Lampile fluorescente emit radiatii luminoase convertite de catre luminofor din

radiatii ultraviolete puternice care caracterizeaza descarcarea in vapori de mercur.

Lampile fluorescente se prezinta sub forma unor tuburi lungi, de diametru mic, cu

axa dreapta sau, mai rar circulara, sau in forma de U.

Luminoforul este construit dintr-un amestec de substante de baza (fluorescenta),

substanta activatoare si fondant.

Substanta de baza, care transforma lungimea de unda a radiatiilor, trebuie sa

indeplineasca mai multe conditii: sa absoarba intreaga energie ultravioleta si sa o

converteasca in energie lumunoasa cu randament cat mai mare; sa absoarba cat mai

putina radiatie vizibila; sa aiba o inertie luminoasa mare, pentru a produce palpairea

luminii (efectul stroboscopic); sa reziste bine efectelor ce au loc in cursul functionarii

lampii; lumina emisa sa aiba o compozitie spectrala corespunzatoare. In prrezent, ca

substante fluorescente se folosesc amestecuri potrivite de: silicati de zinc si de culori

intermediare: wolframati de magneziu si de calciu care emit lumina albastra; borat de

catmiu cu fluorescenta rosiatica. Halogenofosfati (fosfati de fluorum clor si brom) dau

direct lumina alba, cu randament ridicat.

Substantele activatoare sunt grele: cupru, argint, bismut sau pamunturi rare, care se

adauga in cantitati foarte mici ( 0,1….1% ) substante fluorescente si au rol de a initia

producerea excitatiei luminoase.

Fondant – o sare ( NaCl, CaF2, Na2Cb4O7 etc. ) asigura formarea cristalelor

complexe ale luminoforului.

Stratul de luminofor pe peretii tubilui trebuie sa fie destul de gros pentru a se asigura

absortia intregii radiatii ultraviolete, dar indeajuns de subtire pentru a nu se putea

produce reabsortia radiatiilor luminoase emise.

In tub se gaseste o admosfera de argon la o presiune de 3-4 mm Hg, precum si cateva

miligrame de mercur. Argonul are rol de a micsora parcursul liber al electronilor, ceea

ce duce la cresterea concentratiei de electroni si la intensificarea liniei spectrale care are

rol activ.

Electrozii tubului, din wolfram, dublu spiralati, sunt asezati la doua capete ale

acestuia. Ei sunt acoperiti cu oxid de bariu si capetele scoase pentru a putea fi racordati

la circuitul exterior.

Prin combinarea corespunzatoare a substantelor fluorescente respective

caracteristicilor sticlei din care se confectioneaza tubul se obtin lampi cu diferite

compozitiispectrale ale luminii emise.

Lampile fluorescente au urmatoarele caracteristici:

-luminanta redusa (3…10);

- eficacitate luminoasa mare, de 50 – 70 lm/W;

-durata de functionare mare (7500 ore), care scade insa cu cresterea numarului de

conectari;

-temperatura tubului este redusa circa 40 grade C;

-prezinta un efect straboscopic, adica valoarea momentana a fluxului luminos

trece prin zero la finalele fiecarei semiperioade a curentului absorbit. Acest efect

este neplacut atunci atunci cand se lumineaza obiecte in miscare, care par ca se

misca sacadat sau, la obiectele in rotatie, se produce impresia ca acestea se retesc

invers sau stau pe loc. Efectul straboscopic poate fi sursa accidentelor de munca;

-fluxul luminos al lampii depinde de temperatura mediului ambiant: el este maxim

pentru temperatura de 20 – 40 grade C a mediului. Cu scaderea temperaturii

ambiante fluxul scade, iar la temperaturi sub 5 grade C aprinderea lampii este

grea sau chiar imposibila;

-9-

-pentru arderea stabila a lampilor fluorescente, acestea se monteaza in serie cu o

bobina de balast. Circuitul functioneaza, deci cu factor de putere subunitar (circa

0,5); de aceea este necesara in general ameliorarea factorului de putere cu

ajutorul unei capacitati conectate in paralel cu circuitul;

-aprinderea lampii fluorescentese face cu ajutorul unei supra tensiuni, care se

aplica intre electrozi in momentul aprinderii. In acest scop circuitul lampii se

echipeaza cu un dispozitiv de aprindere denumit starter.

Starterul este o lampa cu lumina catodica, unul dintre electrozi fiind format dintr-o

lama bimetalica. In cursul descarcarii lampa se incalzeste, electrodul format din lama

bimetalica se indoaie si face contact cu electrodul fix, la racirea lampii contactul se

desface. Pentru preintampinarea parazitilor radiofonici la functionare starterului, in

paralelcu cu acestea se leaga de obicei un condensator.

