مصباح فلورسنت

مصابيح فلورية خطية تضيء نفقًا للمشاة
أعلى: مصباحان فلورسنت مدمجان غير مدمجين . أسفل: مصباحان فلورسنت أنبوبيان. كلا النوعين يتطلبان مُحَوِّلًا كهربائيًا في وحدة الإضاءة . يظهر عود ثقاب على اليسار للمقارنة.
مصابيح فلورية مدمجة بأشكال مختلفة مزودة بمقبس E27 وموازن إلكتروني في القاعدة
مصباح F71T12 ثنائي الدبابيس بقدرة 100 واط وقاعدة G13، وهو مصباح نموذجي يُستخدم في أجهزة تسمير البشرة. يشير رمز (Hg) إلى أن هذا المصباح يحتوي على الزئبق . في الولايات المتحدة، يُشترط الآن وضع هذا الرمز على جميع مصابيح الفلورسنت التي تحتوي على الزئبق. [ 1 ]
حامل مصباح على شكل "شاهد قبر" لمصابيح الفلورسنت ثنائية الدبابيس T12 و T8 G13
داخل طرف مصباح التسخين المسبق G13. في هذا المصباح، يُحاط الفتيل بدرع معدني مستطيل الشكل للكاثود ، مما يساعد على تقليل اسوداد طرف المصباح. [ 2 ]

المصباح الفلوري ، أو أنبوب الفلورسنت ، هو مصباح تفريغ غازي يعمل بضغط منخفض باستخدام بخار الزئبق، ويستخدم خاصية الفلورة لإنتاج الضوء المرئي. يُثير التيار الكهربائي في الغاز بخار الزئبق، مما يُنتج أشعة فوق بنفسجية ويجعل طبقة الفوسفور داخل المصباح تتوهج. تُحوّل المصابيح الفلورية الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي بكفاءة أعلى بكثير من المصابيح المتوهجة ، ولكنها أقل كفاءة من معظم مصابيح LED . تبلغ الكفاءة الضوئية النموذجية للمصابيح الفلورية 50-100 لومن لكل واط، أي أضعاف كفاءة مصابيح الإضاءة المتوهجة العادية ذات ناتج الضوء المماثل، والتي تبلغ حوالي 16 لومن/واط.

تُعدّ تركيبات مصابيح الفلورسنت أغلى ثمناً من المصابيح المتوهجة، وذلك لأنها تتطلب، من بين أمور أخرى، مُحَوِّلاً لتنظيم التيار الكهربائي المارّ عبر المصباح، إلا أن التكلفة الأولية تُعوَّض بانخفاض كبير في تكلفة التشغيل. وتُستخدم مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFL)، المصنّعة بنفس أحجام مصابيح الفلورسنت المتوهجة، كبديل موفّر للطاقة في المنازل.

في الولايات المتحدة ، تُصنّف المصابيح الفلورية ضمن النفايات العامة . وتوصي وكالة حماية البيئة الأمريكية بفصل المصابيح الفلورية عن النفايات العامة لإعادة تدويرها أو التخلص منها بطريقة آمنة، وتُلزم بعض السلطات القضائية بإعادة تدويرها. [ 3 ]

تاريخ

الاكتشافات المادية

التألق

لوحظت ظاهرة التفلور في بعض الصخور والمواد الأخرى لمئات السنين قبل فهم طبيعتها. وكان من أوائل من شرحوا هذه الظاهرة العالم الأيرلندي السير جورج ستوكس من جامعة كامبريدج عام 1852، الذي أطلق عليها اسم "التفلور" نسبةً إلى معدن الفلوريت ، وهو معدن تتوهج العديد من عيناتِه بشدة بسبب الشوائب.

أنابيب التصريف

بحلول منتصف القرن التاسع عشر، لاحظ المجربون توهجًا ساطعًا ينبعث من أوعية زجاجية مفرغة جزئيًا يمر عبرها تيار كهربائي . واعتمد التفسير على طبيعة الكهرباء وظواهر الضوء كما طورها العالمان البريطانيان مايكل فاراداي في أربعينيات القرن التاسع عشر وجيمس كلارك ماكسويل في ستينيات القرن التاسع عشر. [ 4 ]

لم يُجرَ الكثير من الأبحاث حول هذه الظاهرة حتى عام 1856، عندما ابتكر صانع الزجاج الألماني هاينريش غايسلر مضخة تفريغ زئبقية ، استطاعت تفريغ أنبوب زجاجي إلى درجة لم تكن ممكنة من قبل. اخترع غايسلر أول مصباح تفريغ غازي، وهو أنبوب غايسلر ، الذي يتكون من أنبوب زجاجي مفرغ جزئيًا مزود بقطب كهربائي معدني في كل طرف. عند تطبيق جهد كهربائي عالٍ بين القطبين، يضيء الجزء الداخلي من الأنبوب بتوهج ناتج عن التفريغ . وبوضع مواد كيميائية مختلفة داخل الأنبوب، أمكن إنتاج ألوان متنوعة، وبيعت أنابيب غايسلر المتقنة الصنع لأغراض الترفيه. لكن الأهم من ذلك، كان إسهامها في البحث العلمي. كان يوليوس بلوكر من أوائل العلماء الذين أجروا تجارب على أنبوب غايسلر ، حيث وصف بشكل منهجي في عام 1858 التأثيرات الضوئية التي تحدث فيه. كما لاحظ ملاحظة مهمة، وهي أن التوهج في الأنبوب يتغير موضعه عند اقترابه من مجال كهرومغناطيسي . لاحظ ألكسندر إدموند بيكريل في عام 1859 أن بعض المواد تُصدر ضوءًا عند وضعها في أنبوب جيسلر. ثم قام بتطبيق طبقات رقيقة من المواد المضيئة على أسطح هذه الأنابيب. وحدثت ظاهرة التألق، لكن الأنابيب كانت غير فعالة وعمرها التشغيلي قصير. [ 5 ]

استمرت الأبحاث التي بدأت بأنبوب غايسلر مع تطور تقنيات التفريغ. وكان أشهرها الأنبوب المفرغ الذي استخدمه ويليام كروكس في أبحاثه العلمية . وقد تم تفريغ هذا الأنبوب بواسطة مضخة تفريغ زئبقية عالية الكفاءة من ابتكار هيرمان سبرينغل . وأدت الأبحاث التي أجراها كروكس وآخرون في نهاية المطاف إلى اكتشاف الإلكترون عام 1897 على يد جيه جيه طومسون ، والأشعة السينية عام 1895 على يد فيلهلم رونتجن . كان أنبوب كروكس ، كما عُرف لاحقًا، يُصدر ضوءًا ضئيلاً نظرًا لشدة الفراغ داخله، مما أدى إلى افتقاره إلى كميات ضئيلة من الغاز اللازمة للتألق المحفز كهربائيًا .

مصابيح التفريغ المبكر

إحدى أوائل مصابيح بخار الزئبق التي اخترعها بيتر كوبر هيويت عام ١٩٠٣. كانت تشبه المصباح الفلوري، لكنها تفتقر إلى الطلاء الفلوري على الأنبوب، وكانت تُصدر ضوءًا أخضر. الجهاز الدائري أسفل المصباح هو المُحَوِّل الكهربائي .

اهتم توماس إديسون لفترة وجيزة بالإضاءة الفلورية لما لها من إمكانات تجارية. فقد اخترع مصباحًا فلوريًا عام 1896 يستخدم طبقة من تنجستات الكالسيوم كمادة فلورية، يتم إثارتها بواسطة الأشعة السينية . ورغم حصوله على براءة اختراع عام 1907، [ 6 ] إلا أنه لم يُطرح في الأسواق. وكما هو الحال مع بعض المحاولات الأخرى لاستخدام أنابيب جيسلر للإضاءة، كان عمره التشغيلي قصيرًا، ونظرًا لنجاح المصباح المتوهج، لم يكن لدى إديسون دافع كبير للبحث عن وسيلة بديلة للإضاءة الكهربائية. أجرى نيكولا تيسلا تجارب مماثلة في تسعينيات القرن التاسع عشر، حيث ابتكر مصابيح فلورية تعمل بتردد عالٍ تُصدر ضوءًا أخضر ساطعًا، ولكن كما هو الحال مع أجهزة إديسون، لم يُحقق أي نجاح تجاري.

ابتكر أحد موظفي إديسون السابقين مصباحًا يعمل بتفريغ الغاز، وحقق نجاحًا تجاريًا نسبيًا. في عام 1895، عرض دانيال مكفارلان مور مصابيح يتراوح طولها بين مترين وثلاثة أمتار (6.6 إلى 9.8 قدم) تستخدم ثاني أكسيد الكربون أو النيتروجين لإصدار ضوء أبيض أو وردي، على التوالي. كانت هذه المصابيح أكثر تعقيدًا بكثير من المصابيح المتوهجة، إذ تطلبت مصدر طاقة عالي الجهد ونظامًا لتنظيم ضغط غاز التعبئة. [ 7 ] 

بيتر كوبر هيويت

اخترع مور صمامًا يتم التحكم فيه كهرومغناطيسيًا للحفاظ على ضغط غاز ثابت داخل الأنبوب، مما أدى إلى إطالة عمر المصباح. [ 8 ] على الرغم من أن مصباح مور كان معقدًا ومكلفًا ويتطلب جهدًا كهربائيًا عاليًا جدًا، إلا أنه كان أكثر كفاءة بكثير من المصابيح المتوهجة، كما أنه كان يُنتج ضوءًا أقرب إلى ضوء النهار الطبيعي من المصابيح المتوهجة المعاصرة. ابتداءً من عام 1904، تم تركيب نظام إضاءة مور في عدد من المتاجر والمكاتب. [ 9 ] ساهم نجاحه في تحفيز شركة جنرال إلكتريك على تحسين المصباح المتوهج، وخاصةً فتيله. وقد أثمرت جهود جنرال إلكتريك باختراع فتيل مصنوع من التنجستن . أدى العمر الطويل والكفاءة المحسّنة للمصابيح المتوهجة إلى إلغاء إحدى المزايا الرئيسية لمصباح مور، لكن جنرال إلكتريك اشترت براءات الاختراع ذات الصلة في عام 1912. كانت هذه البراءات والجهود الابتكارية التي دعمتها ذات قيمة كبيرة عندما بدأت الشركة في إنتاج الإضاءة الفلورية بعد أكثر من عقدين من الزمن.

في نفس الفترة التي كان فيها مور يطور نظام الإضاءة الخاص به، اخترع بيتر كوبر هيويت مصباح بخار الزئبق ، وحصل على براءة اختراع عام 1901 ( US 682692  ). كان مصباح هيويت يتوهج عند مرور تيار كهربائي عبر بخار الزئبق تحت ضغط منخفض. وعلى عكس مصابيح مور، صُنعت مصابيح هيويت بأحجام قياسية وعملت بفولتية منخفضة. تفوق مصباح بخار الزئبق على المصابيح المتوهجة في ذلك الوقت من حيث كفاءة الطاقة ، إلا أن الضوء الأزرق المخضر الذي ينتجه حدّ من استخداماته. ومع ذلك، فقد استُخدم في التصوير الفوتوغرافي وبعض العمليات الصناعية.

استمر تطوير مصابيح بخار الزئبق بوتيرة بطيئة، خاصة في أوروبا. وبحلول أوائل الثلاثينيات، اقتصر استخدامها على الإضاءة واسعة النطاق. استخدم بعضها طلاءات فلورية، ولكن كان استخدامها مقتصراً في المقام الأول على تصحيح الألوان وليس لزيادة شدة الإضاءة. كما سبقت مصابيح بخار الزئبق المصابيح الفلورية في احتوائها على مُحَوِّل كهربائي للحفاظ على تيار ثابت.

لم يكن كوبر هيويت أول من استخدم بخار الزئبق للإضاءة، فقد سبقه في ذلك كل من واي، ورابيف، وآرونز، وباستيان وسالزبوري. وكان لمصباح بخار الزئبق الذي اخترعه كوتش وريتشينسكي في ألمانيا أهمية خاصة . استخدم هذا المصباح لمبة ذات قطر داخلي أصغر وتيارًا أعلى يعمل تحت ضغوط أعلى. ونتيجةً لذلك، عملت اللمبة عند درجة حرارة أعلى، مما استلزم استخدام لمبة كوارتز. ورغم أن ناتج الضوء فيه كان أفضل من مصادر الضوء الأخرى نسبةً إلى استهلاكه للكهرباء، إلا أن الضوء الذي أنتجه كان مشابهًا لضوء مصباح كوبر هيويت في افتقاره للجزء الأحمر من الطيف، مما جعله غير مناسب للإضاءة العادية. ونظرًا لصعوبة إحكام غلق الأقطاب الكهربائية على الكوارتز، كان عمر المصباح قصيرًا. [ 10 ]

مصابيح النيون

استغلت الخطوة التالية في مجال الإضاءة الغازية خصائص النيون المضيئة ، وهو غاز خامل اكتُشف عام 1898 بعزله من الغلاف الجوي. كان النيون يتوهج بلون أحمر ساطع عند استخدامه في أنابيب جيسلر. [ 11 ] وبحلول عام 1910، كان جورج كلود ، وهو فرنسي طور تقنية وأسس مشروعًا تجاريًا ناجحًا لتسييل الهواء، يحصل على كمية كافية من النيون كمنتج ثانوي لدعم صناعة إضاءة النيون. [ 12 ] [ 13 ] وبينما استُخدمت إضاءة النيون في فرنسا حوالي عام 1930 للإضاءة العامة، إلا أنها لم تكن أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من الإضاءة المتوهجة التقليدية. وأصبحت إضاءة أنابيب النيون، التي تشمل أيضًا استخدام غازي الأرجون وبخار الزئبق كغازات بديلة، تُستخدم بشكل أساسي في اللافتات والإعلانات الجذابة. كان لإضاءة النيون دورٌ هام في تطوير الإضاءة الفلورية، إذ تغلب قطب كلود المُحسَّن (الحاصل على براءة اختراع عام ١٩١٥) على ظاهرة "التناثر"، وهي سبب رئيسي لتلف الأقطاب. يحدث التناثر عندما تصطدم الجسيمات المتأينة بالقطب وتقتلع أجزاءً من المعدن. ورغم أن اختراع كلود تطلب أقطابًا ذات مساحة سطحية كبيرة، إلا أنه أثبت إمكانية التغلب على عائق رئيسي أمام الإضاءة الغازية.

