Va ora in onda la seconda (e non ultima ) puntata sui catodi freddi. Normalmente poco conosciuti in Italia (spesso associati alle insegne luminose), i Catodi Freddi, sempre di più trovano applicazione in ambito architettonico, in particolare quando il comune tubo fluorescente non può aiutarci: vani o velette o gole molto strette, superfici non regolari o curve, ecc.
Dovete sapere infatti che il “catodo freddo”, è costituito principalmente da un tubo in vetro che serve da contenitore per la miscela di gas di scarica e ricoperto con polveri fluorescenti che, come nel caso del tubo fluorescente tradizionale, non solo consente di convertire le emissioni ultraviolette in luce visibile, ma di ottenere uno spettro di emissione il più completo possibile e di conseguenza una miglior qualità della luce emessa o meglio una miglior resa dei colori che vengono investiti dalla luce . (NB uno spettro di emissione continuo è tipico della luce solare o delle lampadine ad incandescenza).
I tubo-contenitore è realizzato in vetro in diverse composizioni, di diametro variabile (6-25mm) che può venir curvato a seconda delle esigenze in modo da potersi adattare a tutte le situazioni.
Qua un filamatino interessante che mostra il sistema di curvatura dei tubi
Ma torniamo al discorso iniziato nella prima puntata, come si comportano i gas che vengono inseriti all’interno del tubo e sottoposti a ionizzazione ed eccitamento?
Come abbiamo visto la scorsa volta I gas normalmente utilizzati sono 5 dei 6 nobili: Elio, Neon, Argon, Kripton, Xenon.
Oggi descriverò le caratteristiche di emissione di Elio, Neon e Argon, nella prossima (e ultima puntata) terminerò l’argomento descrivendo le caratteristiche di emissione del Kripto e Xenon e miscele di gas con Mercurio.
Ogni gas è caratterizzato da una emissione spettrale tipica:
Elio. L’elio è il più leggero dei gas nobili, caratterizzato da una struttura atomica molto semplice, l’emissione spettrale dell’elio è relativamente intensa, caratterizzata da un’emissione tipica rosata e da una bassa emissione ultravioletta. In principio l’elio veniva usato per ottenere luce bianca in combinazione con il mercurio, tecnica poi abbandonata con l’introduzione delle sostanze fluorescenti.Aspetto negativo dell’elio è l’alto consumo energetico con conseguente aumento di produzione di calore (circa 78° di temperatura di funzionamento).
Neon. Sicuramente il più conosciuto e il più utilizzato per la produzione di insegne luminose, caratterizzato una luminosità elevata e da un’emissione spettrale prevalente nel rosso- arancio, praticamente priva di emissioni ultraviolette.
Argon. Utilizzato normalmente in miscela con il mercurio nelle lampade fluorescenti, l’argon è caratterizzato da un’emissione spettrale molto spostata verso il rosso. Viene comunemente usato per ottenere viola scuro se utilizzato in tubi blu o rosso scuro in tubi di vetro rosso, se utilzzato in miscela con il mercurio produce un’emissione opposta a quella esaminata, molto spostata verso il blu.
Qua sotto allego le curve di emissione spettrale dei gas esaminati.
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.
Va ora in onda la seconda (e non ultima ) puntata sui catodi freddi. Normalmente poco conosciuti in Italia (spesso associati alle insegne luminose), i Catodi Freddi, sempre di più trovano applicazione in ambito architettonico, in particolare quando il comune tubo fluorescente non può aiutarci: vani o velette o gole molto strette, superfici non regolari o curve, ecc.
Elio. L’elio è il più leggero dei gas nobili, caratterizzato da una struttura atomica molto semplice, l’emissione spettrale dell’elio è relativamente intensa, caratterizzata da un’emissione tipica rosata e da una bassa emissione ultravioletta. In principio l’elio veniva usato per ottenere luce bianca in combinazione con il mercurio, tecnica poi abbandonata con l’introduzione delle sostanze fluorescenti.Aspetto negativo dell’elio è l’alto consumo energetico con conseguente aumento di produzione di calore (circa 78° di temperatura di funzionamento).
Neon. Sicuramente il più conosciuto e il più utilizzato per la produzione di insegne luminose, caratterizzato una luminosità elevata e da un’emissione spettrale prevalente nel rosso- arancio, praticamente priva di emissioni ultraviolette.
Argon. Utilizzato normalmente in miscela con il mercurio nelle lampade fluorescenti, l’argon è caratterizzato da un’emissione spettrale molto spostata verso il rosso. Viene comunemente usato per ottenere viola scuro se utilizzato in tubi blu o rosso scuro in tubi di vetro rosso, se utilzzato in miscela con il mercurio produce un’emissione opposta a quella esaminata, molto spostata verso il blu.
