لماذا يفضل استخدام مصابيح النيون؟ ما هو الهدف من استعمال المصباح؟ ما هي الغازات التي تستخدم في مصابيح الانارة العادية؟ ما وظيفة الستارتر في النيون؟
مصباح النيون ملونة ومشرقة وموثوقة ، لذلك تراها مستخدمة في اللافتات والشاشات وحتى في ممرات هبوط المطارات. هل تساءلت يومًا كيف تعمل وكيف يتم إنتاج ألوان مختلفة من الضوء؟
كيف يعمل مصباح النيون:
يحتوي ضوء النيون على كمية ضئيلة من غاز النيون تحت ضغط منخفض.
توفر
الكهرباء الطاقة لتجريد الإلكترونات من ذرات النيون ، مما يؤدي إلى تأينها. تنجذب
الأيونات إلى أطراف المصباح ، مما يكمل الدائرة الكهربائية.
ينتج الضوء
عندما تكتسب ذرات النيون طاقة كافية لتصبح متحمسة(متأينة). عندما تعود الذرة إلى
حالة طاقة أقل ، فإنها تطلق فوتونًا (ضوء).
|
| كيف تعمل مصابيح النيون |
ما وظيفة الستارتر في النيون؟
الستارتر في مصابيح النيون يعمل كجهاز تشغيل أولي للمصباح. هذا الجهاز يساعد في إنشاء تيار عابر في الدائرة عند التشغيل الأولي، مما يحفز الغاز داخل المصباح للتأين وبدأ الإضاءة. في الواقع، الستارتر يغلق الدائرة لمدة قصيرة، مما يسمح بتدفق تيار عالي جدا يكفي لتأيين غازات المصباح وبدء الإضاءة.
بمجرد أن تبدأ عملية التأيين هذه، يصبح في الدائرة تيار مستمر، في هذه النقطة، يتوقف الستارتر عن العمل ويظل في حالة مفتوحة، بالتالي لا يتأثر بالتيار الكهربائي بعد هذه النقطة.
، الستارتر لإضاءة النيون يعمل كجهاز فتح وإغلاق المؤقت الذي يساعد في تشغيل المصباح عند البداية، ثم يسمح بتدفق التيار الكهربائي المستمر خلال المصباح بمجرد بدء الإضاءة.
الفرق بين مصباح النيون والفلورسنت
مصابيح النيون والفلورسنت تتبع نفس الفكرة الأساسية في التشغيل ولكن هناك بعض الاختلافات التي تميز كل منها:
- الغاز المستخدم: في مصابيح النيون، يتم استخدام غاز النيون بينما يتم استخدام غاز الزئبق في مصابيح الفلورسنت.
- اللون: مصابيح النيون تتميز باللون الأحمر الناري، بينما يمكن أن تنتج مصابيح الفلورسنت أضاءة بيضاء أو تدرجات مختلفة من الألوان بناءً على نوع المغلف الفوسفوري الذي يستخدم.
- الاستخدام: عادة ما تستخدم مصابيح النيون في الإعلانات واللوحات الإضاءة الخارجية، بينما تستخدم مصابيح الفلورسنت عموماً في الإضاءة الداخلية والمصانع والمكاتب والمحلات التجارية.
- الكفاءة: الفلورسنت عموماً أكثر كفاءة من النيون من حيث استهلاك الطاقة والانتاجية الإضائية.
- الأمان: يعتبر استخدام مصابيح الفلورسنت أكثر أماناً من النيون، حيث يعد تعرض الجسم لأبخرة الزئبق عند كسر اللمبة خطراً صحياً بينما النيون أقل خطورة.
باختصار ، على الرغم من أن كلا المصباحين يعمل بمبدأ التأين، فإن هناك العديد من الفوارق بينهما تجعل كل منها مناسباً لاستخدامات معينة.
صناعة ضوء النيون:
يمكنك عمل علامة نيون مزيفة بنفسك ، لكن مصباح النيون الحقيقية تتكون من أنبوب زجاجي مملوء بكمية صغيرة (ضغط منخفض) من غاز النيون . يستخدم النيون لأنه أحد الغازات النبيلة . إحدى سمات هذه العناصر هي أن كل ذرة لها غلاف إلكترون ممتلئ ، لذلك لا تتفاعل الذرات مع الذرات الأخرى وتستغرق الكثير من الطاقة لإزالة الإلكترون .