كان لتطوير مصباح النيون أهمية بالغة أيضًا بالنسبة للعنصر الأساسي الأخير في المصباح الفلوري، ألا وهو الطلاء الفلوري. [ 14 ] في عام 1926، حصل جاك ريسلر على براءة اختراع فرنسية لتطبيق الطلاءات الفلورية على أنابيب مصابيح النيون. [ 15 ] كان الاستخدام الرئيسي لهذه المصابيح، التي يمكن اعتبارها أول مصابيح فلورية ناجحة تجاريًا، هو الإعلان، وليس الإضاءة العامة. مع ذلك، لم يكن هذا الاستخدام الأول للطلاءات الفلورية؛ فقد سبق أن استخدم بيكريل الفكرة، واستخدم إديسون تنجستات الكالسيوم في مصباحه الذي لم ينجح. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] بُذلت جهود أخرى، لكنها جميعًا عانت من انخفاض الكفاءة ومشاكل تقنية متنوعة. وكان من الأهمية بمكان اختراع "مصباح بخار معدني" منخفض الجهد في عام 1927 على يد فريدريش ماير، وهانز يواكيم سبانر، وإدموند جيرمر ، الذين كانوا يعملون في شركة ألمانية في برلين . تم منح براءة اختراع ألمانية، لكن المصباح لم يدخل حيز الإنتاج التجاري قط.

تسويق المصابيح الفلورية

كانت جميع السمات الرئيسية للإضاءة الفلورية متوفرة في نهاية عشرينيات القرن الماضي. فقد وفرت عقود من الاختراع والتطوير المكونات الأساسية للمصابيح الفلورية: أنابيب زجاجية مصنعة اقتصاديًا، وغازات خاملة لملء الأنابيب، ومحولات كهربائية، وأقطاب كهربائية طويلة الأمد، وبخار الزئبق كمصدر للإضاءة، ووسائل فعالة لإنتاج تفريغ كهربائي موثوق، وطلاءات فلورية يمكن تنشيطها بواسطة الأشعة فوق البنفسجية. في هذه المرحلة، كان التطوير المكثف أكثر أهمية من البحث الأساسي.

في عام ١٩٣٤، قدّم آرثر كومبتون ، الفيزيائي الشهير ومستشار شركة جنرال إلكتريك، تقريرًا إلى قسم المصابيح في الشركة حول تجارب ناجحة أجريت على الإضاءة الفلورية في شركة جنرال إلكتريك المحدودة في بريطانيا العظمى (وهي شركة منفصلة عن جنرال إلكتريك في الولايات المتحدة). وبدافع من هذا التقرير، ومع توفر جميع العناصر الأساسية، قام فريق بقيادة جورج إي. إنمان ببناء نموذج أولي لمصباح فلوري في عام ١٩٣٤ في مختبر الهندسة التابع لشركة جنرال إلكتريك في نيلا بارك (أوهايو). لم يكن هذا العمل سهلاً؛ فكما أشار آرثر أ. برايت، "كان لا بد من إجراء قدر كبير من التجارب على أحجام وأشكال المصابيح، وبنية الكاثود، وضغوط غازي الأرجون وبخار الزئبق، وألوان المساحيق الفلورية، وطرق تثبيتها داخل الأنبوب، وتفاصيل أخرى للمصباح وملحقاته قبل أن يصبح الجهاز الجديد جاهزًا للاستخدام العام." [ ١٩ ]

إضافةً إلى امتلاكها مهندسين وفنيين ومرافق مخصصة لأبحاث وتطوير المصابيح الفلورية، سيطرت شركة جنرال إلكتريك على ما اعتبرته براءات الاختراع الرئيسية التي تغطي الإضاءة الفلورية، بما في ذلك براءات الاختراع الممنوحة في الأصل لهيويت ومور وكوتش. وكان الأهم من ذلك براءة اختراع تغطي قطبًا كهربائيًا لا يتفتت عند ضغوط الغاز التي استُخدمت لاحقًا في المصابيح الفلورية. وقدّم ألبرت دبليو هول، من مختبر أبحاث سكنيكتادي التابع لشركة جنرال إلكتريك ، طلبًا للحصول على براءة اختراع لهذا الاختراع عام 1927، والتي مُنحت له عام 1931. [ 20 ] استخدمت جنرال إلكتريك سيطرتها على براءات الاختراع لمنع منافسة مصابيحها المتوهجة، وربما أخرت طرح الإضاءة الفلورية لمدة 20 عامًا. وفي نهاية المطاف، تطلّب الإنتاج الحربي مصانع تعمل على مدار الساعة بإضاءة اقتصادية، فأصبحت المصابيح الفلورية متاحة.

رغم أن براءة اختراع هول منحت شركة جنرال إلكتريك أساسًا للمطالبة بحقوق قانونية على المصباح الفلوري، إلا أنه بعد أشهر قليلة من بدء إنتاج المصباح، علمت الشركة بطلب براءة اختراع أمريكي قُدِّم عام ١٩٢٧ لمصباح "بخار المعدن" المذكور آنفًا، والذي اخترعه في ألمانيا ماير وسبانر وجيرمر. أشار طلب براءة الاختراع إلى أن المصباح صُمِّم كوسيلة متطورة لإنتاج الأشعة فوق البنفسجية، ولكنه تضمن أيضًا بعض الإشارات إلى الإضاءة الفلورية. واجهت جهود الحصول على براءة اختراع أمريكية تأخيرات عديدة، ولكن في حال منحها، لكانت ستسبب صعوبات جمة لشركة جنرال إلكتريك. في البداية، سعت الشركة إلى منع إصدار براءة الاختراع بالادعاء بأن الأولوية يجب أن تُمنح لأحد موظفيها، ليروي ج. باتولف، الذي ادّعت الشركة أنه اخترع مصباحًا فلوريًا عام ١٩١٩، وأن طلب براءة اختراعه لا يزال قيد النظر. كما قدمت شركة جنرال إلكتريك طلب براءة اختراع عام 1936 باسم إنمان لتغطية "التحسينات" التي أدخلها فريقه. وفي عام 1939، قررت الشركة أن دعوى ماير وسبانر وجيرمر لها بعض الوجاهة، وأن إجراءات الطعن المطولة ليست في مصلحتها على أي حال. ولذلك، تخلت عن دعوى بوتولف ودفعت 180 ألف دولار للاستحواذ على طلب ماير وآخرين، الذي كان مملوكًا آنذاك لشركة تُعرف باسم إلكترونز. وقد مُنحت براءة الاختراع رسميًا في ديسمبر 1939. [ 21 ] هذه البراءة، إلى جانب براءة هول، وضعت جنرال إلكتريك على ما يبدو أرضية قانونية متينة، على الرغم من أنها واجهت سنوات من الطعون القانونية من شركة سيلفانيا إلكتريك برودكتس ، التي ادعت انتهاك براءات اختراع كانت بحوزتها.

على الرغم من أن مسألة براءة الاختراع لم تُحل بشكل كامل لسنوات عديدة، إلا أن قوة شركة جنرال إلكتريك في التصنيع والتسويق منحتها مكانة رائدة في سوق الإضاءة الفلورية الناشئة. بدأت مبيعات "مصابيح لوميلين الفلورية" في عام 1938 عندما طُرحت أربعة أحجام مختلفة من الأنابيب في السوق. استُخدمت هذه المصابيح في تجهيزات الإضاءة التي صنعتها ثلاث شركات رائدة: لايتولير ، وشركة آرتكرافت للإضاءة الفلورية ، وجلوب لايتنج. أُطلقت وحدة التحكم الإلكترونية الفلورية سليملاين للجمهور في عام 1946 من قِبل شركتي وستنجهاوس وجنرال إلكتريك، كما طرحت شركة آرتكرافت للإضاءة الفلورية تجهيزات العرض في صالات العرض في نفس العام. [ 22 ] [ 23 ] خلال العام التالي، روّجت جنرال إلكتريك وويستنجهاوس للمصابيح الجديدة من خلال معارض في معرض نيويورك العالمي ومعرض غولدن غيت الدولي في سان فرانسيسكو. انتشرت أنظمة الإضاءة الفلورية بسرعة خلال الحرب العالمية الثانية مع ازدياد الطلب على الإضاءة نتيجةً لتصنيع المعدات الحربية. بحلول عام 1951، كان يتم إنتاج ضوء أكثر في الولايات المتحدة بواسطة المصابيح الفلورية مقارنة بالمصابيح المتوهجة. [ 24 ]

في السنوات الأولى، استُخدم أورثوسيليكات الزنك بنسب متفاوتة من البريليوم كمادة فسفورية خضراء. وقد حسّنت إضافات صغيرة من تنجستات المغنيسيوم الجزء الأزرق من الطيف، مما أنتج لونًا أبيض مقبولًا. بعد اكتشاف سمية البريليوم ، سادت المواد الفسفورية القائمة على الهالوفوسفات. [ 25 ]

مبادئ التشغيل

تتمثل الآلية الأساسية لتحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء في انبعاث فوتون عندما ينتقل إلكترون في ذرة الزئبق من حالة الإثارة إلى مستوى طاقة أدنى . تصطدم الإلكترونات المتدفقة في القوس الكهربائي بذرات الزئبق. إذا كان للإلكترون الساقط طاقة حركية كافية ، فإنه ينقل الطاقة إلى الإلكترون الخارجي للذرة، مما يؤدي إلى انتقاله مؤقتًا إلى مستوى طاقة أعلى غير مستقر. عندئذٍ، تُصدر الذرة فوتونًا فوق بنفسجيًا عندما يعود إلكترونها إلى مستوى طاقة أدنى وأكثر استقرارًا. تقع معظم الفوتونات المنبعثة من ذرات الزئبق ضمن نطاق الأشعة فوق البنفسجية من الطيف ، وتحديدًا عند أطوال موجية تبلغ 253.7 و185 نانومترًا . هذه الأطوال الموجية غير مرئية للعين البشرية، لذا يتم تحويل طاقة الأشعة فوق البنفسجية إلى ضوء مرئي بواسطة تألق طبقة الفوسفور الداخلية. يؤدي الفرق في الطاقة بين الفوتون فوق البنفسجي الممتص وفوتون الضوء المرئي المنبعث إلى تسخين طبقة الفوسفور.

يتدفق التيار الكهربائي عبر الأنبوب في تفريغ قوس كهربائي منخفض الضغط . تصطدم الإلكترونات بذرات الغاز النبيل داخل المصباح المحيط بالفتيل، وتؤينها لتكوين بلازما من خلال عملية التأين التصادمي . ونتيجةً للتأين الانهياري ، ترتفع موصلية الغاز المتأين بسرعة، مما يسمح بتدفق تيارات أعلى عبر المصباح.

يُساعد غاز التعبئة في تحديد الخصائص الكهربائية للمصباح، ولكنه لا يُصدر ضوءًا بنفسه. يزيد غاز التعبئة فعليًا المسافة التي تقطعها الإلكترونات داخل الأنبوب، مما يُتيح للإلكترون فرصة أكبر للتفاعل مع ذرة الزئبق. إضافةً إلى ذلك، يُمكن لذرات الأرجون، المُثارة إلى حالة شبه مستقرة بفعل اصطدام الإلكترون، أن تُنقل الطاقة إلى ذرة الزئبق وتُؤينها، وهو ما يُعرف بتأثير بنينغ . يُؤدي هذا إلى خفض جهد الانهيار وجهد التشغيل للمصباح، مُقارنةً بغازات التعبئة الأخرى المُحتملة مثل الكريبتون. [ 26 ]

بناء

صورة مقربة لأقطاب الكاثود في مصباح مبيد للجراثيم (تصميم مشابه بشكل أساسي لا يستخدم الفوسفور الفلوري، مما يسمح برؤية الأقطاب الكهربائية )

يُملأ أنبوب المصباح الفلوري بمزيج من غازات الأرجون أو الزينون أو النيون أو الكريبتون ، بالإضافة إلى بخار الزئبق. ويبلغ الضغط داخل المصباح حوالي 0.3% من الضغط الجوي. [ 27 ] ويبلغ الضغط الجزئي لبخار الزئبق وحده حوالي 0.8  باسكال (8  أجزاء من مليون من الضغط الجوي) في مصباح T12 بقدرة 40 واط. [ 28 ] يُغطى السطح الداخلي للمصباح بطبقة فلورية مصنوعة من مزيج متنوع من أملاح الفوسفور المعدنية وأملاح الفوسفور الأرضية النادرة . وتُصنع أقطاب المصباح عادةً من التنجستن الملفوف ، وتُغطى بمزيج من أكاسيد الباريوم والسترونتيوم والكالسيوم لتحسين الانبعاث الحراري .

يستخدم المصباح المبيد للجراثيم تفريغ قوس بخار الزئبق منخفض الضغط مطابقًا لذلك الموجود في المصباح الفلوري، لكن غلاف الكوارتز المنصهر غير المطلي يسمح بمرور الأشعة فوق البنفسجية.

تكون أنابيب مصابيح الفلورسنت مستقيمة في الغالب، ويتراوح طولها من حوالي 100 مليمتر (3.9 بوصة) للمصابيح الصغيرة، إلى 2.43 متر (8.0 قدم) للمصابيح عالية الإضاءة. بعض المصابيح ذات أنبوب دائري، تُستخدم في مصابيح الطاولة أو غيرها من الأماكن التي يُفضل فيها مصدر إضاءة أكثر إحكامًا. أما المصابيح الأكبر حجمًا على شكل حرف U، فتُستخدم لتوفير نفس كمية الضوء في مساحة أصغر، وتُستخدم لأغراض معمارية خاصة. تتكون مصابيح الفلورسنت المدمجة من عدة أنابيب صغيرة القطر متصلة في حزمة من اثنين أو أربعة أو ستة أنابيب، أو أنبوب صغير القطر ملفوف بشكل حلزوني، لتوفير كمية كبيرة من الضوء في حجم صغير.  

