحادیه تجاری تولید کنندگان لامپ) پیوسته از ارتقاء استانداردهای بهره وری نوری اتحادیه اروپا پشتیبانی می کند که این خود موجب می شود لامپ های رشته ای از رده خارج شوند.
در سطح تجاری، وال ـ مارت که بزرگ ترین خرده فروش جهان است، در نوامبر 2006 اعلام کرد که قصد دارد با اجرای برنامه بازاریابی جدید خود فروش لامپ های فلورسنت را تا پایان سال 2007 به 100 میلیون افزایش دهد و فروش سالانه خود را دو برابر کند. کاریز که بزرگ ترین شرکت زنجیره ای خرده فروشی وسایل برقی بریتانیا است، اعلام کرده است که دیگر فروش لامپ های رشته ای را ادامه نخواهد داد.
تعویض لامپ ها ساده ترین راه برای تحقق دستاوردهای سریع و عظیم در بهره وری انرژی است. در مطالعه ای که برای دولت ایالات متحد انجام شده، برآورد شده است که اگر انرژی صرفه جویی شده در طول مدت مصرف یک لامپ فلورسنت فشرده 24 وات را به بنزین تبدیل کنیم ، میزان آن برای حرکت تویوتای پریوس از نیویورک تا سان فرانسیسکو کفایت می کند. در حالی که از رده خارج کردن لامپ های رشته ای ناکارآمد در سراسر جهان مصرف برق جهان را بیش از سه درصد کاهش خواهد داد، افزایش کارآیی روشنایی خیابان ها و تعویض لامپ های فلورسنت قدیمی با لامپ های جدید و کارآتر، این کاهش د رمصرف انرژی را 2 برابر می کند.
با وجودی که لامپ های فلورسنت فشرده و بسیار کارآ قریب یک نسل است که در بازار وجود دارد تا همین اواخر در حاشیه بود و فقط مصرف کنندگان طرفدار محیط زیست از آن ها استفاده می کردند و معمولا در فروشگاه های ابزار آلات به فروش می رسید نه در سوپر مارکت ها. یکی از دلایلی که مصرف کنندگان به استفاده از این لامپ ها تمایلی نداشتند این بود که قیمت لامپ های جدید پنج برابر لامپ های رشته ای بود. فقط مصرف کنندگان مطلع تر می دانستند که هر لامپ فلورسنت فشرده فقط یک چهارم لامپ های رشته ای برق مصرف می کند، ده برابر بیش تر از آنها عمر می کند و براحتی در طول مدت عمر خود 50 دلار صرفه جویی ایجاد می کند.
یکی از مضرات لامپ های فلورسنت فشرده این است که هر لامپ محتوی میزان کمی جیوه است که تقریبا یک پنجم جیوه ای است که در باتری ساعت وجود دارد. این جیوه فقط معادل درصد کمی از جیوه ای است که احتراق زغال سنگ اضافی لازم برای تامین برق لامپ های رشته ای آزاد می کند. جیوه ای که نیروگاه های برق زغال سوز آزاد می کند دلیل عمده ای است که نشان می دهد چرا 44 ایالت از 50 ایالت کشور آمریکا توصیه نامه هایی را در مورد میزان ورود جیوه به بدن منتشر و مصرف ماهی نهرها و دریاچه های آب شیرین را محدود کرده اند . به رغم این توصیه ها لامپ های فلورسنت فشرده کهنه، باتری های ساعت، و دیگر وسایلی که محتوی جیوه هستند می باید بطرز صحیحی بازیافت شوند. خوشبختانه این کار امکان پذیر است ، در حالی که جیوه ای که از دودکش های نیروگاه های زغال سنگی خارج می شود، حومه شهر را می پوشاند و سرانجام ازمنابع آب و غذا سر در می آورد.
از آنجا که هر لامپ فلورسنت فشرده استاندارد (13 وات) در طول مدت عمر خود مصرف زغال سنگ را بیش از 95 کیلو گرم کاهش می دهد، گذار به سوی لامپ های فوق العاده کارآ هزینه برق ماهیانه و میزان انتشار کربن را بشدت کاهش می دهد. هم چنین چنین گذاری آلودگی هوا را نیز بطور معتنابهی کاهش می دهد و لذا کاربرد آن برای اقتصادهای سریع الرشدی که گرفتار هوای بد هستند، مانند چین و هند، جذاب است.
در ایالات متحد وب سایت مبتکری به نام www.18seconds.org (که این نام از میزان زمانی که برای تعویض یک لامپ لازم است، گرفته شده است) ، شمارشگری را تعبیه نموده که از ابتدای ژانویه 2007 هر لامپ فلورسنت فشرده ای را که در سرتاسر کشور فروش می رود ، نشان می دهد. این شمارشگر تا اوایل ماه می فروش قریب به 37 میلیون لامپ را نشان می دهد که حاصل آن کاهش انتشار کربن به میزانی است که معادل خارج کردن 260000 ماشین از جاده ها است. به علاوه این سایت که یاهو و نیلسون حمایت مالی از آن را بر عهده گرفته اند ، اطلاعاتی را نیز در مورد این که در اثر این مقدار فروش چند دلار پول ذخیره می شود و چه میزان از مصرف زغال سنگ کاسته می شود ، فراهم آورده است. در این سایت اطلاعات مربوط به هر ایالت بطور جداگانه آمده و بدین وسیله راهی مطلوب برای به نمایش گذاشتن پیشرفت هر منطقه در تعویض لامپ های رشته ای فراهم آورده است.
البته جا دارد که هر یک از ما اگر هنوز این کار را نکرده ایم در خانه های خود به لامپ های فلورسنت فشرده روی آوریم. اما چیزی که خیلی اهمیت دارد آن است که با نمایندگان منتخب خود در شهر، استان ، و در سطح ایالتی یا ملی تماس حاصل کرده و از آنها بخواهیم تا برای بالا بردن استانداردهای بهره وری نوری قانون های لازم را وضع و در حقیقت لامپ های رشته ای ناکارآمد را از رده خارج کنند. کم تر روشی می تواند انتشار کربن را سریع تر از این گام ساده کاهش دهد.
در جهانی که تقریبا هر روزه با شواهد جدیدی از گرم شدن جهان و عواقب بد آن روبروست، می باید در مبارزه برای کاهش انتشار کربن و تثبیت آب و هوا پیروزی قاطع و سریعی به دست آوریم. اگر بتوانیم راهی سریع برای از رده خارج کردن لامپ های رشته ای طراحی کنیم، به چنین موفقیتی دست خواهیم یافت و زمینه برای جهشی بزرگ تر در جهت تثبیت آب و هوا فراهم خواهد شد.
نویسنده: لستر براون رئیس موسسه ارت پالیسی و نویسنده کتاب " پلان ب 2 : نجات سیاره ای تحت تنش و تمدنی که به خطر افتاده" می باشد.
نظرات ()