Lo studio \u00e8 stato interpellato per redigere una relazione tecnica in merito al mancato funzionamento di alcune lampade fluorescenti a catodo freddo installate per l\u2019illuminazione esterna a vetri di un edificio con fronte su strada.<\/p>\n
Relazione tecnica
\nFacendo funzionare le lampade smontate dall\u2019impianto a una correntedi 100 m A (corrente da considerarsi nominale per la dimensione degli elettrodi) si manifesta un notevole surriscaldamento (160\u00b0C sulla parete del vetro, misura con infrarosso) in prossimit\u00e0 dell\u2019elettrodo. Si pu\u00f2 dunque ipotizzare che la temperatura dell\u2019elettrodo all\u2019interno del tubo di scarica arrivi fino a 230\u00b0C. Di norma gli elettrodi a catodo freddo funzionano a temperature nell\u2019ordine dei 150\u00b0C cilindretto metallico), mentre in prossimit\u00e0 del vetro che li riveste si arriva a 90\u00b0C.
\nL\u2019origine di questa disfunzione pu\u00f2 avere due cause:<\/p>\n
1. gli elettrodi si sono danneggiati del tutto o parzialmente durante la fase di bombardamento e vuotatura. Ci\u00f2 significa che hanno funzionato come degli elettrodi non attivati e quindi non idonei a sopportare la corrente nominale.<\/p>\n
2. gli elettrodi hanno avuto una massa attivante insufficiente in origine.<\/p>\n
Le due cause potrebbero anche coesistere. Il deterioramento della massa attivante si accompagna a un fenomeno di \u201csputtering\u201d che provoca \u2013 in prossimit\u00e0 dell\u2019elettrodo \u2013 una deposizione metallica (ferro, nichel, mercurio) sulla parete interna del vetro.
\nLo \u201csputter\u201d e si presenta come un punto o un anello nero proprio davanti all\u2019elettrodo o in altre parti del vetro prospiciente l\u2019elettrodo stesso. Si tratta di un\u2019emissione di particelle metalliche \u201csparate\u201d dalla cartuccia che costituisce l\u2019elettrodo. Durante la vita del tubo tale annerimento pu\u00f2 avanzare verso la parte centrale del tubo estendendosi fino a 5\u00f78 cm dall\u2019elettrodo, ma pu\u00f2 anche retrocedere verso l\u2019estremit\u00e0 chiusa, annerendo tutto il vetro soprastante la cartuccia.
\nIl bordo della zona scura \u00e8 normalmente ben delimitato. Lo \u201csputter\u201d pu\u00f2 avvenire sia durante, sia dopo il bombardamento; nel primo caso \u00e8 dovuto a un eccesso di bombardamento (elettrodi troppo caldi, tempo troppo prolungato, pressione troppo bassa, corrente eccessiva). Qualora si presentasse dopo il bombardamento, ferme restando le cause appena citate, ve ne possono essere di ulteriori: bassa pressione di riempimento; corrente di lampada troppo alta, oltre i valori nominali; uso di elettrodi non trattati o con inadeguata emissione di ioni dei metalli di rivestimento. Se pu\u00f2 essere considerato normale riscontrare lo \u201csputter\u201d in tubi che hanno funzionato per migliaia di ore, non lo \u00e8 per i tubi nuovi, se ben realizzati. Per quanto concerne le lampade nuove si \u00e8 proceduto ad accenderle per circa mezz\u2019ora alla corrente nominale. Durante questo periodo non hanno mostrato anomalie di funzionamento.
\nRialimentate dopo 24 ore, non si sono pi\u00f9 accese, nemmeno applicando una tensione superiore a quella nominale. Ci\u00f2 si pu\u00f2 spiegare con il fatto che il breve periodo di funzionamento \u00e8 stato sufficiente per modificare il gas contenuto all\u2019interno, a tal punto che la resistenza interna ha assunto valori talmente elevati da non consentirne pi\u00f9 l\u2019innesco.
\nPer dare una spiegazione a questo fenomeno si possono formulare due ipotesi:<\/p>\n
1. \u00e8 penetrata aria dall\u2019esterno, in conseguenza di una fessurazione del tubo di vetro.<\/p>\n
2. il breve periodo di funzionamento ha innescato un processo che ha sviluppato composti inquinanti. Tale processo deve essere continuato anche dopo lo spegnimento al punto da impedire la successiva riaccensione.<\/p>\n
Un controllo effettuato con bobina di Tesla sul tubo e con cercafughe a Elio in prossimit\u00e0 della saldatura tra il vetro dell\u2019elettrodo e il tubo polverato ha permesso di escludere l\u2019ipotesi 1). Appare dunque evidente che il processo di attivazione degli elettrodi e vuotatura (che precede l\u2019introduzione dei gas rari) non ha conseguito
\nl\u2019obiettivo voluto, ovvero far degassare ed estrarre i materiali \u2013 in particolare l\u2019umidit\u00e0 \u2013 che impediscono il regolare funzionamento della lampada. La presenza d\u2019idrogeno proveniente dalla scissione dell\u2019acqua nel plasma provoca una moltiplicazione della tensione d\u2019innesco della lampada. L\u2019umidit\u00e0 non rimossa \u00e8 rimasta assorbita tra lo strato di polveri fluorescenti e il vetro. La temporanea accensione della lampada ha innescato il processo che ha liberato l\u2019umidit\u00e0 e sviluppato idrogeno.<\/p>\n
Conclusioni
\nLe osservazioni fatte sulle lampade smontate dall\u2019impianto e sulle lampade nuove sono tra loro coerenti. Le prime hanno funzionato abbastanza a lungo da liberare l\u2019umidit\u00e0 ma anche da fissare chimicamente i componenti (rendendoli inerti e non pi\u00f9 disponibili allo stato gassoso) con il materiale degli elettrodi. Ci\u00f2 ha anche
\ncontribuito all\u2019inquinamento della massa attivante degli elettrodi e conseguentemente alla generazione del fenomeno di \u201csputtering\u201d. Lo \u201csputtering\u201d assorbe i gas rari e questo d\u00e0 origine a un processo degenerativo che conduce alla mortalit\u00e0 prematura delle lampade. In aggiunta, un processo di attivazione degli elettrodi (bombardamento) non corretto pu\u00f2 portare al deterioramento della massa attivante degli elettrodi senza peraltro far raggiungere al vetro la temperatura necessaria per un completo degassamento.
\nTutto ci\u00f2 premesso, il funzionamento anomalo dei tubi fluorescenti a catodo freddo \u00e8 da ritenersi esclusivamente imputabile a difetti di costruzione degli stessi, e pi\u00f9 precisamente all\u2019esecuzione non corretta delle fasi che precedono la sigillatura delle lampade (attivazione elettrodi e vuotatura).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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