تُطبَّق الفوسفورات المُضيئة كطبقة طلاء على السطح الداخلي للأنبوب. تُترك المذيبات العضوية لتتبخر، ثم يُسخَّن الأنبوب إلى درجة حرارة قريبة من درجة انصهار الزجاج لإزالة المركبات العضوية المتبقية ودمج الطلاء مع أنبوب المصباح. من الضروري التحكم بدقة في حجم حبيبات الفوسفورات المُعلَّقة؛ فالحبيبات الكبيرة تُؤدي إلى طبقات طلاء ضعيفة، بينما تُؤدي الجزيئات الصغيرة إلى ضعف استدامة الضوء وكفاءته. تُعطي معظم الفوسفورات أفضل أداء لها عندما يكون حجم جزيئاتها حوالي 10 ميكرومترات. يجب أن يكون الطلاء سميكًا بما يكفي لالتقاط جميع الأشعة فوق البنفسجية الناتجة عن قوس الزئبق، ولكن ليس سميكًا جدًا بحيث يمتص طلاء الفوسفور الكثير من الضوء المرئي. كانت الفوسفورات الأولى عبارة عن نسخ اصطناعية من المعادن الفلورية الطبيعية، مع إضافة كميات صغيرة من المعادن كمنشطات. لاحقًا، تم اكتشاف مركبات أخرى، مما سمح بصنع مصابيح بألوان مختلفة. [ 29 ]

يمكن طلاء أنابيب الفلورسنت بطبقة خارجية من السيليكون عن طريق غمر الأنبوب في محلول من الماء والسيليكون، ثم تجفيفه. تمنح هذه الطبقة الأنبوب سطحًا ناعمًا كالحرير، وتحميه من الرطوبة، مما يضمن مقاومة سطحية ثابتة عند تشغيله. [ 30 ]

الصابورة

أنواع مختلفة من أجهزة التحكم الإلكترونية للمصابيح الفلورية ومصابيح التفريغ الكهربائي

تُعتبر المصابيح الفلورية أجهزة ذات مقاومة تفاضلية سالبة ، لذا كلما زاد التيار المار بها، انخفضت مقاومتها الكهربائية، مما يسمح بمرور تيار أكبر. عند توصيلها مباشرةً بمصدر طاقة ذي جهد ثابت ، ستتلف المصابيح الفلورية بسرعة بسبب تدفق التيار غير المنضبط. ولمنع ذلك، يجب استخدام مُحَوِّل (بالاست) لتنظيم تدفق التيار عبر المصابيح الفلورية.

يختلف جهد طرفي مصباح التشغيل تبعًا لتيار القوس الكهربائي ، وقطر الأنبوب، ودرجة الحرارة، وغاز التعبئة. يعمل مصباح T12 [ 31 ] المستخدم في خدمات الإضاءة العامة بطول 48 بوصة (1219 مم) بتيار 430 مللي أمبير، مع انخفاض جهد مقداره 100 فولت. أما المصابيح عالية القدرة فتعمل بتيار 800 مللي أمبير، وبعض الأنواع تعمل بتيار يصل إلى 1.5 أمبير. ويتراوح مستوى الطاقة من 33 إلى 82 واط لكل متر من طول الأنبوب (من 10 إلى 25 واط/قدم) لمصابيح T12. [ 32 ]   

أبسط أنواع الصابورات الكهربائية للتيار المتردد هي ملفات حثية موصولة على التوالي، تتكون من ملف على قلب مغناطيسي رقائقي. تحدّ محاثة هذا الملف من تدفق التيار المتردد. يشيع استخدام هذا النوع من الصابورات في الدول التي تستخدم جهد 220-240 فولت (وفي أمريكا الشمالية، حتى 30 واط). تُصنّف الصابورات الكهربائية حسب حجم المصباح وتردد التيار. في أمريكا الشمالية، يكون جهد التيار المتردد غير كافٍ لتشغيل مصابيح الفلورسنت الطويلة، لذا غالبًا ما تكون الصابورة الكهربائية عبارة عن محول ذاتي رافع للجهد ذي محاثة تسريب كبيرة (للحد من تدفق التيار). قد يشتمل أي نوع من أنواع الصابورات الحثية على مكثف لتصحيح معامل القدرة .

محول كهربائي 230  فولت لـ 18-20 واط 

يمكن تشغيل مصابيح الفلورسنت مباشرةً بتيار مستمر (DC) ذي جهد كافٍ لإحداث قوس كهربائي. يجب أن يكون المُحَوِّل مقاومًا، ويستهلك طاقةً تُقارب طاقة المصباح. عند التشغيل بتيار مستمر، يُضبط مفتاح التشغيل عادةً لعكس قطبية التيار المُغذِّي للمصباح في كل مرة يُشغَّل فيها؛ وإلا سيتراكم الزئبق في أحد طرفي الأنبوب. لهذه الأسباب، لا تُشغَّل مصابيح الفلورسنت (تقريبًا) مباشرةً بتيار مستمر. بدلًا من ذلك، يُحوِّل مُحوِّل التيار المستمر إلى تيار متردد، ويُوفِّر وظيفة تحديد التيار كما هو موضح أدناه للمُحَوِّلات الإلكترونية.

تأثير درجة الحرارة

صورة حرارية لمصباح فلورسنت حلزوني

يتأثر أداء المصابيح الفلورية بشكل كبير بدرجة حرارة جدار المصباح وتأثيرها على الضغط الجزئي لبخار الزئبق داخله. [ 33 ] ونظرًا لأن الزئبق يتكثف في أبرد نقطة في المصباح، فإن التصميم الدقيق ضروري للحفاظ على تلك النقطة عند درجة الحرارة المثلى، حوالي 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت) .  

يؤدي استخدام مزيج من معدن آخر إلى تقليل ضغط البخار وزيادة نطاق درجة الحرارة الأمثل. مع ذلك، يجب التحكم في درجة حرارة "البقعة الباردة" في جدار المصباح لمنع التكثف. تتميز مصابيح الفلورسنت عالية الإضاءة بخصائص مثل الأنبوب المشوه أو مشتتات الحرارة الداخلية للتحكم في درجة حرارة البقعة الباردة وتوزيع الزئبق. كما تحتوي المصابيح الصغيرة ذات الأحمال العالية، مثل مصابيح الفلورسنت المدمجة، على مناطق لتشتيت الحرارة داخل الأنبوب للحفاظ على ضغط بخار الزئبق عند القيمة المثلى. [ 34 ]

خسائر

مخطط سانكي لفقد الطاقة في مصباح فلورسنت. في التصاميم الحديثة، يُعدّ فقدان الكفاءة الكمية لتحويل فوتونات الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة إلى فوتونات الضوء المرئي منخفضة الطاقة هو أكبر فقد للطاقة.

لا يتحول سوى جزء ضئيل من الطاقة الكهربائية المُدخلة إلى المصباح إلى ضوء مرئي. يُبدد المُحَوِّل بعض الحرارة؛ وقد تصل كفاءة المُحَوِّلات الإلكترونية إلى حوالي 90%. ويحدث انخفاض ثابت في الجهد عند الأقطاب الكهربائية، مما يُنتج حرارة أيضًا. كما يُبدد جزء من الطاقة في عمود بخار الزئبق، ولكن حوالي 85% منها يتحول إلى ضوء مرئي وأشعة فوق بنفسجية.

لا يتحول كل الإشعاع فوق البنفسجي الساقط على طبقة الفوسفور إلى ضوء مرئي؛ إذ يُفقد جزء من الطاقة. ويُعزى أكبر فقد للطاقة في المصابيح الحديثة إلى انخفاض طاقة كل فوتون من الضوء المرئي مقارنةً بطاقة فوتونات الأشعة فوق البنفسجية التي ولّدته (وهي ظاهرة تُعرف باسم انزياح ستوكس ). تبلغ طاقة الفوتونات الساقطة 5.5 إلكترون فولت، بينما تُنتج فوتونات ضوء مرئي بطاقة حوالي 2.5 إلكترون فولت، لذا لا يُستفاد إلا من 45% فقط من طاقة الأشعة فوق البنفسجية، بينما يتبدد الباقي على شكل حرارة. [ 35 ]

مصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد

مصباح فلورسنت ذو مهبط بارد، مُستخدم في لافتات مخارج الطوارئ. يعمل هذا المصباح بجهد أعلى بكثير من مصابيح الفلورسنت الأخرى، ويُنتج توهجًا منخفض التيار بدلاً من قوس كهربائي، على غرار مصابيح النيون . وبدون توصيل مباشر بجهد الشبكة، يقتصر التيار على المحول الكهربائي وحده، مما يُغني عن الحاجة إلى مُثبِّت الجهد.

تستخدم معظم مصابيح الفلورسنت أقطابًا كهربائية تُصدر الإلكترونات إلى الأنبوب بفعل الحرارة، وتُعرف باسم الكاثودات الساخنة. أما أنابيب الكاثودات الباردة، فتتميز بكاثودات تُصدر الإلكترونات فقط نتيجةً للجهد العالي بين الأقطاب. تسخن الكاثودات بفعل التيار الكهربائي المار بها، لكنها لا تصل إلى درجة حرارة كافية لانبعاث الإلكترونات بشكل ملحوظ . ولأن مصابيح الكاثودات الباردة لا تحتوي على طبقة عازلة للانبعاث الحراري قابلة للتآكل، فإن عمرها الافتراضي أطول بكثير من أنابيب الكاثودات الساخنة . وهذا ما يجعلها مرغوبة في التطبيقات طويلة الأمد (مثل الإضاءة الخلفية في شاشات الكريستال السائل ). قد يحدث تناثر للمادة من القطب الكهربائي، ولكن يمكن تشكيل الأقطاب (على سبيل المثال، على شكل أسطوانة داخلية) لالتقاط معظم المادة المتناثرة ومنع فقدانها.

تُعدّ مصابيح الكاثود البارد أقل كفاءةً من مصابيح الانبعاث الحراري الأيوني، نظرًا لارتفاع جهد هبوط الكاثود فيها. ولا تُساهم الطاقة المُبددة نتيجةً لانخفاض جهد الكاثود في ناتج الضوء. مع ذلك، يقلّ هذا التأثير مع الأنابيب الأطول. كما أن زيادة تبديد الطاقة عند أطراف الأنبوب تعني عادةً ضرورة تشغيل أنابيب الكاثود البارد بحمل أقل من نظيراتها من مصابيح الانبعاث الحراري الأيوني. ونظرًا لارتفاع جهد الأنبوب المطلوب، يُمكن تصنيع هذه الأنابيب بأطوال كبيرة، بل وتشغيلها على التوالي. وهي أنسب للثني بأشكال خاصة للكتابة واللافتات، كما يُمكن تشغيلها وإيقافها فورًا.

بدء

يجب تأيين الغاز المستخدم في أنبوب الفلورسنت قبل أن يبدأ القوس الكهربائي. بالنسبة للمصابيح الصغيرة، لا يتطلب بدء القوس جهدًا كبيرًا، وبالتالي لا يمثل تشغيل المصباح أي مشكلة، أما الأنابيب الأكبر حجمًا فتتطلب جهدًا عاليًا (في حدود ألف فولت). وقد استُخدمت دوائر تشغيل مختلفة. ويعتمد اختيار الدائرة على التكلفة، وجهد التيار المتردد، وطول الأنبوب، وإمكانية بدء التشغيل الفوري أو غير الفوري، ونطاقات درجات الحرارة، وتوافر قطع الغيار.

التسخين المسبق

دائرة تسخين مسبق لمصباح فلورسنت باستخدام مفتاح تشغيل تلقائي. أ: أنبوب فلورسنت، ب: مصدر الطاقة (+220 فولت)، ج: بادئ التشغيل، د: مفتاح التشغيل (منظم حرارة ثنائي المعدن)، هـ: مكثف، و: خيوط التسخين، ز: مُحَوِّل
تشغيل مصباح التسخين المسبق. يومض مفتاح التشغيل التلقائي باللون البرتقالي في كل مرة يحاول فيها تشغيل المصباح.

تستخدم عملية التسخين المسبق، والتي تُسمى أيضًا بدء التشغيل بالمفتاح، فتيلًا متوهجًا ومهبطًا في كل طرف من طرفي المصباح، بالإضافة إلى مفتاح ميكانيكي أو أوتوماتيكي ( ثنائي المعدن ) (انظر مخطط الدائرة على اليمين) يقوم بتوصيل الفتائل على التوالي مع المُحَوِّل لتسخينها مسبقًا؛ وبعد فترة تسخين قصيرة، يُفتح مفتاح بدء التشغيل. إذا تم ضبط التوقيت بشكل صحيح بالنسبة لطور التيار المتردد، فإن ذلك يُؤدي إلى توليد جهد كهربائي على الأنبوب بواسطة المُحَوِّل، وهو جهد كافٍ لبدء قوس الاشتعال. [ 36 ] تُعد هذه الأنظمة من المعدات القياسية في الدول التي تستخدم جهدًا كهربائيًا يتراوح بين 200 و240  فولت (وفي الولايات المتحدة، تُستخدم مصابيح تصل قدرتها إلى حوالي 30  واط).

مفتاح تشغيل مصباح الفلورسنت للتسخين المسبق ( مفتاح التشغيل التلقائي)

قبل ستينيات القرن العشرين، كانت تُستخدم بادئات حرارية رباعية الأطراف ومفاتيح يدوية. تعمل بادئة مفتاح التوهج على تسخين كاثودات المصباح تلقائيًا. وهي تتكون من مفتاح ثنائي المعدن مفتوح عادةً داخل مصباح تفريغ غازي صغير محكم الإغلاق يحتوي على غاز خامل (نيون أو أرجون). يقوم مفتاح التوهج بتسخين الفتائل بشكل دوري، ثم يُطلق نبضة جهد لإشعال القوس الكهربائي؛ وتتكرر هذه العملية حتى يضيء المصباح. بمجرد أن يشتعل الأنبوب، يُبقي التفريغ الرئيسي المتدفق الكاثودات ساخنة، مما يسمح باستمرار انبعاث الإلكترونات. لا يُغلق مفتاح البادئة مرة أخرى لأن الجهد الكهربائي عبر الأنبوب المضاء غير كافٍ لبدء تفريغ التوهج في البادئة. [ 36 ]

مشغلات مصابيح الفلورسنت الإلكترونية

في أنظمة التشغيل ذات مفتاح التسخين المسبق، قد يتكرر تشغيل أنبوب التسخين المعطل. تستخدم بعض أنظمة التشغيل المسبق نظام فصل حراري للتيار الزائد للكشف عن محاولات التشغيل المتكررة وفصل الدائرة حتى إعادة ضبطها يدويًا.

