کاربرد روشنایی و نور

استفاده و کاربرد نور نمی­تواند تاکید بیش از حد شود. منابع طبیعی نور ما  اشعه­ های الکترومغناطیس است که از طریق نور خورشید به ما می­رسد. بدون این اشعه، حیاتی در این سیاره باقی نخواهد ماند.

اشعه­ ماورای بنفش که از خورشید به ما می­رسد، توسط گیاهان سبز جذب می­شود. آنها از این استفاده می­کنند تا غذایشان را تولید کنند که ما از آن مصرف می­کنیم. در عصر سنگ، انسان­ها آتش روشن می­کردند تا دیدشان در شب بیشتر شود. با گذشت تدریجی زمان، انسان شروع به متحیر ساختن پیکره­ دانش و همزمان با کشفیات جدید کرد.

انسان به زودی با خود فکر کرد که چگونه نور را به صورت غیر طبیعی تولید کند. اختراعات ایجاد شد و هنوز هم در حال پیشرفت است. از میان المان­های منتشر کننده­ نور که انرژی زیادی مصرف می­کنند، پراکنده و اسراف شدن آن به صورت حرارت بیشترین آن است در حالیکه یک کسر کوچک از آن به نور تبدیل می­شد و در وسایل مدرن منتشر کننده­ نور که انرژی کمتری مصرف می­کنند و حرارت کمتری تولید می­کنند و کارآمدی بیشتری هم دارند. توماس ادیسون یک کار خیلی خوب انجام داد و برای اختراع فلوئروسنت Bob ، اعتبار زیادی به او بخشیده شد.

تولید انرژی نورایی از برق چگونه است؟ قبل از اینکه راجع به آن صحبت کنیم، بیایید چند چیز کوچک را بررسی کنیم تا درک بهتری داشته باشیم.

حرارت از  روشنایی الکتریکی

الکتریسیته حرارت تولید می­کند. حرارت تولید شده از جاری شدن جریان الکتریکی از طریق یک رسانا که شامل ناخالصی­ هایی که در مقابل جریان مقاومت می­کند، می­شود. حرکت آزاد الکترون بین اتم­ها در یک شبکه در طول سیم رسانا حرارت را تشکیل می­دهد.

در طول حرکت، الکترون­ها بهم و به اتم­ها برخورد می­کنند، در نتیجه در این روند حرارت تولید می­شود. مقاومت یک سیم رسانا همچنین فاکتوری است که باعث ایجاد حرارت در آن می­شود. بگذارید حرارت تولید شده در رسانا را با H نمایش دهیم.

این با مقاومت R در رسانا و با زمان حرکت جریان در طی رسانا و همچنین با مربع جریان در تناسب است. پس اگر ثابت K از این تناسب ۱ باشد داریم:

H=I²RT

تاثیر حرارت در روشنایی الکتریکی

وقتی جریان زیادی از یک رسانا عبور ­کند، نتیجه­ آن یک تولید حرارت بالاست. برخورد الکترون­ها به تناوب اتفاق می­افتد و باعث یک افزایش در انرژی داخلی اتم­ها می­شود و به تبع آن باعث لرزش الکترون­ها بعلت انرژی حرارتی ایجادشده می­شود.در دمای بالا بعضی از سیم­ها تحریک می­شوند.

همه­ انرژی الکتریکی به حرارت تبدیل می­شود. در جریان و دمای پایین، سیم رسانا به علت نبود انرژی کافی برای تحریک الکترون­ها به پرش از یک سطح انرژی به سطح بالاتر که باعث تولید نور در این روند می­شود، تحریک نمی­شود.

روشنایی از الکتریسیته

از بحث بالا، ما می­توانیم بگوییم که الکتریسیته می­تواند به انرژی نورایی تبدیل شود. وقتی ما کلید خانه را روشن می­کنیم، نور منتشر می­شود bob الکتریکی انرژی الکتریکی را به انرژی نورایی تبدیل می­کنند.

نور از تاثیر حرارتی الکتریسیته ناشی می­شود. وسایلی که الکتریسیته را به نور تبدیل می­کنند مدت­ها پیش کشف شده اند و از آن زمان­ها تا الان پیشرفت کرده ­اند. وسایل اولیه کارآمدی خیلی پایینی داشتند و انرژی زیادی هم مصرف می­کردند.

جنبه­ منفی وسایل اولیه این بود که انرژی زیادی مصرف می­کردند و فقط بخش کوچکی از آن تبدیل به نور می­شد. امروزه باب­های الکتریکی وجود دارند که کارآمدی بالاتری نسبت به این وسایل اولیه دارند. انرژی کمتری مصرف می­کنند و اکثر آن را به نور تبدیل می­کنند.