يوجد قطب كهربائي في أي من طرفي الأنبوب. يعمل ضوء النيون في الواقع باستخدام إما التيار المتردد (التيار المتردد) أو التيار المستمر (التيار المباشر) ، ولكن إذا تم استخدام التيار المستمر ، فإن الوهج لا يُرى إلا حول قطب كهربائي واحد. يستخدم التيار المتردد لمعظم مصباح النيون التي تراها.
عندما يتم تطبيق جهد كهربائي على المحطات (حوالي 15000 فولت) ، يتم توفير طاقة كافية لإزالة إلكترون خارجي من ذرات النيون. إذا لم يكن هناك جهد كافي ، فلن يكون هناك ما يكفي من الطاقة الحركية للإلكترونات للهروب من ذراتها ولن يحدث شيء. تنجذب ذرات النيون موجبة الشحنة ( الكاتيونات ) إلى الطرف السالب ، بينما تنجذب الإلكترونات الحرة إلى الطرف الموجب. هذه الجسيمات المشحونة ، المسماة بالبلازما ، تكمل الدائرة الكهربائية للمصباح.
أهمية مصابيح النيون وفوائدها:
مصابيح النيون ذات أهمية كبيرة في مجالات شتى وتحظى بالقيمة الكبيرة في الصناعات الحديثة والتقنيات المتقدمة، ولها عدد من الفوائد والتطبيقات في تلك المجالات.- الإضاءة: يستخدم النيون على نطاق واسع في أنابيب الإضاءة واللوحات الإعلانية نظرًا لقدرته على إنتاج الضوء باستخدام الكهرباء. يمكن الحصول على ألوان مختلفة من الضوء بواسطة مزج النيون مع غازات أخرى.
- التبريد: يُستخدم النيون في عمليات التبريد بسبب خصائصه الحرارية. يتم استخدامه خصوصًا في مجال التبريد السائل للأجهزة الكهربائية والأجهزة الإلكترونية، حيث يتم استخدامه في نظام التبريد في الكمبيوترات مثلاً
- العلوم والبحث: يستخدم النيون في الكثير من التطبيقات العلمية والبحوث والتحليلات الكيميائية والفيزيائية. كما يُستخدم في الأبحاث العلمية عالية التقنية ، مثل الأبحاث الذرية والنووية، ودراسة الفلك وحركة الجسيمات الفرعية. > >
- الإلكترونيات والتكنولوجيا: في مجال الإلكترونيات، يستخدم النيون في صناعة الأنابيب الإلكترونية والليزر وأجهزة التلفزيون والشاشات المسطحة، وغيرها من التطبيقات التكنولوجية الحديثة.
- الفن والتصميم: منذ القرن العشرين، استخدم فنانون ومصممون مصابيح النيون في التركيبات الفنية والديكور المعماري والإعلانات. إذ تمنح الألوان الزاهية للنيون نظرة جذابة وتجلب الانتباه إلى المواقع المطلوبة.
من أين يأتي الضوء في مصابيح النيون؟
الذرات في الأنبوب تتحرك حول بعضها البعض. ينقلون الطاقة لبعضهم البعض ، بالإضافة إلى إنتاج الكثير من الحرارة. بينما تهرب بعض الإلكترونات من ذراتها ، يكتسب البعض الآخر طاقة كافية لتصبح " متحمسة "". هذا يعني أن لديهم حالة طاقة أعلى. أن تكون متحمسًا مثل تسلق سلم ، حيث يمكن أن يكون الإلكترون على درجة معينة من السلم ، وليس فقط في أي مكان على طوله.
يمكن للإلكترون أن يعود إلى طاقته الأصلية (الحالة الأرضية ) بإطلاق تلك الطاقة كفوتون (ضوء). يعتمد لون الضوء الناتج على مدى تباعد الطاقة المثارة عن الطاقة الأصلية. مثل المسافة بين درجات السلم ، هذه فترة زمنية محددة. يطلق كل إلكترون متحمس للذرة طول موجي مميز للفوتون ، وبعبارة أخرى ، يطلق كل غاز نبيل متحمس لونًا مميزًا من الضوء ، بالنسبة للنيون ، هذا ضوء برتقالي محمر.