يسحب مكثف تصحيح معامل القدرة ( PFC ) تيارًا متقدمًا من الشبكة الرئيسية لتعويض التيار المتأخر الذي تسحبه دائرة المصباح. [ 36 ]

تستخدم بادئات التشغيل الإلكترونية طريقة مختلفة لتسخين الكاثودات مسبقًا. [ 37 ] ويمكن استبدالها بسهولة ببادئات التشغيل التقليدية. تستخدم هذه البادئات مفتاحًا شبه موصل، وتُشغّل المصباح "تدريجيًا" عن طريق تسخين الكاثودات قبل تطبيق نبضة بدء التشغيل التي تُصيب المصباح في المرة الأولى دون وميض؛ مما يُزيل كمية ضئيلة من المادة من الكاثودات أثناء بدء التشغيل، وبالتالي يُطيل عمر المصباح. [ 36 ] يُزعم أن هذا يُطيل عمر المصباح بمقدار 3 إلى 4 أضعاف عادةً للمصباح الذي يُشغّل بشكل متكرر كما هو الحال في الاستخدام المنزلي، [ 38 ] ويُقلل من اسوداد أطراف المصباح الذي يُصيب أنابيب الفلورسنت عادةً. على الرغم من أن الدائرة معقدة، إلا أن هذا التعقيد مُدمج في شريحة دائرة متكاملة . يمكن تحسين بادئات التشغيل الإلكترونية لبدء التشغيل السريع (زمن بدء التشغيل النموذجي 0.3 ثانية)، [ 38 ] [ 39 ] أو لبدء التشغيل الأكثر موثوقية حتى في درجات الحرارة المنخفضة ومع انخفاض جهد التغذية، بزمن بدء تشغيل يتراوح بين 2 و4 ثوانٍ. [ 40 ] قد تُصدر الوحدات ذات التشغيل الأسرع ضوضاء مسموعة أثناء بدء التشغيل. [ 41 ]

لا تحاول بادئات التشغيل الإلكترونية تشغيل المصباح إلا لفترة وجيزة عند توصيل الطاقة في البداية، ولا تحاول إعادة تشغيل مصباح معطل وغير قادر على توليد شرارة كهربائية؛ بل إن بعضها يتوقف تلقائيًا عن محاولة تشغيل المصباح المعطل. [ 37 ] وهذا يمنع إعادة تشغيل المصباح والوميض المستمر للمصباح المعطل باستخدام بادئات التشغيل التقليدية. لا تتعرض بادئات التشغيل الإلكترونية للتلف ولا تحتاج إلى استبدال دوري، على الرغم من أنها قد تتعطل كأي دائرة إلكترونية أخرى. عادةً ما يحدد المصنّعون عمرها الافتراضي بعشرين عامًا، أو طوال عمر وحدة الإضاءة. [ 39 ] [ 40 ]

بدء فوري

أنابيب فلورسنت T12. النوعان الأولان سريعان التشغيل (للحاملات التقليدية وحاملات المقابس على التوالي)، بينما الثالث مصباح فوري التشغيل. يتميز المصباح فوري التشغيل بدبوس دائري مفرد مميز، للتوصيل بحاملات المقابس الزنبركية.

تم اختراع أنابيب الفلورسنت ذات التشغيل الفوري عام ١٩٤٤. تعتمد هذه الأنابيب على جهد كهربائي عالٍ كافٍ لكسر عمود الغاز، وبالتالي بدء التوصيل الكهربائي. بمجرد أن تُشعل الشرارة عالية الجهد القوس الكهربائي، يزداد التيار حتى يتشكل توهج . مع ارتفاع درجة حرارة المصباح وزيادة الضغط، يستمر التيار في الارتفاع، بينما ينخفض ​​كل من المقاومة والجهد، إلى أن يتولى جهد الشبكة الكهربائية زمام الأمور، ويتحول التفريغ إلى قوس كهربائي. لا تحتوي هذه الأنابيب على فتائل، ويمكن تمييزها بوجود دبوس واحد في كل طرف من طرفي الأنبوب (بالنسبة للمصابيح العادية؛ قد تحتوي مصابيح الكاثود البارد المدمجة أيضًا على دبوس واحد، ولكنها تعمل بواسطة محول كهربائي بدلاً من مُحَوِّل كهربائي). تحتوي حوامل المصابيح على مقبس فصل في طرف الجهد المنخفض، والذي يفصل المُحَوِّل الكهربائي عند إزالة الأنبوب، وذلك لمنع حدوث صدمة كهربائية . تتميز مصابيح التشغيل الفوري بكفاءة طاقة أعلى قليلاً من مصابيح التشغيل السريع، لأنها لا ترسل تيار تسخين مستمر إلى الكاثودات أثناء التشغيل، ولكن بدء تشغيل الكاثودات الباردة يزيد من التناثر، كما أنها تستغرق وقتًا أطول بكثير للانتقال من التفريغ المتوهج إلى القوس الكهربائي أثناء التسخين، وبالتالي فإن عمرها الافتراضي عادةً ما يكون حوالي نصف عمر مصابيح التشغيل السريع المماثلة. [ 42 ]

بداية سريعة

يقوم مُحَوِّلٌ مغناطيسيٌّ سريع التشغيل بتسخين الكاثودات الموجودة في نهايات المصابيح باستمرار . ويُشغِّل هذا المُحَوِّل مصباحين من طراز F40T12 موصولين على التوالي.

نظرًا لأن تكوين القوس الكهربائي يتطلب انبعاث كميات كبيرة من الإلكترونات من المهبط، فإن تصميمات كوابح التشغيل السريع مزودة بملفات داخلية تعمل على تسخين خيوط المهبط باستمرار. عادةً ما تعمل هذه الكوابح بجهد قوس أقل من تصميمات التشغيل الفوري؛ فلا ينتج عنها ارتفاع مفاجئ في الجهد الحثي لبدء التشغيل، لذا يجب تركيب المصابيح بالقرب من عاكس مؤرض للسماح لتفريغ التوهج بالانتشار عبر الأنبوب وبدء تفريغ القوس عبر الاقتران السعوي . في بعض المصابيح، يتم تثبيت شريط "مساعدة بدء التشغيل" المؤرض على السطح الخارجي لزجاج المصباح. هذا النوع من الكوابح غير متوافق مع مصابيح الفلورسنت T8 الموفرة للطاقة الأوروبية، لأن هذه المصابيح تتطلب جهد بدء أعلى من جهد الدائرة المفتوحة لكوابح التشغيل السريع.

بداية سريعة

تستخدم كوابح التشغيل السريع محولًا ذاتيًا صغيرًا لتسخين الفتائل عند توصيل الطاقة. عند حدوث شرارة كهربائية، تنخفض طاقة تسخين الفتائل، ويبدأ تشغيل المصباح في غضون نصف ثانية. يكون المحول الذاتي إما مدمجًا مع الكابح أو وحدة منفصلة. يجب تركيب المصابيح بالقرب من عاكس معدني مؤرض لكي تبدأ الشرارة. تُعد كوابح التشغيل السريع أكثر شيوعًا في المنشآت التجارية نظرًا لانخفاض تكاليف صيانتها. كما أنها تُغني عن مفتاح التشغيل، وهو سبب شائع لأعطال المصابيح. مع ذلك، تُستخدم كوابح التشغيل السريع أيضًا في المنشآت المنزلية نظرًا لميزتها المرغوبة، وهي تشغيل المصباح فورًا تقريبًا بعد توصيل الطاقة (عند تشغيل المفتاح). تُستخدم كوابح التشغيل السريع فقط في  دوائر 240 فولت، وهي مصممة للاستخدام مع مصابيح T12 القديمة الأقل كفاءة.

بداية شبه رنانة

مصباح فلورسنت بقدرة 65 واط يبدأ تشغيله على دائرة بدء شبه رنانة
مخطط دائرة بدء التشغيل شبه الرنيني

ابتكرت شركة Thorn Lighting دائرة بدء التشغيل شبه الرنانة لاستخدامها مع أنابيب الفلورسنت T12 . تعتمد هذه الطريقة على محول مزدوج اللفات ومكثف. في غياب تيار القوس الكهربائي، يرن المحول والمكثف بتردد التيار الكهربائي، مما يُولّد ضعف جهد التغذية تقريبًا عبر الأنبوب، بالإضافة إلى تيار تسخين صغير للأقطاب الكهربائية. [ 43 ] يكون جهد الأنبوب منخفضًا جدًا بحيث لا يكفي لإشعال القوس الكهربائي بالأقطاب الباردة، ولكن مع ارتفاع درجة حرارة الأقطاب إلى درجة حرارة الانبعاث الحراري، ينخفض ​​جهد بدء تشغيل الأنبوب إلى ما دون جهد الرنين، فيحدث القوس الكهربائي. ومع ارتفاع درجة حرارة الأقطاب، يصل المصباح تدريجيًا، خلال ثلاث إلى خمس ثوانٍ، إلى أقصى سطوع. ومع ازدياد تيار القوس وانخفاض جهد الأنبوب، تعمل الدائرة على تحديد التيار.

تقتصر دوائر بدء التشغيل شبه الرنانة بشكل أساسي على المنشآت التجارية نظرًا لارتفاع التكلفة الأولية لمكونات الدائرة. مع ذلك، لا توجد مفاتيح بدء تشغيل تحتاج إلى استبدال، كما يقل تلف الكاثود أثناء بدء التشغيل، مما يطيل عمر المصابيح ويقلل تكاليف الصيانة. نظرًا لارتفاع جهد الدائرة المفتوحة للأنبوب، تُعد طريقة بدء التشغيل هذه مثاليةً لبدء تشغيل الأنابيب في الأماكن الباردة. بالإضافة إلى ذلك، يبلغ معامل قدرة الدائرة حوالي 1.0، ولا حاجة إلى تصحيح إضافي لمعامل القدرة في تركيبات الإضاءة. ولأن التصميم يتطلب أن يكون ضعف جهد التغذية أقل من جهد بدء تشغيل الكاثود البارد (وإلا ستبدأ الأنابيب التشغيل الفوري بشكل خاطئ)، فلا يمكن استخدام هذا التصميم مع طاقة تيار متردد 240 فولت إلا إذا كان طول الأنابيب 1.2 متر (3 أقدام و11 بوصة) على الأقل . لا تتوافق تجهيزات بدء التشغيل شبه الرنانة عمومًا مع أنابيب T8 الموفرة للطاقة، لأن هذه الأنابيب لها جهد بدء تشغيل أعلى من مصابيح T12، وقد لا تبدأ التشغيل بشكل موثوق، خاصةً في درجات الحرارة المنخفضة. إن المقترحات الأخيرة في بعض البلدان للتخلص التدريجي من أنابيب T12 ستؤدي إلى تقليل استخدام هذه الطريقة الأولية.   

الصابورات الإلكترونية

مصباح فلورسنت مزود بموازن إلكتروني
مُحَوِّل إلكتروني لمصباح فلورسنت، 2×58  واط
مخطط أساسي للموازن الإلكتروني
الصابورات الإلكترونية ومصابيح الفلورسنت المدمجة المختلفة

تستخدم كوابح الإضاءة الإلكترونية الترانزستورات لتحويل تردد التيار الكهربائي إلى تيار متردد عالي التردد ، مع تنظيم تدفق التيار في المصباح. تستفيد هذه الكوابح من الكفاءة العالية للمصابيح، والتي ترتفع بنسبة 10% تقريبًا عند تردد 10 كيلوهرتز ، مقارنةً بكفاءتها عند تردد الطاقة العادي. عندما تكون فترة التيار المتردد أقصر من زمن الاسترخاء اللازم لإزالة تأين ذرات الزئبق في عمود التفريغ، يبقى التفريغ أقرب إلى حالة التشغيل المثلى. [ 44 ] تقوم كوابح الإضاءة الإلكترونية بتحويل طاقة التيار المتردد من تردد التيار الكهربائي إلى تيار متردد متغير التردد. يمكن لهذا التحويل تقليل تذبذب سطوع المصباح عند ضعف تردد التيار الكهربائي.

تحتوي كوابح الإضاءة منخفضة التكلفة على مذبذب بسيط ودائرة رنين LC متسلسلة . يُعرف هذا المبدأ بدائرة عاكس الرنين التيار . بعد فترة وجيزة، يصل الجهد عبر المصباح إلى حوالي 1  كيلو فولت، ويبدأ المصباح بالعمل فورًا في وضع الكاثود البارد. لا تزال خيوط الكاثود تُستخدم لحماية الكابح من السخونة الزائدة في حال عدم اشتعال المصباح. يستخدم بعض المصنّعين مقاومات حرارية ذات معامل درجة حرارة موجب (PTC) لتعطيل التشغيل الفوري وإتاحة بعض الوقت لتسخين الخيوط مسبقًا.

تستخدم كوابح إلكترونية أكثر تعقيدًا بدء تشغيل مُبرمج. يبدأ تردد الخرج أعلى من تردد الرنين لدائرة خرج الكابح؛ وبعد تسخين الفتائل، ينخفض ​​التردد بسرعة. إذا اقترب التردد من تردد الرنين للكابح، سيرتفع جهد الخرج لدرجة كافية لإضاءة المصباح. إذا لم يضيء المصباح، تقوم دائرة إلكترونية بإيقاف تشغيل الكابح.