Lampile fluorescente emit radiatii luminoase convertite de catre luminofor din radiatii ultraviolete puternice care caracterizeaza descarcarea in vapori de mercur. Lampile fluorescente se prezinta sub forma unor tuburi lungi, de diametru mic, cu axa dreapta sau, mai rar circulara, sau in forma de U.

Luminoforul este construit dintr-un amestec de substante de baza (fluorescenta), substanta activatoare si fondant. Substanta de baza, care transforma lungimea de unda a radiatiilor, trebuie sa indeplineasca mai multe conditii: sa absoarba intreaga energie ultravioleta si sa o converteasca in energie lumunoasa cu randament cat mai mare; sa absoarba cat mai putina radiatie vizibila; sa aiba o inertie luminoasa mare, pentru a produce palpairea luminii (efectul stroboscopic); sa reziste bine efectelor ce au loc in cursul functionarii lampii; lumina emisa sa aiba o compozitie spectrala corespunzatoare.

In prezent, ca substante fluorescente se folosesc amestecuri potrivite de: silicati de zinc si de culori intermediare: wolframati de magneziu si de calciu care emit lumina albastra; borat de catmiu cu fluorescenta rosiatica. Halogenofosfati (fosfati de fluorum clor si brom) dau direct lumina alba, cu randament ridicat. Substantele activatoare sunt grele: cupru, argint, bismut sau pamunturi rare, care se adauga in cantitati foarte mici ( 0,1….1% ) substante fluorescente si au rol de a initia producerea excitatiei luminoase. Fondant – o sare ( NaCl, CaF2, Na2Cb4O7 etc. ) asigura formarea cristalelor complexe ale luminoforului.

Stratul de luminofor pe peretii tubilui trebuie sa fie destul de gros pentru a se asigura absortia intregii radiatii ultraviolete, dar indeajuns de subtire pentru a nu se putea produce reabsortia radiatiilor luminoase emise.

In tub se gaseste o admosfera de argon la o presiune de 3-4 mm Hg, precum si cateva miligrame de mercur. Argonul are rol de a micsora parcursul liber al electronilor, ceea ce duce la cresterea concentratiei de electroni si la intensificarea liniei spectrale care are rol activ.

Electrozii tubului, din wolfram, dublu spiralati, sunt asezati la doua capete ale acestuia. Ei sunt acoperiti cu oxid de bariu si capetele scoase pentru a putea fi racordati la circuitul exterior.

Prin combinarea corespunzatoare a substantelor fluorescente respective caracteristicilor sticlei din care se confectioneaza tubul se obtin lampi cu diferite compozitiispectrale ale luminii emise.

Lampile fluorescente au urmatoarele caracteristici:

- luminanta redusa (3…10);- eficacitate luminoasa mare, de 50 – 70 lm/W;- durata de functionare mare (7500 ore), care scade insa cu cresterea numarului

de conectari;- temperatura tubului este redusa circa 40 grade C;- prezinta un efect straboscopic, adica valoarea momentana a fluxului luminos

trece prin zero la finalele fiecarei semiperioade a curentului absorbit. Acest efect este neplacut atunci atunci cand se lumineaza obiecte in miscare, care par ca se misca sacadat sau, la obiectele in rotatie, se produce impresia ca acestea se rotesc invers sau stau pe loc. Efectul straboscopic poate fi sursa accidentelor de munca;

- fluxul luminos al lampii depinde de temperatura mediului ambiant: el este maxim pentru temperatura de 20 – 40 grade C a mediului. Cu scaderea temperaturii ambiante fluxul scade, iar la temperaturi sub 5 grade C aprinderea lampii este grea sau chiar imposibila;

- pentru arderea stabila a lampilor fluorescente, acestea se monteaza in serie cu o bobina de balast. Circuitul functioneaza, deci cu factor de putere subunitar (circa 0,5); de aceea este necesara in general ameliorarea factorului de putere cu ajutorul unei capacitati conectate in paralel cu circuitul;

- aprinderea lampii fluorescentese face cu ajutorul unei supra tensiuni, care se aplica intre electrozi in momentul aprinderii. In acest scop circuitul lampii se echipeaza cu un dispozitiv de aprindere denumit starter.Starterul este o lampa cu lumina catodica, unul dintre electrozi fiind format

dintr-o lama bimetalica. In cursul descarcarii lampa se incalzeste, electrodul format din lama bimetalica se indoaie si face contact cu electrodul fix, la racirea lampii contactul se desface. Pentru preintampinarea parazitilor radiofonici la functionare starterului, in paralelcu cu acestea se leaga de obicei un condensator.

