Lampade a vapori di mercurio

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Alvaro
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Lampade a vapori di mercurio

Messaggioda Alvaro » sab apr 15, 2006 12:32 am

LAMPADE A VAPORI DI MERCURIO

Questo tipo di lampade solitamente si impiegano nell’illuminazione di grandi superfici sia aperte che coperte. Generalmente e nella grande maggioranza trovano applicazione nell’illuminazione stradale pubblica e nelle aree industriali. Prima della normativa riguardante il mercurio ed i suoi derivati erano usatissime anche nell’illuminazione di parchi e giardini pubblici dove ora vengono gradualmente soppiantate dalle piu’ moderne ed efficienti lampade a joduri metallici.

Tuttavia:

se l’attuale normativa le consideri un rifiuto speciale in quanto contenenti seppure in piccolissime quantita’ il mercurio (Hg) e ne sconsigli l’utilizzo per questo principale motivo;

se paragonate alle lampade ad joduri metallici hanno una resa inferiore ed un consumo superiore;

abbiano un’emissione praticamente su quasi tutto lo spettro;

a loro favore resta pur sempre il costo assai contenuto e la facilita’ di installazione in quanto non richiedono apparecchiature di supporto quali l’accenditore come nel caso delle lampade al sodio o allo xenon e, quindi, trovano ancora largo impiego anche se saranno destinate a scomparire e rimanere solo per la produzione di ultravioletti a forte intensita’ per uso industriale e medico (gli ultravioletti sono sterilizzanti).

Esse esistono in due versioni: ordinarie e miscelate. Le lampade ordinarie richiedono solo un reattore come il classico tubo fluorescente che siamo abituati a conoscere sia rettilineo che in forma circolare (erroneamente denominati tubi al neon), le miscelate invece non richiedono nulla: al posto del reattore esterno hanno un filamento uguale a quello di una normale lampadina ad incandescenza entrocontenuto nell’ampolla stessa che sostituisce il reattore, per cui si ha una doppia emissione di luce. Tali lampade (miscelate) possono tranquillamente essere usate el posto delle comuni lampadine ad incandescenza. Per le ordinarie, invece, e’ necessario inserire in serie tra loro e l’alimentazione un reattore.

Ma vediamo di capire qualcosa di piu’ su queste lampade che per anni ci sono state sempre sotto il naso (e che qualche volta hanno dato origine a polemiche). Chiunque sia il Costruttore, qualunque forma abbia esternamente l’ampolla della lampada, qualunque sia la potenza della lampada, all’interno sono costruite tutte allo stesso modo.

La lampada presa in esame e’ il modello HLF 125W PqJ4 prodotta dalla Leuci, con accensione tramite reattore.

Classica lampada a vapori di mercurioImmagine

Prima di “smontarla” (non e’ facile aprire una lampadina senza romperla, credetemi) parliamo un attimo di loro.

Comune alla ordinaria (con reattore) ed alla miscelata (senza reattore):
tempo di accensione circa 5 minuti per il raggiungimento della massima efficienza luminosa;
riaccensione dopo qualche minuto di raffreddamento (dipende dalla potenza della lampada);

lampada a reattore:
Efficienza luminosa: 30 - 60 lm/W
Temperatura colore: 2900 - 4200 K
Durata in ore : 10000

Lampada miscelata:
Efficienza luminosa: 11 – 25 lm/W
Temperatura colore: 3500 K
Durata ore : 3000 - 4000


La sorgente luminosa vera e propria di tali lampade e’ una fiala (tubo) di quarzo trasparente detto “tubo di scarica” contenente vapori di mercurio e goccioline di mercurio metallo: Inizialmente la scarica avviene tra l’elettrodo di innesco ed uno degli elettrodi principali. Cio’ permette di generare una ionizzazione primaria nel gas contenuto nella fiala. Raggiunto un certo valore (dopo pochi secondi) si innesca la scarica principale tra i due elettrodi principali.
Una volta innescata la scarica elettrica viene emessa la luce ad opera della colonna di gas ionizzata dalla scarica. Alcuni elettroni danno luogo alla “valanga” ed almeno un elettrone di ogni valanga a sua volta ne genera un’altra; gli elettroni eccitati quando ricadono al livello energetico inferiore danno luogo all’emissione di fotoni.