تُتحكم العديد من كوابح الإضاءة الإلكترونية بواسطة متحكم دقيق ، وتُسمى أحيانًا بالكوابح الرقمية. تتميز هذه الكوابح بقدرتها على تطبيق منطق معقد للغاية في تشغيل المصابيح. وهذا يُتيح وظائف مثل اختبار الأقطاب الكهربائية التالفة والأنابيب المفقودة قبل محاولة التشغيل، والكشف عن استبدال الأنابيب، وتحديد نوع الأنبوب، بحيث يُمكن استخدام كابح واحد مع عدة أنابيب مختلفة. كما يُمكن تضمين ميزات مثل التعتيم في برنامج المتحكم الدقيق المُدمج، وهي متوفرة في منتجات العديد من الشركات المصنعة.

منذ طرحها في التسعينيات، تُستخدم كوابح التردد العالي في تجهيزات الإضاءة العامة المزودة بمصابيح سريعة التشغيل أو مصابيح التسخين المسبق. تحوّل هذه الكوابح الطاقة الداخلة إلى تردد خرج يتجاوز 20 كيلوهرتز ، مما يزيد من كفاءة المصباح. [ 45 ] تعمل هذه الكوابح بفولتيات قد تصل إلى 600 فولت، مما يستلزم مراعاة بعض الجوانب في تصميم الهيكل، وقد يُسبب ذلك قيدًا طفيفًا على طول أسلاك التوصيل من الكابح إلى أطراف المصباح.

نهاية الحياة

يُحدَّد العمر الافتراضي لمصباح الفلورسنت بشكل أساسي بعمر أقطاب الكاثود. وللحفاظ على مستوى تيار كافٍ، تُغطى الأقطاب بمزيج باعث من أكاسيد المعادن. في كل مرة يُشغَّل فيها المصباح، وأثناء التشغيل، تتناثر كمية صغيرة من طلاء الكاثود عن الأقطاب بفعل اصطدام الإلكترونات والأيونات الثقيلة داخل الأنبوب. تتجمع المادة المتناثرة على جدران الأنبوب، مما يُسبب اسمراره. تؤثر طريقة التشغيل وتردده على تناثر الكاثود. وقد ينقطع الفتيل أيضًا، مما يُعطِّل المصباح.

تعطل هذا الأنبوب بعد تشغيله عدة مرات. فقد تناثرت كمية كبيرة من خليط الانبعاث الحراري من الكاثودات، والتصقت بالزجاج وسُكّرته.
فتيل مصباح تفريغ غاز الزئبق منخفض الضغط، مطلي بطبقة بيضاء باعثة للحرارة تعمل ككاثود ساخن . يتساقط جزء صغير من الطلاء مع كل تشغيل، مما يؤدي في النهاية إلى تعطل المصباح.

قد تتعطل المصابيح ذات التصميمات منخفضة الزئبق عندما يمتص أنبوب الزجاج والفوسفور والمكونات الداخلية الزئبق، فلا يعود متاحًا للتبخر في غاز التعبئة. يؤدي فقدان الزئبق في البداية إلى زيادة وقت التسخين وانخفاض شدة الإضاءة عند أقصى سطوع، وفي النهاية يتسبب في توهج المصباح بلون وردي خافت عندما يحل غاز الأرجون محل غاز التفريغ الأساسي. [ 46 ]

يؤدي تعريض الأنبوب لتدفق تيار غير متماثل إلى تشغيله فعليًا تحت تأثير انحياز تيار مستمر، مما يتسبب في توزيع غير متماثل لأيونات الزئبق على طول الأنبوب. ويتجلى النقص الموضعي في ضغط بخار الزئبق في صورة توهج وردي للغاز الأساسي بالقرب من أحد الأقطاب الكهربائية، وقد يقصر عمر تشغيل المصباح بشكل كبير. وقد يمثل هذا مشكلة في بعض العواكس المصممة بشكل سيئ . [ 47 ]

تتدهور المواد الفسفورية التي تبطن المصباح بمرور الوقت أيضًا، حتى لا يعود المصباح ينتج جزءًا مقبولًا من ناتج الضوء الأولي.

كما أن تعطل وحدة التحكم الإلكترونية المدمجة في المصباح الفلوري المدمج سيؤدي إلى إنهاء عمره الافتراضي.

مصباح فلورسنت مدمج وصل إلى نهاية عمره الافتراضي بسبب امتصاص الزئبق . يُنتج الضوء فقط من خلال حشوة الأرجون الموجودة في قاعدته.

الفوسفور وطيف الضوء المنبعث

يُظهر الضوء المنبعث من مصباح أنبوبي فلورسنت والمنعكس بواسطة قرص مضغوط نطاقات الألوان الفردية.

يتكون طيف الضوء المنبعث من مصباح الفلورسنت من مزيج الضوء المنبعث مباشرةً من بخار الزئبق، والضوء المنبعث من الطلاء الفسفوري. وتُعطي الخطوط الطيفية الناتجة عن انبعاث الزئبق وتأثير الفسفرة توزيعًا طيفيًا للضوء يختلف عن التوزيعات التي تُنتجها مصادر الإضاءة المتوهجة. وتختلف النسبة النسبية لشدة الضوء المنبعث في كل نطاق ضيق من الأطوال الموجية ضمن الطيف المرئي مقارنةً بمصدر الإضاءة المتوهج. وتُدرك الأجسام الملونة بشكل مختلف تحت مصادر الضوء ذات التوزيعات الطيفية المختلفة. فعلى سبيل المثال، يجد بعض الأشخاص أن تجسيد الألوان الذي تُنتجه بعض مصابيح الفلورسنت قاسٍ وغير مُرضٍ. وقد يبدو لون بشرة الشخص السليم شاحبًا أحيانًا تحت إضاءة الفلورسنت. ويرتبط مدى حدوث هذه الظاهرة بالتركيب الطيفي للضوء، ويمكن قياسه من خلال مؤشر تجسيد اللون (CRI).

درجة حرارة اللون

درجة حرارة لون المصابيح الكهربائية المختلفة

درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) هي مقياس لدرجة بياض مصدر الضوء مقارنةً بجسم أسود. تبلغ درجة حرارة اللون للإضاءة المتوهجة النموذجية 2700 كلفن، وهي درجة بياض مائلة إلى الصفرة. [ 48 ] أما إضاءة الهالوجين فتبلغ 3000 كلفن. [ 49 ] تُصنع مصابيح الفلورسنت وفقًا لدرجة حرارة لون مترابطة محددة عن طريق تغيير مزيج الفوسفور داخل الأنبوب. تتميز مصابيح الفلورسنت ذات اللون الأبيض الدافئ بدرجة حرارة لون مترابطة تبلغ 2700 كلفن، وهي شائعة الاستخدام في الإضاءة المنزلية. أما مصابيح الفلورسنت ذات اللون الأبيض المحايد فتبلغ درجة حرارة لون مترابطة لها 3000 كلفن أو 3500 كلفن. بينما تتميز مصابيح الفلورسنت ذات اللون الأبيض البارد بدرجة حرارة لون مترابطة تبلغ 4100 كلفن، وهي شائعة الاستخدام في إضاءة المكاتب. أما مصابيح الفلورسنت التي تُحاكي ضوء النهار فتبلغ درجة حرارة لون مترابطة لها 6500 كلفن، وهي درجة بياض مائلة إلى الزرقة.

فهرس عرض الألوان

يكشف مصباح فلورسنت حلزوني بارد اللون، ينعكس في محزز حيود، عن الخطوط الطيفية المختلفة التي تشكل الضوء.
مقارنة أطياف الفلورسنت مع أشكال الإضاءة الأخرى. باتجاه عقارب الساعة من أعلى اليسار: مصباح فلورسنت، مصباح متوهج ، لهب شمعة ، وإضاءة LED .

مؤشر تجسيد اللون (CRI) هو محاولة لقياس قدرة مصدر الضوء على إظهار ألوان الأجسام المختلفة بدقة مقارنةً بجسم أسود. يمكن إدراك الألوان باستخدام الضوء الصادر من مصدر ما، نسبةً إلى الضوء الصادر من مصدر مرجعي مثل ضوء النهار أو جسم أسود له نفس درجة حرارة اللون . بحسب التعريف، يبلغ مؤشر تجسيد اللون للمصباح المتوهج 100. أما أنابيب الفلورسنت في الواقع العملي، فيتراوح مؤشر تجسيد اللون فيها بين 50 و98. تحتوي مصابيح الفلورسنت ذات مؤشر تجسيد اللون المنخفض على مواد فسفورية تُصدر كمية قليلة جدًا من الضوء الأحمر. يبدو لون البشرة أقل وردية، وبالتالي "غير صحي" مقارنةً بالإضاءة المتوهجة. تبدو الأجسام الملونة باهتة. على سبيل المثال، أنبوب هالوفوسفات ذو مؤشر تجسيد لون منخفض بدرجة حرارة 6800 كلفن (مثال متطرف) سيجعل اللون الأحمر يبدو باهتًا أو حتى بنيًا. نظرًا لأن العين أقل كفاءة نسبيًا في اكتشاف الضوء الأحمر، فإن تحسين مؤشر تجسيد اللون، مع زيادة الطاقة في الجزء الأحمر من الطيف، قد يقلل من الكفاءة الضوئية الإجمالية. [ 32 ] : 8

تستخدم أنظمة الإضاءة أنابيب الفلورسنت بألوان بيضاء متنوعة. ويمكن أن يؤدي مزج أنواع الأنابيب المختلفة في التركيبات إلى تحسين دقة عرض الألوان للأنابيب ذات الجودة المنخفضة.

تركيبة الفوسفور

بعض أقل أنواع الإضاءة راحةً للعين تأتي من أنابيب تحتوي على فوسفورات هالوفوسفات الكالسيوم القديمة (الصيغة الكيميائية: Ca₅(PO₄)₃( F , Cl ) : Sb³⁺ , Mn²⁺ ) . يُصدر هذا الفوسفور بشكل أساسي ضوءًا أصفر وأزرق ، وقليلًا نسبيًا من الأخضر والأحمر. في غياب مرجع، يبدو هذا المزيج أبيض للعين، لكن طيف الضوء غير مكتمل . يبلغ مؤشر تجسيد اللون (CRI) لهذه المصابيح حوالي 60.

منذ تسعينيات القرن الماضي، تستخدم مصابيح الفلورسنت عالية الجودة مزيجًا من الفوسفور الثلاثي للعناصر الأرضية النادرة ، والمكون من أيونات اليوروبيوم والتيربيوم ، والذي يتميز بنطاقات انبعاث موزعة بشكل أكثر تجانسًا على طيف الضوء المرئي، مع وجود قمم في الأحمر والأخضر والأزرق. توفر أنابيب الفوسفور الثلاثي إعادة إنتاج ألوان أكثر طبيعية للعين البشرية. ويبلغ مؤشر تجسيد اللون (CRI) لهذه المصابيح عادةً 85.

أطياف مصابيح الفلورسنت
مصباح فلورسنت نموذجي مزود بفوسفور من العناصر الأرضية النادرةمصباح فلورسنت نموذجي ذو لون أبيض بارد ، يستخدم مادتين فسفوريتين مطعّمتين بعناصر أرضية نادرة، هما Tb³⁺, Ce³⁺:LaPO₄ للانبعاث الأخضر والأزرق، وEu:Y₂O₃ للانبعاث الأحمر . للحصول على شرح لأصل كل قمة طيفية ، انقر على الصورة . تُنتج العديد من القمم الطيفية مباشرةً من قوس الزئبق. يُرجّح أن يكون هذا النوع من مصابيح الفلورسنت هو الأكثر شيوعًا في الاستخدام اليوم.
مصباح فلورسنت قديم الطراز من نوع هالوفوسفات-فوسفورتتكون الفوسفورات الهالوفوسفاتية في هذه المصابيح عادةً من هالوفوسفات الكالسيوم المُطعّم بالأنتيمون ثلاثي التكافؤ والمنغنيز ثنائي التكافؤ ( Ca₅ (PO₄ )( Cl , F ) :Sb³⁺ , Mn²⁺ ) . ويمكن تعديل لون الضوء المنبعث بتغيير نسبة الأنتيمون المُشعّ للضوء الأزرق إلى المنغنيز المُشعّ للضوء البرتقالي. وتتميز هذه المصابيح القديمة بقدرة ضعيفة على تجسيد الألوان. وقد اخترع الفوسفور الهالوفوسفاتي أ. هـ. مكيك وآخرون عام ١٩٤٢.
ضوء الفلورسنت "الطبيعي"القمم التي تحمل نجوماً هي خطوط عطارد .
أضواء فلورسنت صفراءيُشابه طيف هذه المصابيح طيف مصابيح الفلورسنت العادية تقريبًا، باستثناء غياب شبه تام للضوء ذي الطول الموجي الأقصر من 500 نانومتر. ويمكن تحقيق هذا التأثير إما باستخدام مواد فسفورية متخصصة، أو باستخدام مرشح ضوء أصفر بسيط، وهو الأكثر شيوعًا. تُستخدم هذه المصابيح عادةً كإضاءة لأعمال الطباعة الضوئية في غرف الأبحاث النظيفة ، وكإضاءة خارجية "طاردة للحشرات" (مع أن فعاليتها محل شك).
طيف مصباح " الضوء الأسود "عادة ما يوجد فوسفور واحد فقط في مصباح الأشعة فوق البنفسجية، ويتكون عادة من فلوروبورات السترونتيوم المطعم باليوروبيوم ، والذي يوجد في غلاف من زجاج وود .

التطبيقات

تأتي المصابيح الفلورية بأشكال وأحجام متنوعة. [ 50 ] تدمج العديد من المصابيح الفلورية المدمجة الإلكترونيات المساعدة في قاعدة المصباح، مما يسمح بتركيبها في مقبس المصباح العادي.

في المنازل الأمريكية، تُستخدم مصابيح الفلورسنت غالبًا في المطابخ والأقبية والجراجات . وتجد المدارس والشركات أن توفير تكاليف مصابيح الفلورسنت كبير، ونادرًا ما تستخدم المصابيح المتوهجة. وتؤدي تكاليف الكهرباء والحوافز الضريبية وقوانين البناء إلى زيادة استخدامها في مناطق مثل كاليفورنيا . ويتراجع استخدام مصابيح الفلورسنت، ليحل محلها إضاءة LED، الأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة والخالية من الزئبق.

