Интеллектуальная флуоресцентная антенна для приложений Wi-Fi

Флуоресцентная антенна

Флуоресцентные лампы - это большое семейство источников света. Есть три основных типа люминесцентных ламп: с холодным катодом, с горячим катодом и электролюминесцентные. Все они используют люминофоры, возбуждаемые электронами, для генерации света. В этой статье мы поговорим о холодном и горячем катоде; электролюминесцентные лампы используются как «флуоресцентные», но они настолько разные, что будут рассмотрены на другой странице. С этого момента всякий раз, когда делается ссылка на «люминесцентную лампу», подразумевается, что это лампа со стеклянной газоразрядной трубкой и флуоресцентным покрытием внутри - так сконструированы лампы с холодным и горячим катодом. . Индукционные лампы - это разновидность люминесцентных ламп, но у них нет электродов.


Стандартная люминесцентная лампа была разработана для коммерческого использования в 1980-х годах. Идея люминесцентной лампы возникла с 1880-х годов, однако потребовалась упорная работа на протяжении десятилетий, чтобы наконец создать работающую коммерчески жизнеспособную модель. Эту работу проделали многие, но не один изобретатель. См. Наш список изобретателей, чтобы узнать больше.

Что такое люминесцентные лампы?
Люминесцентные лампы представляют собой газоразрядные лампы низкого давления на основе паров ртути, в которых флуоресценция используется для получения видимого света. Электрический ток в газе возбуждает пары ртути, которые производят коротковолновый ультрафиолетовый свет, который заставляет люминофорное покрытие внутри лампы светиться. Люминесцентная лампа преобразует электрическую энергию в полезный свет намного эффективнее, чем лампы накаливания. Типичная световая отдача люминесцентных систем освещения составляет 50–100 люмен на ватт, что в несколько раз превышает эффективность ламп накаливания с сопоставимой светоотдачей, но меньше, чем у типичной светодиодной лампы.

Цепь люминесцентной лампы
Светильники люминесцентных ламп дороже, чем лампы накаливания, потому что для них требуется балласт для регулирования тока через лампу, но более низкая стоимость энергии обычно компенсирует более высокую начальную стоимость. Компактные люминесцентные лампы теперь доступны в тех же популярных размерах, что и лампы накаливания, и используются в качестве энергосберегающей альтернативы в домах.

Цепь люминесцентных ламп
Цепь люминесцентной лампы

Поскольку они содержат ртуть, многие люминесцентные лампы классифицируются как опасные отходы. Агентство по охране окружающей среды США рекомендует отделять люминесцентные лампы от обычных отходов для переработки или безопасной утилизации, а в некоторых юрисдикциях требуется их переработка.

Как работают люминесцентные лампы?
Когда переключатель включен, полное напряжение поступает на ламповый свет через балласт и пускатель люминесцентной лампы. Первоначально разряд не происходит, то есть световой поток лампы отсутствует, так что в пускателе устанавливается первый тлеющий разряд полного напряжения. Это связано с тем, что зазор между электродами в неоновой лампе стартера намного меньше, чем в люминесцентной лампе. Затем газ внутри стартера ионизируется - из-за этого создается полное напряжение и нагревается биметаллическая полоса, которая изгибается для соединения с неподвижным контактом. Ток начинает течь через стартер.

Хотя потенциал ионизации неона немного больше, чем у аргона, все же из-за небольшого межэлектродного зазора в неоновой лампе появляется высокий градиент напряжения, и, следовательно, в стартере начинается тлеющий разряд. Поскольку напряжение снижается из-за тока, это вызывает падение напряжения на катушке индуктивности - полоса охлаждается и отрывается от неподвижного контакта. В этот момент большой скачок напряжения L di / dt проходит через индуктор во время отключения.