Cio’ produce due effetti: l’inizio dell’emmissione abbondante di luce e calore. Quest’ultimo permette l’evaporazione del mercurio metallo e lentamente la fiala si porta in pressione e temperatura. A questo punto l’emissione luminosa raggiunge la massima efficienza e cosi’ permane. Quando la lampada viene spenta e’ necessario che la temperatura della fiala (o tubo di scarica) ridiscenda sotto un determinato valore. Cio’ a sua volta determina un abbassamento della pressione interna alla fiala e parte del vapore si ricondensa in minute goccioline di Hg metallo. Mano a mano che la lampada “lavora” il quarzo della fiala si annerisce ed il vapore del mercurio si “consuma”. Cio’ e’ l’invecchiamento della lampada e, comprensibilmente, la sua efficienza diminuisce.

Tuttavia c’e’ da dire che la luce (azzurro-verde o azzurro-argentea) generata dalla fiala o tubo di scarica e’ prettamente nello spettro ultravioletto con una lunghezza d’onda di 2537 A. Tale lunghezza d’onda e’ scarsamente illuminante ma, per contro, e’ altamente nociva alla salute.
Per questo, tale tipo di lampada, sprovvista di convertitore di lunghezza d’onda viene impiegata come sterilizzatrice e produzione di ozono. Difatti l’azione degli ultravioletti, sotrattutto intensi, sull’ossigeno (O2) produce la sua trasformazione in ozono (O3).

Per poter essere impiegate efficacemente e con una certa sicurezza, l’ampolla esterna di tali lampade e’ ricoperta internamente da una particolare sostanza chimica fluorescente, di colore bianco: il vanadato di ittrio o alluminato di ittrio. Tale sostanza ha la caratteristica di emettere luminescenza nello spettro visibile quando stimolata da radiazione ultravioletta.

Proprio per la loro caratteristica di funzionare nello spettro ultravioletto ci furono delle feroci polemiche contro l’impiego di queste lampade, soprattutto nell’illuminazione pubblica. Tannt’è che la IAU (International Astronomical Union), ebbe a lamentarsi che “ … queste lampade dominano l'inquinamento luminoso nella regione blu dello spettro mentre nel rosso il loro contributo è generalmente piccolo e proprio per questo le lampade di questo tipo disturbano molto le osservazioni astronomiche e si deve operare ogni sforzo per limitarne il loro uso nel futuro …”

L'efficienza luminosa di una lampada fluorescente, che viene misurata in lumen/watt, è quattro o cinque volte superiore a quella di una lampada a incandescenza.

Parti costituenti la lampadaImmagine

Dimensioni della lampadaImmagine

Il gruppo di scaricaImmagine

La fiala (tubo) in cui avviene la scarica nel gasImmagine

Schema di collegamento e funzionamento della lampadaImmagine

A chiusura una serie di foto sull’accensione della lampada e la colonna di gas ionizzata:

Immagine
asportando una porzione di vanadato d’ittrio dall’ampolla e rimettendola sulla fiala si puo’ vedere contemporaneamente la scarica nella fiala e la reazione della sostanza fluorescente al crescere della potenza della radiazione ultravioletta.

Immagine
l’elettrodo di accensione innesca la scarica sull’elettrodo principale (in basso)

Immagine
dopo pochi istanti la ionizzazione del vapore di mercurio all’interno della fiala ha raggiunto il valore di soglia e si innesca la scarica principale. L’ampolla comincia ad illuminardi di rosa intenso.