في بلدان أخرى، يختلف استخدام الإضاءة الفلورية في المنازل تبعاً لسعر الطاقة، والاعتبارات المالية والبيئية للسكان المحليين، ومدى تقبّلهم لشدة الإضاءة. أما في شرق وجنوب شرق آسيا، فنادراً ما تُستخدم المصابيح المتوهجة في المباني.

تقوم العديد من الدول بحظر المصابيح المتوهجة لتشجيع استبدالها بأنواع أخرى من المصابيح الموفرة للطاقة.

إلى جانب الإضاءة العامة، تُستخدم مصابيح الفلورسنت الخاصة غالبًا في إضاءة المسارح لإنتاج الأفلام والفيديوهات. وهي أبرد من مصادر إضاءة الهالوجين التقليدية، وتستخدم كوابح عالية التردد لمنع وميض الفيديو، ومصابيح ذات مؤشر تجسيد لوني عالٍ لتقريب درجات حرارة لون ضوء النهار.

مقارنة بالمصابيح المتوهجة

فعالية الإضاءة

تحوّل المصابيح الفلورية نسبةً أكبر من الطاقة المُدخلة إلى ضوء مرئي مقارنةً بالمصابيح المتوهجة. قد يحوّل مصباح متوهج نموذجي ذو فتيل من التنجستن بقدرة 100 واط 5% فقط من طاقته المُدخلة إلى ضوء أبيض مرئي (  طول موجي 400-700 نانومتر)، بينما تحوّل المصابيح الفلورية النموذجية حوالي 22% من طاقتها المُدخلة إلى ضوء أبيض مرئي. [ 32 ] : 20

تتراوح كفاءة أنابيب الفلورسنت من حوالي 16 لومن لكل واط لأنبوب 4 واط مع مُحَوِّل عادي إلى أكثر من 100 لومن لكل واط [ 51 ] مع مُحَوِّل إلكتروني حديث، ويبلغ متوسطها عادةً من 50 إلى 67  لومن/واط إجمالاً. [ 52 ] قد تصل خسائر المُحَوِّل إلى حوالي 25% من طاقة المصباح مع المُحَوِّلات المغناطيسية، وحوالي 10% مع المُحَوِّلات الإلكترونية.

تعتمد كفاءة مصابيح الفلورسنت على درجة حرارة أبرد جزء فيها. في مصابيح T8، يكون هذا الجزء في مركز الأنبوب، بينما في مصابيح T5، يكون في نهاية الأنبوب حيث يوجد النص المطبوع. درجة الحرارة المثالية لمصباح T8 هي 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت)، بينما تكون درجة الحرارة المثالية لمصباح T5 هي 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) .    

حياة

عادةً ما يدوم المصباح الفلوري من 10 إلى 20 ضعف عمر المصباح المتوهج المكافئ عند تشغيله لعدة ساعات متواصلة. في ظل ظروف الاختبار القياسية، تدوم المصابيح الفلورية من 6000 إلى 90000 ساعة (من سنتين إلى 31 سنة عند تشغيلها 8 ساعات يوميًا). [ 53 ]

عادة ما يتم تعويض التكلفة الأولية الأعلى للمصباح الفلوري مقارنة بالمصباح المتوهج بانخفاض استهلاك الطاقة على مدار عمره. [ 54 ]

إضاءة أقل

بالمقارنة مع المصباح المتوهج، يُعد أنبوب الفلورسنت مصدر ضوء أكثر انتشارًا وأكبر حجمًا. في المصابيح المصممة بشكل مناسب، يمكن توزيع الضوء بشكل أكثر تجانسًا دون وجود مصدر وهج نقطي كما هو الحال في فتيل المصباح المتوهج غير المنتشر؛ كما أن حجم المصباح كبير مقارنةً بالمسافة النموذجية بينه وبين الأسطح المضاءة.

حرارة منخفضة

تُصدر المصابيح الفلورية حوالي خُمس الحرارة التي تُصدرها المصابيح المتوهجة المكافئة لها. وهذا يُقلل بشكل كبير من حجم وتكلفة واستهلاك الطاقة اللازمة لتكييف الهواء في المباني المكتبية التي عادةً ما تحتوي على العديد من المصابيح وعدد قليل من النوافذ.

العيوب

التبديل المتكرر

يؤدي التبديل المتكرر (أكثر من مرة كل 3 ساعات) إلى تقصير عمر المصابيح. [ 55 ] كل دورة تشغيل تُسبب تآكلًا طفيفًا في سطح الكاثودات المُصدرة للإلكترونات؛ وعندما ينفد هذا السطح، لا يمكن للمصباح أن يبدأ التشغيل بجهد المُحَوِّل المُتاح. تستخدم تجهيزات الإضاءة الوامضة (مثل تلك المستخدمة في الإعلانات) مُحَوِّلًا يحافظ على درجة حرارة الكاثود عند انطفاء القوس الكهربائي، مما يُطيل عمر المصباح.

الطاقة الإضافية المستخدمة لتشغيل مصباح الفلورسنت تعادل بضع ثوانٍ من التشغيل العادي؛ ومن الأفضل توفير الطاقة بإطفاء المصابيح عند عدم الحاجة إليها لعدة دقائق. [ 56 ] [ 57 ]

محتوى الزئبق

في حال انكسار مصباح فلورسنت، قد تتسرب كمية ضئيلة جدًا من الزئبق إلى البيئة المحيطة. عادةً ما يتركز حوالي 99% من الزئبق في الفوسفور، خاصةً في المصابيح التي شارفت على نهاية عمرها الافتراضي. [ 58 ] وقد تُطلق المصابيح المكسورة الزئبق إذا لم تُنظف بالطرق الصحيحة. [ 59 ]

بسبب احتوائها على الزئبق، يجب التعامل مع مصابيح الفلورسنت المستعملة كنفايات خطرة في بعض المناطق. [ 3 ] بالنسبة للمستخدمين الكبار لمصابيح الفلورسنت، تتوفر خدمات إعادة التدوير في بعض المناطق، وقد تكون إلزامية بموجب اللوائح. [ 60 ] [ 3 ] في بعض المناطق، تتوفر خدمة إعادة التدوير للمستهلكين أيضًا. [ 3 ]

انبعاث الأشعة فوق البنفسجية

تُصدر المصابيح الفلورية كمية ضئيلة من الأشعة فوق البنفسجية . وقد وجدت دراسة أُجريت عام ١٩٩٣ في الولايات المتحدة أن التعرض للأشعة فوق البنفسجية من الجلوس تحت مصابيح الفلورسنت لمدة ثماني ساعات يُعادل دقيقة واحدة من التعرض لأشعة الشمس. [ ٦١ ] وقد يُؤدي الإشعاع فوق البنفسجي المنبعث من المصابيح الفلورية المدمجة إلى تفاقم الأعراض لدى الأشخاص الذين يعانون من حساسية للضوء. [ ٦٢ ] [ ٦٣ ] [ ٦٤ ]

قد تحتاج القطع الأثرية في المتاحف إلى الحماية من الأشعة فوق البنفسجية لمنع تلف الأصباغ أو المنسوجات. [ 65 ]

الصابورة

تتميز الصابورات المغناطيسية بمعامل قدرة منخفض عند عدم توصيلها بمكثف تصحيح معامل القدرة. وهذا يزيد من التيار الذي يسحبه جهاز الإضاءة.

تتطلب المصابيح الفلورية مُحَوِّلًا كهربائيًا (بالاست) لتثبيت التيار المار عبر المصباح، وتوفير جهد التشغيل الأولي اللازم لبدء التفريغ القوسي. غالبًا ما يُستخدم مُحَوِّل واحد بين مصباحين أو أكثر. قد تُصدر المُحَوِّلات الكهرومغناطيسية صوت طنين أو أزيز مسموع. في أمريكا الشمالية، تُملأ المُحَوِّلات المغناطيسية عادةً بمادة تغليف تشبه القطران لتقليل الضوضاء المنبعثة. يُزال الطنين في المصابيح المزودة بمُحَوِّل إلكتروني عالي التردد. تُقدَّر الطاقة المفقودة في المُحَوِّلات المغناطيسية بنحو 10% من طاقة دخل المصباح، وفقًا لمنشورات شركة جنرال إلكتريك لعام 1978. [ 32 ] تُقلِّل المُحَوِّلات الإلكترونية من هذا الفقد.

جودة الطاقة والتداخل اللاسلكي

تتميز كوابح مصابيح الفلورسنت الحثية البسيطة بمعامل قدرة أقل من واحد. ويمكن توصيل هذه الكوابح بمكثفات تصحيح معامل القدرة، أو قد تتضمنها . كما قد تتميز الكوابح الإلكترونية البسيطة بمعامل قدرة منخفض نتيجةً لمرحلة تقويم التيار الداخلة إليها.

تُعدّ مصابيح الفلورسنت حملاً غير خطي، وتُولّد تيارات توافقية في مصدر الطاقة الكهربائية. وقد يُولّد القوس الكهربائي داخل المصباح ضوضاء بترددات الراديو، والتي يُمكن أن تنتقل عبر أسلاك الطاقة. يُمكن كبح تداخل الراديو، بل يُمكن تحقيق كبح ممتاز، لكن ذلك يزيد من تكلفة تركيبات الفلورسنت.

قد تشكل المصابيح الفلورية التي تقترب من نهاية عمرها الافتراضي خطرًا كبيرًا للتداخلات الراديوية. تتولد التذبذبات من المقاومة التفاضلية السالبة للقوس الكهربائي، ويمكن أن يشكل تدفق التيار عبر الأنبوب دائرة رنانة يعتمد ترددها على طول المسار. [ 66 ]

درجة حرارة التشغيل

تعمل مصابيح الفلورسنت بكفاءة عالية في درجة حرارة الغرفة. عند درجات حرارة أقل أو أعلى، تقل كفاءتها . وقد لا تعمل المصابيح العادية عند درجات حرارة تحت الصفر. يمكن استخدام مصابيح خاصة لضمان التشغيل الموثوق في الهواء الطلق في الطقس البارد.

شكل المصباح

تُعدّ أنابيب الفلورسنت مصادر إضاءة طويلة ومنخفضة الإضاءة مقارنةً بمصابيح التفريغ عالية الكثافة ، والمصابيح المتوهجة، ومصابيح الهالوجين، ومصابيح LED عالية الطاقة. ومع ذلك، فإن انخفاض شدة إضاءة سطح الانبعاث يُعدّ ميزةً لأنه يقلل من الوهج . لذا، يجب أن يتحكم تصميم تركيبات المصابيح في الضوء المنبعث من أنبوب طويل بدلاً من مصباح كروي صغير. ويحلّ مصباح الفلورسنت المدمج (CFL) محلّ المصابيح المتوهجة العادية في العديد من تركيبات الإضاءة حيثما تسمح المساحة بذلك.

وميض

تومض المصابيح الفلورية المزودة بمحولات مغناطيسية بتردد غير ملحوظ عادةً يبلغ 100 أو 120  هرتز، وقد يسبب هذا الوميض مشاكل لبعض الأفراد الذين يعانون من حساسية للضوء ؛ [ 67 ] كما أنها تُصنف على أنها تُسبب مشاكل لبعض الأفراد المصابين بالتوحد ، والصرع ، [ 68 ] والذئبة ، [ 69 ] ومتلازمة التعب المزمن ، وداء لايم ، [ 70 ] والدوار . [ 71 ]

مشكلة "تأثير التوهج" التي تحدث عند التقاط الصور تحت إضاءة الفلورسنت القياسية

يمكن ملاحظة تأثير الوميض ، حيث قد يبدو جسم يدور بسرعة معينة ثابتًا إذا أضاءه مصباح فلورسنت واحد فقط. يُزال هذا التأثير باستخدام مصباحين يعملان بنظام تشغيل ثنائي الطور. على عكس مصباح الوميض الحقيقي، ينخفض ​​مستوى الإضاءة خلال فترة زمنية ملحوظة، مما يؤدي إلى تشويش واضح في الجزء المتحرك.

قد تُصدر المصابيح الفلورية وميضًا عند تردد التيار الكهربائي (50 أو 60  هرتز)، وهو أمرٌ يلاحظه معظم الناس. يحدث هذا إذا تسبب تلف أو عطل في الكاثود في تقويم طفيف وإخراج ضوء غير منتظم في دورات التيار المتردد الموجبة والسالبة. يمكن أن ينبعث وميض تردد التيار الكهربائي من أطراف الأنابيب، إذا أنتج كل قطب كهربائي في الأنبوب نمط إخراج ضوء مختلفًا قليلاً في كل نصف دورة. يكون الوميض عند تردد التيار الكهربائي أكثر وضوحًا في الرؤية المحيطية منه عند النظر إليه مباشرةً.

مع اقتراب نهاية عمر مصابيح الفلورسنت، قد تبدأ بالوميض بتردد أقل من تردد التيار الكهربائي. ويعود ذلك إلى عدم استقرار المقاومة السالبة لتفريغ القوس الكهربائي، [ 72 ] والذي قد ينتج عن عطل في المصباح أو الصابورة أو ضعف التوصيل.

قد تُظهر المصابيح الفلورية الجديدة نمطًا حلزونيًا ملتويًا للضوء في جزء منها. ويعود هذا التأثير إلى ارتخاء مادة الكاثود، وعادةً ما يختفي بعد بضع ساعات من التشغيل. [ 32 ] : 22

مشكلة "تأثير الوميض" التي تحدث عند تصوير الأفلام تحت إضاءة الفلورسنت القياسية

قد تتسبب الصابورات الكهرومغناطيسية أيضًا في مشاكل لتسجيل الفيديو حيث يمكن أن يكون هناك ما يسمى بتأثير الخفقان بين معدل إطارات الفيديو والتقلبات في شدة مصباح الفلورسنت.

لا تومض المصابيح الفلورية المزودة بمحولات إلكترونية، إذ أن  عمر النصف لحالة الإلكترون المثارة عند ترددات أعلى من 5 كيلوهرتز تقريبًا يكون أطول من نصف دورة، ما يجعل إنتاج الضوء مستمرًا. ويتم اختيار ترددات تشغيل المحولات الإلكترونية لتجنب التداخل مع أجهزة التحكم عن بُعد بالأشعة تحت الحمراء. وقد تُسبب المحولات الإلكترونية رديئة الجودة أو المعيبة تعديلًا ملحوظًا في الضوء عند ترددات 100/120 هرتز. 