Parti componente LF

Lampa actioneaza In modul urmator. Electrodul la unul din capetele lampii emite electroni, care cu viteza mare zboara de-a lungul lampii, pana ce nu se produce ciocnirea cu atomul de mercur din Intampinare. La ciocnire ei dezbina electronii atomului pe o orbita mai Inalta. Cand electronul dezbatut de pe orbita se Intoarce pe orbita sa precedenta, atomul emite o iradiere ultravioleta. Ultima, trecand prin luminofor, se transforma in lumina vizibila.

Principiul de functionare a surselor de lumina cu descarcari In gaze se bazeaza pe efectul luminescent (emisia de radiatii situate In spectrul vizibil) datorat amorsarii p Intretinerii unei descarcari electrice Intr-un mediu gazos.

Schema de conexiuni mono a LF

Lămpile fluorescente sunt lămpi cu descărcare in vapori de mercur, cu sau fără adaosuri de gaze. Radiaţiile luminoase ale acestora sunt obţinute în cea mai mare parte nu datorită fenomenului de descărcare ci celui de fluorescentă, produs de o substanţă (luminofor) plasată pe fata interioară a acestora.

Stratul de luminofor (care acoperă pereţii din sticlă la interior) are rolul de a realiza conversia energiei emise în spectrul UV, in energie în spectrul vizibil, îndeplinind următoarele condiţii: randament bun al conversiei, transparentă la radiaţiile vizibile, rezistentă în timp la iradiere, rezistentă la şocuri de iradiere produse de conectări - deconectări frecvente. Compoziţia stratului de luminofor determină culoarea lămpii si totodată, valoarea indicelui de redadare a culorii.

Amorsarea descărcării se realizează la lămpile cu descărcare prin: supratensiune (soc de tensiune), scăderea lentă, prin ionizare, a rezistentei mediului de descărcare sau prin combinarea celor două sisteme. Pentru stabilizarea descărcării este utilizat balastul. Acesta trebuie să indeplineascâ următoarele condiţii: să asigure stabilizarea descărcării, să prezinte un factor de putere ridicat, să aibă un procentaj scăzut de armonici, să fie echipat cu sisteme de atenuare a paraziţilor radio sau TV, să prezinte o funcţionare silenţioasă într-un timp de viată cât mai îndelungat. Tipurile de

balasturi clasice pot fi înlocuite cu unele electronice prevăzute cu convertor de frecvenţă. Mărirea frecvenţei conduce la eliminarea fenomenului de pâlpâire, caracteristic lămpilor cu descărcare alimentate în curent alternativ care se manifestă datorită variaţiei curentului alternativ, respectiv, trecerii sale prin zero de două ori Intr-o perioadă.

Culoarea aparentă si redarea culorilor. Gama de culori ale lămpilor fluorescente este foarte variată datorită diferitelor reţete de pulberi ale luminoforului. Temperatura de culoare variază intre 2700 si 6500 K. In general, alegerea temperaturii de culoare se face în funcţie de nivelul de iluminare recomandat si de destinaţia spaţiului de iluminat. Se pot obţine ambiante calde la valori ale temperaturii de culoare de 2700...3000 K, ambiante neutre la valori de 3000...5300 K si ambiante reci la valori de 5300...6500 K. Calitatea luminii este dată de posibilitatea distingerii corecte a culorilor. Indicele de redare a culorii variază între valorile 60...98 în funcţie de fabricant şi de tipul de lampă.

Factorul de putere. Deoarece circuitul de alimentare a lămpii este inductiv (datorită balastului şi descărcării în arc) este necesară o îmbunătăţire locală a factorului de putere cu ajutorul unui condensator static.Valoarea factorului de putere ameliorat pentru sursele fluorescente montate in corpuri de ilumina! este, de regulă. 0,95.

Luminanta sursei. Are valori sub 3-1011 cd/rn^, ceea ce nu determină senzaţii supărătoare la privirea lor directă, in comparaţie cu cea a lămpii incandescente.

Deprecierea lămpii. Sfârşitul perioadei de funcţionare a unei lămpi este marcat de pornirea temporizată a acesteia si înnegrirea pereţilor tubului datorită evaporăm filamentului. Acest proces de îmbătrânire a lămpii este accelerat de o insuficientă preîncălzire a electrozilor sau de punerea si scoaterea în/din funcţiune repetată.

Deprecierea lămpii se datorează, în principal, stratului de luminofor care, datorită iradierii, devine mai puţin eficace, procentul de radiaţii UV transformate în radiaţii vizibile fiind din ce în ce mai mic.