Этот мощный выброс проходит через световые электроды трубки и попадает в смесь пеннинга (смесь газообразного аргона и паров ртути). Процесс газового разряда продолжается, и ток проходит через трубку легкого газа из-за низкого сопротивления по сравнению с сопротивлением стартера. Разряд атомов ртути производит ультрафиолетовое излучение, которое, в свою очередь, возбуждает порошковое покрытие люминофора, чтобы излучать видимый свет. Во время работы лампового освещения стартер становится неактивным.

Флуоресцентная антенна для Wi-Fi?
В этом изобретении в качестве проводящего элемента антенны используется ионизированный газ, заключенный в трубку. Когда газ электрически заряжен или ионизируется до плазмы, он становится проводящим и позволяет передавать или принимать радиочастотные сигналы. Когда газ не ионизируется, антенный элемент перестает выходить. В изобретении представлена ​​интеллектуальная флуоресцентная антенна с маршрутизатором 3G / 3.75G / 4G для приложений Wi-Fi. Антенна работает в диапазоне частот 2,4 ГГц, который подходит для приложений Wi-Fi. В качестве плазменной антенны используется имеющаяся в продаже люминесцентная лампа размером 0,61 метра в длину и 0,25 метра в диаметре. Газ внутри трубки представляет собой смесь паров аргона и ртути в соотношении 9: 1.

Трубка питается током 240 В от стандартного источника переменного тока. Светящаяся трубка указывает на то, что газ внутри трубки ионизирован до плазмы и образует плазменный столб. В этом состоянии плазменный столб становится очень проводящим и может использоваться в качестве антенны. На нижнем конце трубки расположена соединительная втулка, которая используется для подключения плазменной трубки к маршрутизатору. Назначение соединительных муфт - накапливать электрический заряд. Когда газ внутри трубки достаточно ионизируется до состояния плазмы, он становится проводящим и позволяет радиосигналу.

Частотные сигналы для передачи или приема. Измерения показывают, что плазменная антенна дает возвратные потери более 10 дБ в полосах частот от 2,23 ГГц до 2,58 ГГц. Способность антенны работать в качестве передатчика или приемника в этой конкретной полосе частот была проверена с помощью серии экспериментов по беспроводной передаче. Эффективность этой антенны измерялась с помощью индикатора мощности принимаемого сигнала Wi-Fi (RSSI). Продукт тестировался в течение месяца в лаборатории высокочастотных антенн компании University Technology MARA. Наши результаты показывают, что сигнал сильнее и стабильнее по сравнению с другими сигналами.

Маршрутизаторы Wi-Fi в люминесцентных лампах
Маршрутизаторы Wi-Fi - это, по сути, двусторонние радиомодули, которые подключают цифровые устройства к Интернету. Но во многих зданиях обеспечение полного покрытия является проблемой. «Мертвые зоны» радио могут возникать в местах, где сплошные стены или устройства полностью блокируют сигнал маршрутизатора или ухудшают его и становятся настолько слабыми, что портативное устройство Wi-Fi, такое как планшет или телефон, не может надежно подключиться.

Маршрутизаторы Wi-Fi в люминесцентных лампах
Маршрутизаторы Wi-Fi в люминесцентных лампах

Когда электричество проходит через пар аргона и ртути в люминесцентной лампе, он образует ионизированный газ или плазму. Плазма имеет проводящие свойства, сопоставимые с обычной металлической радиоантенной. Это позволяет подключенному маршрутизатору отправлять и получать радиосигналы через световую трубку на стандартной частоте Wi-Fi 2,4 гигагерца точно так же, как через обычную антенну. Радиоволны маршрутизатора могут ионизировать газ в трубке, поэтому он действует как антенна, независимо от того, включен ли свет или нет.

По данным исследовательской группы, плазма, обнаруженная в стандартной 62-сантиметровой световой трубке, обладает высокой проводимостью, и измерения сигнала на испытательном устройстве \ показывают, что она прочная и стабильная. Таким образом, плазма выгодно отличается от стандартных металлических антенн Wi-Fi для передачи и приема. Прототип антенны состоит из люминесцентной лампы, которая подключается к маршрутизатору через настроенную проволочную катушку в рукаве, надетом на один конец. Катушка передает радиосигнал маршрутизатора через стекло люминесцентной лампы в плазму.