التعتيم

لا يمكن توصيل مصابيح الفلورسنت بمفاتيح التعتيم المصممة للمصابيح المتوهجة. ويعود ذلك لسببين: أولهما، أن شكل موجة الجهد الصادر من مفتاح التعتيم القياسي ذي التحكم الطوري يتفاعل بشكل سيئ مع العديد من كوابح التشغيل، وثانيهما، صعوبة الحفاظ على قوس كهربائي في أنبوب الفلورسنت عند مستويات الطاقة المنخفضة. لذا، تتطلب أنظمة التعتيم كوابح تشغيل متوافقة . بعض طرازات مصابيح الفلورسنت المدمجة قابلة للتعتيم؛ وفي الولايات المتحدة، تُصنف هذه المصابيح على أنها متوافقة مع معيار UL لعام 1993. [ 73 ]

أحجام وتصنيفات المصابيح

تحدد التسمية المنهجية مصابيح السوق الشامل من حيث الشكل العام، وتصنيف الطاقة، والطول، واللون، والخصائص الكهربائية والإضاءة الأخرى.

في الولايات المتحدة وكندا، تُعرَّف المصابيح عادةً برمز مثل FxxTy، حيث يرمز F إلى الفلورسنت، ويشير الرقم الأول (xx) إما إلى القدرة بالواط أو الطول بالبوصة، ويشير الحرف T إلى أن شكل المصباح أنبوبي، ويشير الرقم الأخير (y) إلى القطر بأجزاء من البوصة (أحيانًا بالملليمترات، مُقرَّبًا إلى أقرب مليمتر). الأقطار الشائعة هي T12 أو T38 ( بوصة ونصف أو 38 ملم  ) للمصابيح المنزلية، وT8 أو T26 (بوصة واحدة أو 25 ملم )  للمصابيح التجارية الموفرة للطاقة.

القيادة المفرطة

زيادة شدة إضاءة مصباح الفلورسنت هي طريقة للحصول على إضاءة أقوى من كل أنبوب مقارنةً بالإضاءة المُصممة له. تُستخدم أنابيب الفلورسنت ذات خرج الطاقة الطبيعي المُشغّل بشكل زائد (ODNO) عادةً عندما لا يتوفر مساحة كافية لإضافة المزيد من المصابيح لزيادة الإضاءة. هذه الطريقة فعّالة، ولكنها تُسبب بعض المشاكل الإضافية. وقد شاع استخدام هذه التقنية بين مُربي أحواض الأسماك المائية كطريقة اقتصادية لزيادة الإضاءة في أحواضهم. تتم زيادة شدة الإضاءة عن طريق إعادة توصيل أسلاك المصابيح لزيادة التيار الكهربائي، إلا أن ذلك يُقلل من عمر المصباح. [ 74 ]

مصابيح فلورية أخرى

ضوء أسود

المصابيح فوق البنفسجية هي نوع من المصابيح الفلورية تُستخدم لتوفير ضوء فوق بنفسجي (بطول موجي يبلغ حوالي 360  نانومتر). تُصنع هذه المصابيح بنفس طريقة المصابيح الفلورية التقليدية، ولكن الأنبوب الزجاجي مُغطى بمادة فسفورية تُحوّل الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة داخل الأنبوب إلى أشعة فوق بنفسجية طويلة الموجة بدلاً من الضوء المرئي. تُستخدم هذه المصابيح لتحفيز التألق (لإضفاء تأثيرات مميزة باستخدام طلاء مُضيء فوق بنفسجي ، وللكشف عن مواد مثل البول وبعض الأصباغ التي لا تُرى بالضوء المرئي)، وكذلك لجذب الحشرات إلى أجهزة صاعق الحشرات .

تُصنع مصابيح الإضاءة السوداء الزرقاء، كما تُسمى، من زجاج أرجواني داكن باهظ الثمن يُعرف بزجاج وود، بدلاً من الزجاج الشفاف. يعمل هذا الزجاج الأرجواني الداكن على ترشيح معظم ألوان الضوء المرئي المنبعثة مباشرةً من تفريغ بخار الزئبق، مما ينتج عنه ضوء مرئي أقل نسبيًا مقارنةً بالأشعة فوق البنفسجية. وهذا يُسهّل رؤية التألق الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية (مما يجعل ملصقات الإضاءة السوداء تبدو أكثر جاذبية). أما مصابيح الإضاءة السوداء المستخدمة في صاعقات الحشرات، فلا تتطلب هذه التقنية، لذا يتم الاستغناء عنها عادةً لخفض التكلفة؛ وتُسمى ببساطة "إضاءة سوداء" (وليس "إضاءة سوداء زرقاء").

مصباح تسمير البشرة

تحتوي المصابيح المستخدمة في أجهزة تسمير البشرة على مزيج مختلف من الفوسفور (عادةً من 3 إلى 5 أنواع أو أكثر) يُصدر أشعة فوق بنفسجية من نوعي UVA وUVB، مما يُحفز استجابة تسمير البشرة لدى معظم البشر. عادةً ما تتراوح نسبة الأشعة فوق البنفسجية UVB بين 3 و10% (5% هي النسبة الأكثر شيوعًا)، بينما تكون النسبة المتبقية من الأشعة فوق البنفسجية UVA. وتُستخدم في الغالب مصابيح عالية القدرة (100 واط)، على الرغم من شيوع مصابيح بقدرة 160 واط ذات قدرة عالية جدًا. ومن أنواع الفوسفور الشائعة الاستخدام في هذه المصابيح ثنائي سيليكات الباريوم المُنشط بالرصاص، ولكن يُستخدم أيضًا فلوروبورات السترونتيوم المُنشط باليوروبيوم. استخدمت المصابيح القديمة الثاليوم كمنشط، إلا أن انبعاثات الثاليوم أثناء التصنيع كانت سامة. [ 75 ]

مصابيح طبية تعمل بالأشعة فوق البنفسجية ب

تحتوي المصابيح المستخدمة في العلاج الضوئي على مادة فسفورية تُصدر ضوءًا فوق بنفسجيًا من نوع UVB فقط. يوجد نوعان: UVB واسع النطاق، الذي يُصدر أطوال موجية تتراوح بين 290 و320 نانومتر، ويبلغ طول موجته القصوى 306 نانومتر، وUVB ضيق النطاق، الذي يُصدر أطوال موجية تتراوح بين 311 و313 نانومتر. نظرًا لطول موجته الأطول، لا تُسبب مصابيح UVB ضيقة النطاق احمرارًا في الجلد كما تفعل المصابيح واسعة النطاق. يتطلب هذا النوع جرعة أعلى للجلد بمقدار 10 إلى 20 ضعفًا، كما يتطلب عددًا أكبر من المصابيح وفترة تعريض أطول. يُعدّ النوع ضيق النطاق مفيدًا لعلاج الصدفية، والأكزيما (التهاب الجلد التأتبي)، والبهاق، والحزاز المسطح، وبعض الأمراض الجلدية الأخرى. أما النوع واسع النطاق، فهو أفضل لزيادة فيتامين د3 في الجسم. 

مصباح النمو

تحتوي مصابيح النمو على مزيج من الفوسفور يحفز عملية التمثيل الضوئي والنمو والإزهار في النباتات والطحالب والبكتيريا الضوئية وغيرها من الكائنات الحية التي تعتمد على الضوء. غالباً ما تُصدر هذه المصابيح ضوءاً في نطاق اللونين الأحمر والأزرق بشكل أساسي، والذي يمتصه الكلوروفيل ويستخدمه في عملية التمثيل الضوئي في النباتات. [ 76 ]

مصابيح الأشعة تحت الحمراء

يمكن تصنيع المصابيح باستخدام فوسفور الليثيوم المعدني المنشط بالحديد. يتميز هذا الفوسفور بانبعاثات ذروة بين 675 و875 نانومتر، مع انبعاثات أقل في الجزء الأحمر الداكن من الطيف المرئي. [ 77 ]

مصابيح البيليروبين

يُستخدم الضوء الأزرق الداكن الناتج عن مادة الفوسفور المنشطة باليوروبيوم في علاج اليرقان بالضوء ؛ حيث يخترق الضوء ذو اللون هذا الجلد ويساعد في تكسير البيليروبين الزائد . [ 77 ]

مصباح مبيد للجراثيم

لا تحتوي المصابيح المبيدة للجراثيم على أي فوسفور، مما يجعلها مصابيح تفريغ غاز بخار الزئبق وليست مصابيح فلورية. أنابيبها مصنوعة من الكوارتز المنصهر الشفاف لأشعة UVC المنبعثة من تفريغ الزئبق.  تعمل أشعة UVC بطول موجي 254 نانومتر المنبعثة من هذه الأنابيب على قتل الجراثيم، بينما  تعمل الأشعة فوق البنفسجية البعيدة بطول موجي 184.45 نانومتر على تأيين الأكسجين إلى أوزون . المصابيح التي تحمل علامة OF تحجب الأشعة فوق البنفسجية البعيدة بطول موجي 184.45  نانومتر ولا تنتج كميات كبيرة من الأوزون. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تسبب أشعة UVC تلفًا للعين والجلد. يستخدمها الجيولوجيون أحيانًا لتحديد أنواع معينة من المعادن من خلال لون تألقها عند تزويدها بمرشحات تسمح بمرور الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة وتحجب الضوء المرئي الناتج عن تفريغ الزئبق. كما تُستخدم أيضًا في بعض ممحاة ذاكرة EPROM . تحتوي المصابيح المبيدة للجراثيم على تسميات تبدأ بالحرف G، على سبيل المثال G30T8 لمصباح مبيد للجراثيم بقوة 30 وات، وقطر 1 بوصة (2.5 سم) ، وطول 36 بوصة (91 سم) (على عكس F30T8، والذي سيكون مصباحًا فلوريًا بنفس الحجم والتصنيف).  

مصباح بدون أقطاب كهربائية

مصابيح الحث عديمة الأقطاب هي مصابيح فلورية بدون أقطاب داخلية، وهي متوفرة تجارياً منذ عام ١٩٩٠. يتم توليد تيار كهربائي في عمود الغاز باستخدام الحث الكهرومغناطيسي . ولأن الأقطاب عادةً ما تكون العنصر المحدد لعمر المصابيح الفلورية، فإن هذه المصابيح عديمة الأقطاب تتمتع بعمر افتراضي طويل جداً، على الرغم من ارتفاع سعرها.

مصباح فلورسنت ذو مهبط بارد

استُخدمت مصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد كإضاءة خلفية لشاشات LCD في أجهزة الكمبيوتر والتلفزيونات قبل استخدام شاشات LCD ذات الإضاءة الخلفية بتقنية LED . كما كانت شائعة بين مُعدّلي صناديق الكمبيوتر .

عروض علمية

يمكن للاقتران السعوي مع خطوط الطاقة ذات الجهد العالي أن يضيء المصباح بشكل مستمر بكثافة منخفضة.
يمكن للاقتران السعوي مع خطوط الطاقة ذات الجهد العالي أن يضيء المصباح بشكل مستمر بكثافة منخفضة.

يمكن إضاءة المصابيح الفلورية بوسائل أخرى غير التوصيل الكهربائي المباشر. إلا أن هذه الطرق الأخرى تُنتج إضاءة خافتة جدًا أو قصيرة الأمد، ولذا تُستخدم غالبًا في التجارب العلمية. فالكهرباء الساكنة أو مولد فان دي غراف يُسببان وميضًا لحظيًا للمصباح نتيجة تفريغ مكثف عالي الجهد. أما ملف تسلا، فيمرر تيارًا عالي التردد عبر الأنبوب، وبما أنه يحمل جهدًا عاليًا أيضًا، فإن الغازات داخله تتأين وتُصدر ضوءًا. وينطبق هذا أيضًا على مصابيح البلازما . ويمكن للتوصيل السعوي بخطوط نقل الطاقة عالية الجهد أن يُضيء المصباح باستمرار بكثافة منخفضة، وذلك تبعًا لشدة المجال الكهربائي.

