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impianti per
illuminazione
di interni
• lampade fluorescenti
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la lampada fluorescente
•
la lampada fluorescente è un particolare tipo di lampada a scarica in cui l'emissione luminosa visibile è
indiretta, ovvero non è emessa direttamente dal gas ionizzato, ma da un materiale fluorescente
•
questo tipo di lampada è erroneamente chiamata lampada al neon o tubo al neon, ma non sempre
contiene neon e in realtà il suo funzionamento è dovuto principalmente alla presenza di vapori di
mercurio e di materiali fluorescenti, e non al neon.
•
è costituita da un tubo di vetro, che può essere lineare, circolare o variamente sagomato (si distinguono
in particolare le lampade CFL, Compact Fluorescent Lamp, che hanno il tubo di forma tale da avere poco
ingombro) al cui interno è dapprima praticato il vuoto, poi introdotto un gas nobile (argon, xeno, neon, o
krypton) a bassa pressione ed una piccola quantità di mercurio liquido, che in parte evapora
mescolandosi al gas nobile
•
la superficie interna del tubo è rivestita di un materiale fluorescente, dall'aspetto di una polvere bianca
•
ai due estremi del tubo sono presenti due elettrodi .
mercurio e gas inerte
tipo di lampada tradizionale lineare
elettrodo
strato di materiale fluorescente
tipo di lampada
CFL
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base con attacco
particolari costruttivi di una lampada fluorescente
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la lampada fluorescente: principio di funzionamento
•
gli elettrodi, posti alle due estremità del tubo sono ricoperti da speciali sostanze atte ad emettere, in
determinate condizioni, una notevole quantità di elettroni la cui presenza vale a favorire l'innesco della
scarica
collegando le lampade alla rete di alimentazione, una parte degli atomi di mercurio contenuti nel tubo si
scinde in elettroni; questi ultimi urtano contro gli atomi di mercurio non ancora dissociati liberando altri
elettroni che, in parte si uniscono al flusso costituente la scarica ed in parte tornano ad associarsi agli atomi
da cui erano stati allontanati
l'energia che tali elettroni cedono nell'atto di ritornare a far parte degli atomi di mercurio da cui erano stati
allontanati, danno luogo all'emissione di radiazioni ultraviolette invisibili soprattutto di lunghezza d'onda di
254 nm (nanometri). Queste radiazioni vanno a colpire lo strato di polveri fluorescenti che ricopre la parete
interna del tubo
le polveri fluorescenti, eccitate dalle radiazioni
polvere
radiazione
ultraviolette invisibili da cui sono colpite,
fluoresente
ultravioletta
trasformano le stesse in radiazioni di
radiazione
elettrodo
lunghezza d'onda maggiore, rientranti nel
visibile (luce)
campo del visibile e quindi la lampada si
elettroni
atomo di mercurio
illumina
la tonalità della luce emessa è funzione del
tipo di materiale fluorescente impiegato; una
differente
composizione
del
materiale
fluorescente permette di produrre una luce più
calda oppure più fredda.
•
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•
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procedura di accensione
•
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•
•
•
gli elettrodi di un tubo fluorescente, al contrario di una lampada ad incandescenza non possono essere
collegati direttamente alla rete elettrica per la sua caratteristica tensione-corrente,
la lampada deve essere alimentata in limitazione di corrente
per questo motivo si pone in serie alla lampada un dispositivo in grado di limitare la corrente, solitamente
una induttanza, chiamata comunemente reattore,
il reattore, oltre che a limitare la corrente, permette di generare, nella fase di accensione, in
combinazione con un altro dispositivo chiamato starter, una sovratensione che agevola l'innesco
in parallelo allo starter viene collegato un condensatore per la soppressione dei disturbi elettromagnetici
indotti dallo starter
esistono due categorie di alimentatori: elettromagnetici ed elettronici
starter
condensatore
lampada
reattore
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circuito di alimentazione elettromagnetica di una lampada fluorescente
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starter
•
lo starter è sostanzialmente un interruttore in cui il contatto mobile è costituito da due lamine bimetalliche
che si deformano riscaldandosi..
lamine bimetalliche
lamine fredde (lamine separate)
•
lamine calde (lamine a contatto)
la sequenza di accensione del tubo è la seguente:
–
inizialmente (starter freddo) il contatto interno è aperto
–
applicando tensione al circuito, il gas contenuto nello starter si ionizza provocando il riscaldamento delle lamine
bimetalliche interne che, in seguito alla dilatazione termica, chiudono il contatto interno, riscaldando al contempo i
filamenti della lampada fluorescente grazie al passaggio di corrente
–
la chiusura del contatto interno provoca l'azzeramento della tensione ai capi delle lamine, che quindi si raffreddano
contraendosi, riaprendo così il contatto interno dopo circa un secondo
–
l'apertura del circuito causata dallo starter provoca,
per effetto dell‘ autoinduzione sul reattore, una
sovratensione tale da causare la scarica e
conseguente ionizzazione del gas della lampada, con
la sua accensione.
–
nel caso l'accensione non andasse a buon fine, lo
starter ripete automaticamente la sequenza descritta.
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reattore
•
l’alimentatore tradizionale (o reattore) è quello elettromagnetico (induttivo), che è un componente passivo
che ha due diverse funzioni:
•
durante la fase di accensione, in combinazione con lo starter, consente di ottenere una sovratensione
che innesca la scarica nel gas;
•
nel funzionamento a regime esso funge da limitatore di corrente; ciò è importante perché, a scarica
avvenuta, il tubo diviene un percorso a bassissima impedenza che potrebbe causare assorbimenti
eccessivi.
•
poiché il reattore è avvolto su nucleo di materiale ferromagnetico (laminato per limitare la dispersione di
energia per riscaldamento da correnti parassite), durante il funzionamento regolare si originano delle
vibrazioni alla frequenza di rete (50 Hz in Italia) che causano il caratteristico ronzio delle lampade
fluorescenti.
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• lampade fluorescenti
fasi di accensione della lampada fluorescente
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Fase 1: starter aperto
tubo fluorescente
Lr
Rf
S sg
V1
S starter
V1
S starter
Rsg
Rf
alta impedenza
Rf
V1
lampada spenta
Rf
Lr
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Fase 2: scarica fra le lamelle dello starter
tubo fluorescente
Lr
Rf
S sg
V1
S starter
V1
S starter
R sg
Rf
alta impedenza
Rf
lampada spenta
Rf
Lr
V1
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Fase 3: starter chiuso accensione filamenti della lampada
tubo fluorescente
Lr
Rf
S sg
V1
S starter
0
S starter
R sg
Rf
alta impedenza
Rf
V1
lampada spenta
Rf
Lr
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Fase 4: riapertura starter e creazione di extratensione ai capi degli elettrodi
tubo fluorescente
Lr
Rf
V2 >> V1
S sg
V1
V2
S starter
V2
S starter
Rsg
Rf
Rf
flash di innesco scarica
Rf
Lr
V1
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Fase 5: scarica nel gas e accensione lampada
tubo fluorescente
Lr
Rf
S sg
V1
S starter
V
S starter
Rsg
Rf
bassa impedenza
Rf
V1
lampada accesa
Rf
Lr
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