Tratto da Luxemozione.

Visto che negli scorsi post si è parlato di lampade fluorescenti (a risparmio energetico) e di come queste contengono mercurio (sostanza che se assunta in quantità rilevanti può essere molto dannosa all’uomo), vorrei approfondire l’argomento e spiegare meglio il principio che sta alla base del funzionamento di queste sorgenti.

Si è detto che le comuni lampadine ad incandescenza sono per tecnologia ormai vecchie ed obsolete, bhe…dovete sapere che le lampade fluorescenti (che erroneamente vengono chiamate neon) si basano su tecnologie studiate e sviluppate a partire dagli anni ’20 del XX secolo, fu allora infatti che si eseguirono una serie di esperimenti che dimostrarono che i vapori mercurio in determinate condizioni ambientali, sottoposti a passaggio di elettroni, emettono una linea di spettro negli ultravioletti , pari circa 254nm (vedi esperienza di Frank-Hertz).

Esperienze simili culminarono nei primi anni ’30 nel primo prototipo di lampada fluorescente, che emetteva luce verde con efficienza luminosa pari a 60 lm/W, fino ad arrivare al 1939, quando venne introdotto il primo modello commerciale a luce bianca.
Da allora poco è cambiato, nulla o quasi del principio che sta alla base del funzionamento, qualcosa in più invece per quanto riguarda l’efficienza luminosa, la resa cromatica, la temperatura di colore e la vita media di queste lampade.
Oggi si possono trovare in commercio tubi fluorescenti di svariato tipo: con Ra maggiore di 90, alta efficienza luminosa (90lm/W), bassissimo contenuto di mercurio (1mg-3mg, in linea con quanto stabilito dalla normativa europea descritta in precedenza), ecc.

Come dicevo però la costruzione e la tecnologia che sta alla base è più o meno la stessa dagli anni ’40: normalmente sono costituite da un tubo di vetro sigillato ermeticamente con all’interno, una piccola goccia di mercurio (Hg) e come gas di riempimento l’Argon (un gas nobile) ad una pressione di circa 2-3mm di Hg, alle estremità del tubo due elettrodi, che attraversati da energia elettrica, emettono un flusso di elettroni.
Gli elettroni, così liberati, incontrano gli atomi di Argon (un gas nobile il cui atomo è caratterizzato da un primo livello metastabile) e ne causano l’eccitazione e quindi la ionizzazione. L’Argon ionizzato, miscelato al Mercurio (miscela di Penning), garantisce sicuramente l’eccitazione e ionizzazione del mercurio, che passa istantaneamente dallo stato liquido (a temperatura ambiente) allo stato gassoso nel momento in cui avviene la ionizzaizione dell’Argon.
Ciò avviene poiché l’energia necessaria ad eccitare il primo livello dell’Argon (11,5eV) è di poco superiore all’energia necessaria a garantire la ionizzazione del Mercurio (10,39eV): statisticamente è molto facile in queste condizioni dare luogo alla ionizzazione del Mercurio.


Ovviamente affinché tutto il processo avvenga è necessaria una certa tensione elettrica (circa 400V), superiore ai normali 230V normalmente forniti, per ottenete ciò è necessario l'utilizzo di uno starter e di un rattore in in grado di fornire la sovratensione necessaria nella giusta quantità.

Gli elettroni di mercurio, eccitati, emettono fotoni con una lunghezza d’onda pari a 253,7nm (ultravioletti), cioè al di fuori del campo del visibile (380nm-780nm).

Ma gli UV come vengono convertiti in luce visibile?
Semplice; il contenitore di vetro è rivestito internamente da polveri fluorescenti grazie alle quali appunto gli ultravioletti vengono convertiti in fotoni visibili. Le sorgenti normalmente in commercio contengono miscele diverse di fosfori avente massima sensibilità intorno ai 253nm, in grado di riprodurre diversi tipi di luce bianca e una resa del colore più o meno elevata.


Si possono trovare in commercio lampade fluorescenti lineari Trifosforo (introdotti negli anni 90) e Pentafosfori di più recente introduzione, quest’ultime in grado di dare migliori risultati in termini qualitativi grazie ad una distribuzione spettrale della luce più uniforme lungo lo spettro del visibile (380nm-780nm): ad esempio le Master TL5 TL5 90 DeLuxe della Philips sono caratterizzate da una resa cromatica Ra=91… molto molto elevata!



Osservando queste due immagini si può notare come i picchi spettrali presenti nel primo sono ridotti sensibilmente nel secondo caso.

Come dicevo esistono molteplici modelli di Lampada fluorescente, per tutti i gusti direi: le più comuni sono le lineari fluorescenti (quelle che erroneamente vengono chiamate neon), poi le compatte con unità elettronica integrata e non integrata.
Ah giusto per finire vorrei aggiungere che grazie agli ausiliari di accensione elettronica di ultima generazione, con le fluorescenti è possibile garantire oggi un’illuminazione più efficiente, flessibile e qualitativamente migliore di prima: infatti la vita media lampada è migliore grazie ad una gestione più razionale dei cicli di accensione e spegnimento e funzionamento, si ha la possibilità di controllare il flusso luminoso, cioè di dimmerare la luce e quindi ridurre i consumi quando necessario, l’accensione è immediata e soprattutto per le zone di lavoro (uffici, scuole, ecc), grazie all’introduzione degli ausiliari alta frequenza (HF) è stato possibile eliminare il fastidiosissimo effetto flikering che fino a poco fa caratterizzava (in negativo) queste sorgenti.

Effetto flickering al rallentatore.

Giacomo Rossi - Luxemozione