Immagine
Gli elettrodi principali sono diventati incandescenti e comincia l’evaporazione del mercurio metallo in goccioline all’interno della fiala, aumentando la pressione del vapore. Lìampolla diviene rosa-arancio intenso.

Immagine
a sinistra, in blu, la scarica ultravioletta all’interno della fiala e, sulla sua destra, la sostanza fluorescente presente all’interno dell’ampolla emette radiazione luminosa nello spettro visibile con una colorazione rosa-arancio intensa.

Immagine
la scarica diviene piu’ intensa e la luce emessa dalla lampada migra dal rosa-arancio al bianco. La lampada in questa fase “cresce” di intensita’ luminosa.

Immagine
Dopo circa 5 minuti la lampada e’ completamente accesa e la colonna di ionizzazione e’ ben visibile.

Immagine
La lampada e’ ormai accesa e la fiala e’ quasi impossibile distinguerla. L’ampolla emette una luce molto bianca e molto intensa.

Immagine
Ecco la lampada ormai accesa da un po’ di tempo. L’alone rossastro attorno all’ampolla e’ soltanto un fenomeno ottico-cromatico della fotografia. Nella realta’ non c’è.



ciao - alvaro

ilPaolo
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Lampade a vapori di mercurio

Messaggioda ilPaolo » dom apr 16, 2006 1:42 am

BHe che dire le lampadine ai vapori costano e sacrificarne una per farci vedere delle foto ritengo sia stata un esperienza interessante ma onerosa e comunque non necessaria , per vedere la colonnina interna senza smontare l'ampolla basta avere una lampada uguale alla tua ma a luce nera o di Wood , in quel caso la sostanza dell'ampolla e' un filtro scuro e trasparente agli ultravioletti , e' possibile osservare in un ambiente oscurato le varie fasi dell'accensione , dalla scarica sino alla temperatura di esercizio , anche in quel caso si nota il colore rosato della fiala , in quel caso la colorazione e' piu' violacea per la presenza del filtro dell'ampolla , via via cambia di colore e di intensita sino a diventare un bel viola con una scarsa quantita' di luce blu visibile ed una enorme quantita' di luce ultravioletta invisibile , che reagisce su alcuni tessuti e pigmenti ed anche su alcune vernici , e che da uno strano effetto di presenza sulla retina tutte le volte che la si osserva direttamente
Ritengo le lampade a luce nera al mercurio potenzialmente pericolose mentre i relativi tubi al neon , per la loro diversa distribuzione luminosa a parita' di rendimento , meno nocivi

Alvaro
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Lampade a vapori di mercurio

Messaggioda Alvaro » dom apr 16, 2006 7:43 pm

La luce nera o di Wood solitamente viene (o veniva ?) usata per effetti luminosi speciali, giustappunto per far risaltare soprattutto il bianco. Specialmente nelle discoteche per far risaltare i globi degli occhi e i denti. Non solo, ha anche applicazioni mediche (e' una luce al cobalto), tecniche ed era usata (poi abbandonata per via delle radiazioni) nelle lampade anti-insetti. Nella sua forma tubolare da 8 o 13 W era impiegata anche nelle macchinette per verificare le banconote.

Per quanto riguarda la lampadina che ho usato l'ho tagliata alla base con un piccolo disco diamantato. Mi serviva appunto la fiala di scarica interna perchè mi serve una sorgente a forte intensita' di luce ultravioletta. Cosi' ho unito l'utile al dilettevole: anzicchè' rompere l'ampolla l'ho tagliata, ho fatto l'articolo e ho usato la fiala ultravioletta.