كيف يتم إنتاج ألوان أخرى من الضوء:
ترى الكثير من الألوان المختلفة للعلامات ، لذلك قد تتساءل كيف يعمل هذا. هناك طريقتان رئيسيتان لإنتاج ألوان أخرى من الضوء إلى جانب البرتقالي والأحمر للنيون. إحدى الطرق هي استخدام غاز آخر أو خليط من الغازات لإنتاج الألوان. كما ذكرنا سابقًا ، يطلق كل غاز نبيل لونًا مميزًا للضوء. على سبيل المثال ، يتوهج الهيليوم باللون الوردي ، ويتحول لون الكريبتون إلى اللون الأخضر ، ويتحول لون الأرجون إلى اللون الأزرق. إذا تم خلط الغازات ، يمكن إنتاج ألوان وسيطة.
الطريقة الأخرى لإنتاج الألوان هي طلاء الزجاج بالفوسفور أو مادة كيميائية أخرى تضيء لونًا معينًا عند تنشيطه. نظرًا لنطاق الطلاء المتاح ، لم تعد معظم المصابيح الحديثة تستخدم النيون ، ولكنها مصابيح فلورية تعتمد على تصريف الزئبق / الأرجون وطلاء الفوسفور. إذا رأيت ضوءًا واضحًا يتوهج في لون ، فهو ضوء غاز نبيل.
هناك طريقة أخرى لتغيير لون الضوء ، على الرغم من عدم استخدامه في تركيبات الإضاءة ، وهي التحكم في الطاقة التي يتم توفيرها للضوء. بينما ترى عادةً لونًا واحدًا لكل عنصر في الضوء ، توجد بالفعل مستويات طاقة مختلفة متاحة للإلكترونات المثارة ، والتي تتوافق مع طيف من الضوء يمكن أن ينتجه هذا العنصر.
من هم مخترعي مصباح النيون:
هناك العديد من العلماء الذين ساهموا في بناء وإختراع مصابيح الفلورسنت وتطويرها للحصول على أعلى جودة مع تخفيض للتكاليف وتحسين إستطاعة الكهرباء إلى الحد الأدنى لمواكبة الوعي العلمي والبحثي في ضرورة الحفاظ على موارد الطاقة ،وهو ماينعكس إيجابا على خطوات الحفاظ على البيئة ،بما فيها تخفيض إستهلاك الوقود الأحفوري ،وهو مايؤدي بالنتيجة إلى خفض الإنبعاثات الكربونية .
هاينريش جيسلر (1857):
يعتبر جيسلر والد مصابيح الفلورسنت. كان "أنبوب جيسلر" الخاص به عبارة عن أنبوب زجاجي به أقطاب كهربائية في كلا الطرفين تحتوي على غاز عند ضغط تفريغ جزئي. لقد جرب الانحناء الحالي من خلال غازات مختلفة لإنتاج الضوء. كان الأنبوب هو الأساس لضوء النيون ، وضوء بخار الزئبق ، وضوء الفلورسنت ، ومصباح الصوديوم ، ومصباح الهاليد المعدني.
وليام رامزي وموريس دبليو ترافرز (1898):
صنع رامزي وترافرز مصباح نيون ، لكن النيون كان نادرًا للغاية ، لذا لم يكن الاختراع مجديًا من حيث التكلفة.
دانيال مكفارلان مور (1904):
قام مور بتركيب "أنبوب مور" تجاريًا ، والذي يدير قوسًا كهربائيًا عبر النيتروجين وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الضوء.
جورج كلود (1902):
بينما لم يخترع كلود مصباح النيون ، فقد ابتكر طريقة لعزل النيون عن الهواء ، مما يجعل الإضاءة ميسورة التكلفة. تم عرض ضوء النيون بواسطة جورج كلود في ديسمبر من عام 1910 في معرض باريس للسيارات. عمل كلود في البداية مع تصميم مور ، لكنه طور تصميمًا موثوقًا للمصباح خاصًا به وحاصر السوق للمصباح حتى الثلاثينيات.
الكلمات الدليلية:
مصباح التنجستن تركيب مصباح الفلورسنت فكرة عمل مصباح الفلورسنت غاز النيون لماذا سمي مصباح الفلورسنت بهذا الاسم أنواع المصابيح استخدام الغازات في لوحات النيون أنواع مصابيح الفلورسنت مصباح النيون مصباح نيون مصابيح النيون ضوء النيون مصباح النيون