荧光棒与中控应援棒的科学解析

作者: 花卷

来源: 中科院物理所

发布日期: 2024-09-14 12:04:30

本文详细解析了荧光棒和中控应援棒的工作原理,从化学发光的荧光棒到LED应援棒,再到中控应援棒的RF射频芯片控制技术,揭示了演唱会中荧光棒如何实现统一中控和多彩变换的科学奥秘。

今年,各类演唱会在全国各地井喷式复出,大家拥有了许多现场聆听音乐、感受演唱会氛围的机会。在大大小小的演出中,无论是学校里的节日晚会,还是商业大型演唱会,都少不了荧光棒的身影。荧光棒作为观众为舞台应援、欢呼的载体,寄托了大家对演出者的热情。观众席亮起星星点点的荧光,也组成了演出的一部分,给大家带来强烈的视觉震撼,营造出了独特的氛围和互动效果。

我们在演出中使用的荧光棒,从最早的化学发光荧光棒,到了如今可以实现“荧光海”的定制中控应援棒,它们分别是什么原理呢?为什么荧光棒一掰就能发光?如何同步控制全场的应援棒?让我们一起来看看。

荧光棒采用双层结构,外层为塑料管,内层为玻璃管。玻璃管内装有过氧化氢溶液,而玻璃管与塑料管之间的夹层内则是荧光染料和酯类化合物。在掰弯前,双层溶液互不干扰,各自安好。一旦掰弯,内层玻璃管破裂,内部的过氧化氢溶液与外部酯类化合物相遇,发生化学反应并释放能量;荧光染料接收到这部分能量,便会发出荧光。

现在的演唱会上大多使用的都是LED灯泡的应援棒。

无论是批发的七彩海绵荧光棒,还是定制的具有独特形状,甚至上百种色彩的周边应援棒,其发光的来源,都是LED灯泡。LED是发光二极管的缩写,即半导体发光二极管。我们都知道,二极管是一个由P型半导体和N型半导体形成的P-N结。P型材料在半导体中掺入受主杂质,即价电子数更少的杂质原子,因为缺少价电子而产生空穴;N型材料在半导体中掺入施主杂质,即价电子数更多的杂志原子,则存在多余的电子。

所以P型材料含大量带正电的空穴,而N型材料则含大量带负电的电子。若是电源正极接在N型半导体,负极连接在P型半导体,电压倾向于将电子由P型区拉向N型区、空穴由N型区拉向P型区,形成耗尽区,即P-N结出现反向偏置。反之,在正向偏置下,N型半导体中的自由电子朝着P型一侧移动,部分电子与空穴复合,复合时发射光子。

如何让数万根荧光棒在同一时间,实现统一中控,一同点亮,一同熄灭,一同变换颜色,并组成多样的图案?从应援棒的拆解图中,我们可以试着寻找答案。中控应援棒拆解图,排除掉其中的灯罩、握把、电池,我们把目光集中在其内部电路上。中控应援棒电路拆解图从其醒目的外置天线和红外探头能够看出,它可以通过接收外部的控制信号指令,实现不同灯光效果的切换。

在电路上,可以看出其采用了两颗芯片,左边为电路的主控芯片,右边为UHF射频接收信片。UHF射频接收芯片主要负责接收现场基站发出的信号,然后交给主控芯片进行处理;主控芯片则控制电路中RGB灯珠的切换。所以,实现统一中控的关键就在于荧光棒中RF射频芯片的使用。

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