E poi quando e se possibile mi piace vedere una cosa fuori e dentro. Ovvio che a tutto c'e' un limite, ma quando e' fattbile, visto che qui c'è la possibilita', perche' non scrivere due righe? Magari sono cose ovvie e risapute, pero' puo' essere sempre interessante ...

ciao - alvaro

Andrea Rescigno
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Lampade a vapori di mercurio

Messaggioda Andrea Rescigno » dom apr 16, 2006 8:25 pm

Io uso una lampada di Wood al mercurio (del tipo self ballast, che si collega direttamente alla 220V) per controllare che la carta fine art su cui stampo non abbia OBA. Gli OBA (Optical Brightener Agent) sono sostanze che vengono aggiunte alla carta per farla apparire più bianca, perché sono fluorescenti ed in presenza di UV emettono luce azzurra. Solo che riducono enormemente la durata della carta, e per giunta rendono difficile l'analisi con lo spettrofotometro usato per creare i profili colore (servono per standardizzare la resa cromatica della stampa). In teoria il produttore della carta dovrebbe dichiarare se ci sono o no OBA, e alcuni lo fanno, ma altri no e per giunta la presenza di OBA varia da partita a partita. Quindi tocca controllare ogni volta... :(

Andrea

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Lampade a vapori di mercurio

Messaggioda Andrea Rescigno » dom apr 16, 2006 8:26 pm

Messaggio inserito da Alvaro
scarica interna perchè mi serve una sorgente a forte intensita' di luce ultravioletta.


Fotoresist o EPROM? ;)

Andrea

ilPaolo
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Lampade a vapori di mercurio

Messaggioda ilPaolo » lun apr 17, 2006 11:07 pm

Messaggio inserito da Alvaro
La luce nera o di Wood solitamente viene (o veniva ?) usata per effetti luminosi speciali, giustappunto per far risaltare soprattutto il bianco. Specialmente nelle discoteche per far risaltare i globi degli occhi e i denti. Non solo, ha anche applicazioni mediche (e' una luce al cobalto), tecniche ed era usata (poi abbandonata per via delle radiazioni) nelle lampade anti-insetti. Nella sua forma tubolare da 8 o 13 W era impiegata anche nelle macchinette per verificare le banconote.

Per quanto riguarda la lampadina che ho usato l'ho tagliata alla base con un piccolo disco diamantato. Mi serviva appunto la fiala di scarica interna perchè mi serve una sorgente a forte intensita' di luce ultravioletta. Cosi' ho unito l'utile al dilettevole: anzicchè' rompere l'ampolla l'ho tagliata, ho fatto l'articolo e ho usato la fiala ultravioletta.

E poi quando e se possibile mi piace vedere una cosa fuori e dentro. Ovvio che a tutto c'e' un limite, ma quando e' fattbile, visto che qui c'è la possibilita', perche' non scrivere due righe? Magari sono cose ovvie e risapute, pero' puo' essere sempre interessante ...

ciao - alvaro

Si certo il tuo articolo e' stato interessante perche' no ??
La Wood abbandonata !!!!! :shock: Se vai in una qualunque discoteca o in un pab sperduto fuori dal mondo ne vedrai una , piu' facile che siano tubi al neon perche' scaldano di meno e durano di piu' , proteggiti la vista se fai esperimenti con la tua fiala fuori dall'ampolla

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Lampade a vapori di mercurio

Messaggioda Antonio Marcheselli » mar apr 18, 2006 12:07 am

"O" maiuscola! :D

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Lampade a vapori di mercurio

Messaggioda Walter » dom apr 23, 2006 2:23 pm

Messaggio inserito da Alvaro
La luce nera o di Wood solitamente viene (o veniva ?) usata per effetti luminosi speciali, giustappunto per far risaltare soprattutto il bianco. Specialmente nelle discoteche per far risaltare i globi degli occhi e i denti. Non solo, ha anche applicazioni mediche (e' una luce al cobalto), tecniche ed era usata (poi abbandonata per via delle radiazioni) nelle lampade anti-insetti. Nella sua forma tubolare da 8 o 13 W era impiegata anche nelle macchinette per verificare le banconote.

Nell'industria tessile viene anche usata per verificare impurita nel tessuto.

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