Команда говорит, что несколько антенн можно подключить к одному маршрутизатору через электрическую проводку здания с использованием существующих стандартов Wi-Fi. Это позволит создать отдельную антенну в каждой комнате, где есть специальный люминесцентный светильник, и обеспечит недорогое покрытие беспроводным Интернетом во всем здании.

Обычное использование флуоресцентного света
Флуоресцентный свет обычно используется в лампах: как наружных, так и внутренних; люминесцентный свет используется в качестве подсветки для ЖК-дисплеев; декоративное освещение и звуки, причем как в верхнем пролете, так и в общем освещении малых площадей. Не используется для освещения издалека из-за рассеянного характера света.

Преимущества люминесцентных ламп
Энергоэффективный - пока что лучший свет для внутреннего освещения
Низкая стоимость производства (труб, а не балластов)
Долгая жизнь трубок
Хороший выбор желаемой цветовой температуры (от холодного белого до теплого белого)
Рассеянный свет (подходит для общего, равномерного освещения, уменьшает резкие тени)
Недостатки люминесцентной лампы
Мерцание высокой частоты можно имитировать людям (напряжение глаз, головные боли и мигрени).
Мерцание обычного флуоресцентного света плохо выглядит на видео и создает уродливый зеленоватый или желтый оттенок на камере.
Рассеянный свет (не подходит, если вам нужен сфокусированный луч, например, в фаре или фонарике)
Плохо / дешево спроектированные балласты могут создавать радиопомехи, мешающие работе другой электроники.
Плохо / дешево спроектированные балласты могут вызвать возгорание при перегреве.
В трубках есть небольшое количество ртути
Лизун-имитатор в конце жизненного цикла.
Система люминесцентного освещения состоит из двух или трех основных компонентов: (1) люминесцентная лампа, (2) балласт и (3) система стартера. В зависимости от конкретной системы люминесцентного освещения стартер может быть заменяемым компонентом, стартер может не потребоваться или функция стартера может быть встроена в балласт. Функция запуска может также зависеть от физической конструкции приспособления.

Основная концепция люминесцентной лампы заключается в том, что электрический ток возникает между двумя металлическими проводниками, помещенными в стеклянную трубку, этот процесс также известен как искрение. Этот ток проходит через газы в трубке (аргон и небольшое количество ртути в газовой фазе) и возбуждает атомы газа. Возбужденные атомы испускают фотоны, некоторые из которых колеблются с частотой, известной как ультрафиолетовый свет. Ультрафиолетовый свет попадает на люминофорное покрытие на внутренней стороне стекла. Люминофор реагирует на ультрафиолетовое излучение, производя яркий видимый свет.

Все это звучит достаточно просто, но люминесцентная лампа сама по себе ничего не сделает. Чтобы люминесцентная лампа начала работать, потенциал электричества, подаваемого на электрические проводники (называемые катодами) внутри лампы, должен быть больше, чем начальное электрическое сопротивление газа в лампе, чтобы электричество могло начать дугу через газ.

Есть два способа преодолеть это начальное электрическое сопротивление: (1) снизить электрическое сопротивление газа в лампе или (2) временно поднять электрический потенциал, подаваемый на лампу, до уровня, превышающего сопротивление газа, поэтому что может начаться искрение. Стартер (или, если он отсутствует, балласт) создает одно или оба этих условия для запуска лампы. Фактически до половины проводки в некоторых люминесцентных светильниках используется только при запуске ламп. Для запуска традиционной люминесцентной лампы используются три различных системы: предварительный нагрев, быстрый запуск и мгновенный запуск.

Таким образом, речь идет о люминесцентных лампах и их типах. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, по любым вопросам, касающимся этой концепции или реализации каких-либо электрических и электронных проектов, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, каковы применения люминесцентных ламп.