Dopo una lunga parentesi vorrei ricominciare a pubblicare un po’ di articoli tecnici che mi stanno abbastanza a cuore e che, a quanto pare, suscitano un discreto interesse.
Oggi vorrei portare avanti un discorso iniziato qualche mese fa sulle lampade fluorescenti, introducendo, sempre parlando di lampade a scarica nei gas, il principio di funzionamento dei così detti “Catodi Freddi” con particolar attenzione all’emissione spettrale dei gas Nobili di riempimento.
Per rendere più agevole la lettura dividerò quest’argomento in un paio di puntate…via con la parte prima allora! buona lettura.
Abbiamo visto nello scorso articolo come nelle lampade fluorescenti a “catodo caldo” gli elettrodi che stanno all’estremità del tubo di vetro, costituiti generalmente de un filamento di tungsteno, vengono portati ad incandescenza (circa 900°C) dal passaggio di corrente, con conseguente emissione di elettroni che innesca la scarica nell’Argon miscelato con il mercurio (miscela di Penning).
Il processo che definisce l’emissione di elettroni con le suddette caratteristiche si dice “emissione termoionica” che piano piano consuma il filamento-catodo limitando la vita media della sorgente a circa 15mila ore.Diverso è ciò che accade all’interno dei “catodi freddi”, quelli che fino a poco tempo fa erano destinati al solo ambito decorativo nelle insegne colorate dei locali, ma che oggi iniziano a trovare una discreta applicazione in ambito architettonico, quali sostituti proprio delle più comuni fluorescenti all’interno delle “gole luminose” che sempre di più vengono utilizzate per illuminare gli spazi pubblici di alberghi, teatri, ristoranti, ecc.
I catodi freddi sono caratterizzati da un catodo/anodo costituito da un cilindro metallico °(e non da un filamento)che lavora a circa max 200°C , dal quale l’estrazione di elettroni (elettroni secondari) avviene impattando degli ioni positivi direttamente sul cilindro metallico.
Tale processo è possibile grazie all’utilizzo di tensioni di funzionamento molto più elevate di quelle normalmente utilizzate nei catodi caldi.
Grazie proprio alle caratteristiche costitutive del catodo freddo, la vita media garantita per questa tipologia di lampada si aggira attorno alle 50 mila ore.
I catodi freddi sono normalmente costituiti da un tubo in vetro di sezione variabile (10-15-20mm) alle cui estremità sono saldati degli elettrodi e al cui interno è inserito un gas nobile singolo o in miscela.
I gas nobili normalmente utilizzati sono 5 (dei 6): Elio, Neon, Argon, Kripton, Xenon. Quando i gas all’interno del tubo di scarica sono investiti dall’emissione di elettroni, questi vengono sottoposti ad un processo di ionizzazione ed eccitamento con conseguente emissione spettrale specifica per ogni gas o miscela.
L’emissione spettrale è definita proprio dal processo di eccitamento quando l’elettrone “eccitato” salta temporaneamente di orbitale per poi tornare allo stato iniziale, durante questo processo viene rilasciata energia sotto forma ad esempio di fotoni.
Come vedremo nella prossima puntata i 5 gas (e relative miscele) una volta eccitati sono caratterizzati da un’emissione spettrale tipica, ad esempio il Neon (il gas nobile più noto) è caratterizzato da una luce rossa abbastanza intensa.
Per finire un’ultima considerazione sui catodi freddi, confrontati con le fluorescenti tradizionali subito emergono alcuni aspetti diciamo negativi che farebbero pendere l’ago della bilancia a favore delle seconde, ad esempio le alte tensioni di funzionamento, i costi che mediamente sono maggiori rispetto ad una sorgente fluorescente tradizionale. Tuttavia la maggior vita media (maggiore di 50 mila ore), la minor dimensione installata, la customizzazione dell’impianto (i tubi di vetro possono essere modellati a piacimento) e la dimmerazione senza ausiliari specifici rendono queste sorgenti estremamente interessanti.
alla prossima puntata
ciao a tutti
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[...] ai catodi freddi e all’emissione spettrale dei gas nobili. Come abbiamo visto nelle puntate uno e due se riempio un tubo di vetro (normalmente borosilicato) di un diametro che normalmente varia [...]
[...] a se stante con il marchio del negozio, insomma una versione moderna delle vecchie insegne al neon (catodi freddi), che in questo caso penetrano all’interno modellandosi [...]