Reglarea fluxului lămpii fluorescente se realizează la lămpile fluorescente cu ajutorul unui sistem cu tiristor sau variator de frecvenţă.Reglarea fluxului lămpii, cu balast clasic, se poate face până la o valoare de 50 % din valoarea curentului electric din tub, valoare sub care descărcarea nu mai asigură căldura suficientă pentru electrozii lămpii. Cu regulatorul electronic de frecventă variabilă intensitatea curentului electric din lampă poate fi diminuat până la 10 % din valoarea nominală.

Schema de principiu de alimentare a unei lămpi fluorescente este dată în figura de mai jos :

fig. 1 Schema mono de principiu de alimentare a unei lampi fluorescente

Funcţionarea si legarea la reţea. In funcţie de tipul balastului, durata de funcţionare poate să fie: 6000 h, 7000 h putând ajunge până la 10000 h.

Fig.2 Schema de conexiuni mono a LF

În 1909, chimistul şi inventatorul francez Georges Claude crea primul tub fluorescent. Astăzi aceste dispozitive sunt omniprezente şi totuşi principiul lor de funcţionare este o enigmă pentru cei mai mulţi dintre noi. Aflaţi în continuare ce se întâmplă în interiorul unei lămpi fluorescente.Cum emit atomii lumină?

Pentru a înţelege pe deplin modul de funcţionare a lămpilor fluorescente e nevoie de o scurtă introducere în natura luminii. În articolul despre spectrul electromagnetic se menţionează că lumina este o formă de radiaţie electromagnetică. Adică fotoni, cuante de energie care în anumite condiţii sunt eliberate de atomii constituenţi ai diferitelor substanţe întâlnite în natură.Când se întâmplă acest lucru?Unul din modelele atomice moderne, puţin simplificat pentru uşurinţa înţelegerii, dar în acord cu realitatea, ne prezintă atomul ca fiind format dintr-un nucleu (încărcat pozitiv şi alcătuit din protoni(sarcina pozitivă) şi neutroni) în jurul căruia orbitează sarcinile negative, electronii. Creşterea sau scăderea nivelului energetic al unui atom corespunde saltului electronilor între orbitele permise de elementul chimic în cauză (diferite de la o substanţă la alta). Când transferăm energie unei material, de exemplu încălzindu-l, electronii atomilor constituenţi înmagazinează energie "sărind" pe nivele orbitale superioare, schimbându-şi astfel zona de mişcare în jurul nucleului. Cum atomii tind să revină la o stare naturală de echilibru, acei electroni excitaţi îşi menţin noile poziţii pentru foarte puţin timp, iar în momentul revenirii la starea iniţială eliberează o anumită cantitate de energie sub forma unui foton cu o anumită lungime de undă. Această lungime de undă, care dă culoarea luminii emise, depinde de cantitatea de energie eliberată, deci de însăşi anatomia materialului excitat (încălzit sau bombardat cu altă formă de radiaţie electromagnetică).FluorescenţaDicţionarele limbii române definesc fluorescenţa ca fiind proprietarea unor substanţe de a emite lumină vizibilă atâta vreme cât sunt bombardate cu radiaţii ultraviolete. Este vorba deci de următorul fenomen care are loc în anumite materiale: absorbţia de fotoni caracteristici radiaţiei ultraviolete, urmată, în consecinţă, de eliberarea altor fotoni, cu o lungime de undă mai mare, din spectrul vizibil, diferenţa de energie transformându-se în vibraţii moleculare sau căldură. Fenomenul a fost denumit după fluorura de calciu - un mineral, compus chimic al fluorului, întâlnit în natură şi care manifestă proprietăţile descrise anterior.

Lampile fluorescente:

Functionarea lor se bazeaza pe descarcarea electrica in gaze, datorate sarcinilor din campul electric. O astfel de lampa este confectionata dintr- un tub de sticla cu peretii captusiti cu un strat de pulbere fina de substanta fluorescenta. Tubul contine gaz (neon, sodium, etc.) sau vapori metalici (mercur) la presiuni joase. La fiecare extremitate a sa se afla cate doi electrozi legati printr-un filament wolfram. Filamentele sunt acoperite de oxid de bariu , strontiu sau calciu care produc emisie de 900oC. Daca la bornele electrozilor se aplica o tensiune, descarcarile electricevor produce unde luminoase si o cantitate mica de caldura. Acestea suntpreluate de substante fluorescente si emise ca radiatii luminoase. In functie de

elemental chimic gazos din tub, lumina va avea diverse culori (alb, albastru, violet, galben, rosu, verde, etc.