انظر أيضاً

مراجع

  1. "المصابيح والأضواء المحتوية على الزئبق كنفايات عامة" . وزارة البيئة بولاية واشنطن . مؤرشف من الأصل بتاريخ 4 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يونيو 2016 .
  2. إم إيه لوتون. كتاب مرجعي لمهندس كهربائي، الطبعة السادسة عشرة ، نيونس، 2003، رقم ISBN 0-7506-4637-3، الصفحات 21-12.
  3. 1 2 3 4 "إعادة تدوير والتخلص من مصابيح الفلورسنت المدمجة وغيرها من المصابيح التي تحتوي على الزئبق" . 22 يناير 2013.
  4. غريبن، جون؛ "العلماء: تاريخ العلم من خلال حياة أعظم مخترعيه"؛ دار راندوم هاوس ؛ 2004؛ الصفحات 424-432؛ رقم ISBN 978-0-8129-6788-3
  5. برايت 1949 ، ص 381-385.
  6. مصباح كهربائي فلورسنت رقم 865367 
  7. «ضوء السيد مور الأثيري: جهاز جديد وناجح لفني كهرباء شاب من نيوارك» . صحيفة نيويورك تايمز . 2 أكتوبر 1896. مؤرشف من الأصل في 25 يوليو 2018. تم الاطلاع عليه في 26 مايو 2008 .الوصول مدفوع.
  8. جاستر، ليون؛ داو، جون ستيوارت (1915). مصادر الإضاءة الحديثة وهندسة الإضاءة . ويتاكر وشركاه. ص 107-111 . 
  9. برايت 1949 ، ص 221-223.
  10. "مقال عن مصباح كوتش وريتشينسكي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 يونيو 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2020 .
  11. ويكس، ماري إلفيرا (2003). اكتشاف العناصر: الطبعة الثالثة (إعادة طبع) . دار نشر كيسينجر . ص 287. ISBN  978-0-7661-3872-8.
  12. كلود، جورج (نوفمبر 1913). "تطوير أنابيب النيون" . مجلة الهندسة : 271-274 . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 أكتوبر 2016 .
  13. فان دولكن، ستيفن (2002). اختراع القرن العشرين: 100 اختراع شكّلت العالم : من الطائرة إلى السحاب . مطبعة جامعة نيويورك. ص 42. ISBN   978-0-8147-8812-7.
  14. برايت 1949 ، ص 369-374.
  15. برايت 1949 ، ص 385.
  16. بينجلي، كوركي (2010). أنظمة البناء لمصممي الديكور الداخلي - كوركي بينجلي - كتب جوجل . جون وايلي وأولاده. ISBN 9780470228470أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 20 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يونيو 2016 .
  17. ساكس، أوليفر (16 يونيو 2011). العم تنجستن: ذكريات طفولة في عالم الكيمياء - أوليفر ساكس - كتب جوجل . بان ماكميلان. ISBN 9780330537216أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 20 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يونيو 2016 .
  18. "اكتشف الإضاءة! التاريخ > معالم بارزة في الإضاءة" . Ies.org. مؤرشف من الأصل بتاريخ 4 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يونيو 2016 .
  19. برايت 1949 ، ص 388-391.
  20. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 1790153 ، ألبرت دبليو. هول، "جهاز تفريغ كهربائي وطريقة تشغيله"، صدرت في 27 يناير 1931، ومُسجلة باسم شركة جنرال إلكتريك 
  21. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 2182732 ، فريدريش ماير؛ هانز-يواكيم سبانر وإدموند جيرمر، "مصباح بخار معدني"، صدرت في 5 ديسمبر 1939، ومُسجلة باسم شركة جنرال إلكتريك. 
  22. مستشار كهربائي ، المجلد 50، صفحة 4، 1946
  23. مجلة ويستنجهاوس للمهندسين ، المجلد 12-13، صفحة 141، 1952
  24. "إشعال ثورة: مخزن القرن العشرين" . americanhistory.si.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 نوفمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2019 .
  25. ^ فان بروخوفن 2001 ، ص. 97-98 . 
  26. ويليام م. ين، شيجيو شيونيا، هاجيمي ياماموتو، التطبيقات العملية للفوسفور ، مطبعة سي آر سي، 2006، رقم ISBN 1-4200-4369-2، الصفحات 84-85
  27. كولشريشتا، ألوك ك. (2009). الهندسة الكهربائية الأساسية: المبادئ والتطبيقات . الهند: دار تاتا ماكجرو هيل للتعليم. ص 801. ISBN  978-0-07-014100-1أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 20 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أكتوبر 2020 .
  28. كين وسيل 2001 ، ص 185.
  29. ^ فان بروخوفن 2001 ، ص. 93.
  30. كايلس، ماساتشوستس (21 أغسطس 2012). المصابيح والإضاءة . روتليدج. ISBN 978-1-135-13809-7.
  31. يشير T12 إلى قطر المصباح بوحدات 1/8 بوصة؛ يبلغ قطر مصباح T12 12 × (1/8) بوصة أو 1.5 بوصة (38 مم) .  
  32. 1 2 3 4 5 جنرال إلكتريك، نشرة فنية للمصابيح الفلورية TP 111R ، ديسمبر 1978
  33. كين وسيل 2001 ، انظر 182.
  34. كين وسيل 2001 ، ص 188.
  35. Kane & Sell 2001 ، ص 196-197.
  36. ١ ٢ ٣ ٤ "الفصل الثامن: الإضاءة" (ملف PDF) . تطبيقات أشباه الموصلات للطاقة . شركة فيليبس لأشباه الموصلات. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ ٢٢ نوفمبر ٢٠٠٩. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٢ نوفمبر ٢٠٠٩ .
  37. 1 2 "ورقة بيانات لمشغل إلكتروني نموذجي (ليس سريع التشغيل)، مع شرح مفصل لطريقة التشغيل" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 22-03-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-04-2011 .
  38. 1 2 "ورقة بيانات لمشغل إلكتروني سريع التشغيل نموذجي، مع شرح مفصل لطريقة التشغيل" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 22-03-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-04-2011 .
  39. 1 2 "مُشغّل أنبوب إلكتروني 300C فاستلوكس لأضواء الفلورسنت الشريطية" . www.tabelek.co.uk . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2019-01-08 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2019-04-26 .
  40. ١ ٢ "بادئ تشغيل إلكتروني ناعم لأنابيب الفلورسنت UM2 متعدد النبضات" . www.tabelek.co.uk . مؤرشف من الأصل بتاريخ ٢٠١٩-٠٤-٢٣ . تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٠١٩-٠٤-٢٦ .
  41. "مُشغِّلات إلكترونية سريعة لمصابيح الفلورسنت" . users.tpg.com.au . 20 يونيو 2004. مؤرشف من الأصل في 4 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 25 فبراير 2023. تسببت جميع العلامات التجارية الثلاث لمُشغِّلات "السريعة" (أقل من 0.5 ثانية) في إصدار صوت "بررررررب" مسموع في بعض وحدات الإضاءة عند بدء تشغيلها، وهذه مشكلة متأصلة ناتجة عن استخدامها للتسخين "بالتيار المستمر" الأسرع. ويزداد الأمر سوءًا مع أنابيب الفلورسنت ذات القدرة الكهربائية العالية، وفي حال وجود أي أجزاء معدنية سائبة في وحدة الإضاءة.
  42. المعدات الميكانيكية والكهربائية للمباني، تأليف والتر تي غروندزيك، وأليسون كوك، وبنيامين شتاين، وجون إس رينولدز، دار نشر وايلي، 2010، الصفحات 545-546
  43. دليل ثورن التقني للإضاءة
  44. كين وسيل 2001 ، ص 182.
  45. "معايير ترشيد استهلاك الطاقة لمحولات مصابيح الفلورسنت" (ملف PDF) . وزارة الطاقة الأمريكية. الصفحات 3-23 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 3 أغسطس 2012. تاريخ الاطلاع: 29 يناير 2012 . 
  46. كورازا، أ.؛ جيورجي، س.؛ ماسارو، ف. (5-9 أكتوبر 2008). "معايرة الزئبق في المصابيح الفلورية". الاجتماع السنوي لجمعية تطبيقات الصناعة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لعام 2008. الاجتماع السنوي لجمعية تطبيقات الصناعة. معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. الصفحات 1-4 . doi : 10.1109/08IAS.2008.237 . ISSN 0197-2618 .  
  47. "مصباح فلورسنت ذو مهبط بارد" (ملف PDF) . شركة هاريسون توشيبا. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 22-10-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-10-2007 .
  48. كارلين، مارك؛ بنيا، جيمس ر.؛ سبانجلر، كريستينا (1 يونيو 2012). أساسيات تصميم الإضاءة . جون وايلي وأولاده. ISBN 9781118287927أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 20 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أكتوبر 2020 .
  49. لينك، رون؛ لينك، كارول (2017). تصميم الإضاءة العملي باستخدام مصابيح LED . جون وايلي وأولاده. ISBN 9781119165323أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 20 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أكتوبر 2020 .
  50. ستيلر، مايكل (2013). إضاءة عالية الجودة للمباني عالية الأداء . دار لولو للنشر، رقم ISBN 9781304236159أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 20 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أكتوبر 2020 .
  51. باناسونيك. "مصابيح سقف فلورسنت حلزونية من باناسونيك، 124.3 لومن/واط" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 11 فبراير 2011. تم الاطلاع عليها بتاريخ 27 سبتمبر 2010 .
  52. كليبستين، دونالد ل. "حقائق وبيانات عن الضوء والإضاءة!" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-12-2007 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-12-2007 .
  53. "كتالوج إضاءة فيليبس" (ملف PDF) . images.philips.com . فيليبس. الصفحات من 16 إلى 47. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 20 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 نوفمبر 2019 . 
  54. المجلس الوطني للبحوث (الولايات المتحدة). معهد أبحاث البناء. إضاءة المباني: تأثير مستويات الإضاءة الجديدة. الناشر: الأكاديميات الوطنية، 1959. ص 81
  55. "الإضاءة الفلورية المدمجة" (ملف PDF) . eere.energy.gov. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 11 مايو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يوليو 2012 .
  56. "حقيقة علمية أم خيال علمي: المصابيح الفلورية" . برنامج " غرائب ​​وكواركات " . هيئة الإذاعة الكندية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أكتوبر 2011 .
  57. "متى يجب إطفاء الأنوار" . وزارة الطاقة الأمريكية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 نوفمبر 2012 .
  58. برنامج الأمم المتحدة للبيئة (يناير 2017). مجموعة أدوات لتحديد وقياس مصادر الزئبق، تقرير مرجعي ودليل إرشادي لمستوى الجرد 2، الإصدار 1.4 (ملف PDF) (تقرير). جنيف، سويسرا: فرع المواد الكيميائية التابع لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (نُشر في ديسمبر 2017). ص 199. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 30 سبتمبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 سبتمبر 2019 . نقلاً عن فلويد وآخرون (2002).
  59. "معلومات حول الأسئلة الشائعة حول مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFLs) والزئبق" (ملف PDF) . يوليو 2008. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 18 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يونيو 2020 .
  60. "الإضاءة التجارية: إعادة تدوير المصابيح" . LampRecycle.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 1 فبراير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مارس 2010 .
  61. ليتل، سي دي؛ سير، دبليو إتش؛ بير، جيه زد؛ ميلر، إس إيه؛ جيمس، آر إتش؛ لاندري، آر جيه؛ جاكوبس، إم إي؛ كاتشماريك، آر جي؛ شاركنس، سي إم؛ جايلور، دي؛ وآخرون . (ديسمبر 1993). "تقدير خطر الإصابة بسرطان الخلايا الحرشفية الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من المصابيح الفلورية". مجلة طب الجلد الضوئي وعلم المناعة الضوئية . 9 (6): 268-274 . PMID 1343229 .  
  62. نيكول، ويندي (2012). "تسربات الأشعة فوق البنفسجية من مصابيح الفلورسنت المدمجة" . منظورات الصحة البيئية . 120 (10): a387. doi : 10.1289/ehp.120-a387 (غير نشط في 20 يناير 2026). PMC 3491932. PMID 23026199 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: تم تعطيل DOI اعتبارًا من يناير 2026 ( رابط )
  63. موسلي، هاري؛ فيرغسون، جيمس (2011). "مخاطر التعرض لضوء المصابيح الفلورية المدمجة على الأفراد العاديين والحساسين للضوء" . طب الأمراض الجلدية الضوئية، علم المناعة الضوئية، والطب الضوئي . 27 ( 3): 131-137 . doi : 10.1111/j.1600-0781.2011.00576.x . PMID 21535166. S2CID 9509601 .  
  64. اللجنة العلمية المعنية بالمخاطر الصحية الناشئة والمستجدة (SCENIHR) (23 سبتمبر/أيلول 2008). "الرأي العلمي حول حساسية الضوء" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2 سبتمبر/أيلول 2009. تاريخ الاطلاع: 16 يناير/كانون الثاني 2016 .
  65. دليل المتحف: مجموعات المتاحف. الجزء الأول، دائرة المتنزهات الوطنية الأمريكية، وزارة الداخلية، 1991، ص. K19
  66. "انبعاثات الترددات اللاسلكية من المصابيح الفلورية المدمجة" . 17 ديسمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 27 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 14 مارس 2019 .
  67. "العمل مع حساسية الضوء" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30-03-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-12-2007 .
  68. "أفكار لتوفير أماكن إقامة مناسبة للموظفين المصابين بالصرع" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 يوليو 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 ديسمبر 2007 .
  69. "سلسلة التيسير والامتثال: الموظفون المصابون بمرض الذئبة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 مايو 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 ديسمبر 2007 .
  70. شاديك، ن. أ.، فيليبس، س. ب.، سانغا، أ.، وآخرون . (ديسمبر 1999). " النتائج العضلية الهيكلية والعصبية لدى مرضى داء لايم الذين سبق علاجهم". حوليات الطب الباطني . 131 (12): 919-26 . doi : 10.7326/0003-4819-131-12-199912210-00003 . PMID 10610642. S2CID 20746489 .   
  71. "مراعاة الأشخاص المصابين بالدوار" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2008-06-08.
  72. غلوزمان، ستانيسلاف؛ بن يعقوب، شموئيل (سبتمبر-أكتوبر 2001). "تحليل التفاعل الديناميكي بين كوابح الجهد العالي ومصابيح الفلورسنت باستخدام محاكاة الغلاف". معاملات IEEE في تطبيقات الصناعة . 37 (5): 1531-1536 . Bibcode : 2001IOJIA..37.1531G . doi : 10.1109/28.952531 .
  73. "الأسئلة الشائعة حول مصابيح الفلورسنت المدمجة وخاصية التعتيم" (ملف PDF) . www.nema.org . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 13 مايو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 مارس 2020 .
  74. "لماذا قد يؤدي القيادة المتهورة إلى احتراق منزلك؟" . تربية الأسماك العملية . ١٣ يونيو ٢٠١٦. مؤرشف من الأصل في ٢١ مايو ٢٠٢٠. تم الاطلاع عليه في ٣١ مارس ٢٠٢٠ .
  75. كين وسيل 2001 ، ص 120.
  76. جوينز، جي دي، يوريو، إن سي، سانوو، إم إم، براون، سي إس (1997). "التشكل الضوئي، والتمثيل الضوئي، وإنتاج بذور نباتات القمح المزروعة تحت مصابيح LED حمراء مع وبدون إضاءة زرقاء إضافية" . مجلة علم النبات التجريبي . 48 (7): 1407-1413 . doi : 10.1093/jxb/48.7.1407 . PMID 11541074 . 
  77. 1 2 Kane & Sell 2001 ، ص. 122.

مصادر

للمزيد من القراءة

  • إيمانويل غلوسكين، "دائرة المصباح الفلوري"، (معارض الدوائر والأنظمة)
  • IEEE Transactions on Circuits and Systems, Part I: Fundamental Theory and Applications 46(5), 1999 (529–544).