اینجا بعضی از المان­هایی که الکتریسیته را به نور تبدیل می­کنند را می­بینیم و با شکل کار آنها آشنا می­شویم:

لامپ فیلامان

یک لامپ فیلامان حرارت سفید تابش می­کند.در دمای بالا بخشی از انرژی الکتریکی به نور تبدیل می­شود در حالیکه بقیه به حرارت تبدیل می­شود. در لامپ فیلامان ، فیلامان تنگستن در یک شیشه محصور می­شود. لامپ­های اولیه از کربن به عنوان فیلامان استفاده می­کردند که دمای ذوب بالایی داشت.

لامپ تنگستن اورجینال یک مکش درون پوشش داشت که از اکسیده شدن تنگستن در دمای بالا جلوگیری می­کرد. لامپ­های مدرن به علت پر شدن با آرگون از تبخیر شدن در امان هستند. لامپ کوارتزید از جریان بالا نور تولید می­کند.

پوشش از کوارتز ساخته می­شود که در مقابل دمای بالا بدون ذوب شدن مقاومت می­کند. لامپ فیلامان تنگستن تنها ۷ درصد انرژی دریافتی را به نور تبدیل می­کند و بقیه تبدیل به حرارت می­شود.

لامپ دشارژ

لامپ دشارژ با بخار سدیم، گاز نئون، بخار جیوه و غیره است. بخار سدیم و جیوه نور زرد می­دهند و در روشن سازی خیابان استفاده می­شوند. دشارژ الکتریکی از طریق گازها عبور می­کند.

وقتی که گازها انرژی را جذب می­کنند ،برانگیخته می­شوند .اتم­ها نور را در منطقه­ قرمز و در زمان برانگیختگی ساتع می­کنند .لامپ­هایی که در زمان روشن کردن سوکت اصلی نمایان می­شود عموما یک لامپ کوچک نئون است.کانال­های دشارژ نئون می­توانند شکل­های مختلفی داشته باشند و همچنین در نمایش تبلیغی استفاده می­شوند.

لامپ فلوئروسنت

لامپ­های فلوئروسنت به شکل گسترده در ادارات، کارخانجات، فروشگاه­ها و غیره استفاده می­شوند چون کارآمدی بالایی دارند. کارآمدی آن تقریبا سه برابر لامپ فیلامان است. تولید حرارت آن پایین است. شما به آسانی می­توانید بگویید که بعد از چند دقیقه روشن ماندن از لامپ می­توانید آن را نگه دارید. این شامل بخار جیوه و آرگون می­شود.

در طی دشارژ، بخاز جیوه نوری با طول موج قابل توجه منتشر می­کند که شامل اشعه­ ماورای بنفش می­شود. سطح داخلی کانال با ماده­ فلوئروسنت پوشانده می­شود تا UV را جذب کند و انرژی جذب شده را در شکل نور مرئی ساتع می­کند.

دیود ساتع کننده­ نور یا لامپهای LED

دیودها نیمه­ رسانا هستند و بعضی از آنها در زمانی که اتمهایشان برانگیخته می­شوند، نور ساتع می­کنند که این به خاطر انرژی الکتریکی ایست که دریافت می­کنند. اندازه­ آنها کوچک است و بعضیشان حتی با قطر ۱mm هستند. اغلب آنها به عنوان لامپ اندیکاتور استفاده می­شوند. طول عمر بالایی دارند و به آسانی شکسته نمی­شوند. شکل­های چراغانی در ماشین حساب جیبی، ساعت­های مچی دیجیتال و ساعت های دیواری دیجیتال اکثرا از LED هستند.

هر دیجیت شامل هفت دیود میله­ای شکل که در یک الگوی مشابه هستند می­شوند تا عدد ۸ را نشان دهند. گروه دیودها روشن می­شوند تا شکلی یا حرفی از الفبا را نشان دهند. مزیت آن این است که در یک زمان خیلی کوتاه روشن می­شوند(نیاز به گرم شدن ندارند) و به سادگی وقتی که از منبع نیرو جدا شوند خاموش می­شوند.

قبض برق خود را کاهش دهید ،از لامپ­های کم مصرف استفاده نمایید . فکر نکنید که با خاموش کردن دیگر لوازم و روشن گذاشتن لامپ، قبض برق پایین می­آید. از لامپ­هایی استفاده کنید که انرژی کمتری مصرف می­کنند مانند فلوئروسنت و اگر لازم شد که از لامپ فیلامان استفاده کنید بعد از استفاده آن را خاموش کنید.

منبع : سایت http://www.electricaltechnology.org/