lampada fluorescente

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No interior de uma lâmpada fluorescente ocorrem fenômenos físicos muito interessantes. a matéria pode se apresentar em três estados físicos, a saber, sólido, liquido e gasoso. Entretanto, existe um quarto estado da matéria que ocorre quando ela se transforma numa mistura de íons e elétrons livres, justamente como no interior de uma lâmpada fluorescente acesa. No interior de um tubo temos dois eletrodos e um gás sob baixa pressão. Se nos eletrodos for aplicada uma tensão suficientemente alta, acompanhada de uma componente de alta freqüência, os átomos do gás são excitados a ponto de perderem parte de seus elétrons. Temos então a formação de íons (átomos dotados de carga global positiva/negativa resultante da perda/captação de elétrons) e elétrons livres. A tendência dos elétrons é dirigirem-se em sentido ao eletrodo que esteja carregado positivamente, ou seja, o anodo, enquanto que os íons dotados de cargas positivas dirigem-se em sentido ao eletrodo carregado negativamente (denominado catodo). Quando um íon é atraído para o catodo, o impacto que ocorre provoca a liberação de elétrons. Esses elétrons contribuem para a excitação de novos átomos, formando assim novos pares elétrons/íons. Quando um elétron incide no anodo ele também, pelo impacto, provoca a liberação de novos elétrons (secundá- rios) que aceleram o processo de ionização. No entanto, como o anodo está carregado positivamente, a maior parte dos elétrons liberados é atraída e recolhida. Usando eletrodos aquecidos (filamentos) pode-se facilitar a emissão dos elétrons e conseqüentemente o processo de ionização, como ocorre nas lâmpadas fluorescentes comuns. Nestas condições a mistura no interior do tubo, formada por elétrons livres e íons corresponde ao que denominamos "plasma".No caso da lâmpada fluorescente, como detalharemos, o processo todo de formação de plasma e condução da corrente é acompanhado da emissão de radiação eletromagnética (luz, ultravioleta, raios X etc.). Assim, para que a lâmpada "funcione" é preciso que o gás no seu interior, assim como a própria tensão de alimentação, tenha algumas características especiais. Podemos então explicar melhor o que ocorre, partindo de um circuito típico de uma lâmpada fluorescente comum, apresentado na ilustração abaixo.
Quando o circuito da lâmpada fluorescente é alimentado, o starter abre e fecha, criando pulsos amortecidos de alta tensão e de alta freqüência que dão inicio ao processo de ionização do gás. Com o aparecimento de pares íons/elétrons que são atraídos pelos respectivos eletrodos, temos impactos que liberam novos elétrons. Ocorre então um efeito de "avalanche" que acaba por ionizar todo o gás que, então, se torna condutor. Nessas condições (gás conduzindo), ocorre uma brusca queda de tensão e o starter é "colocado fora de ação" e deixa de funcionar, passando toda a corrente, agora, pela lâmpada. A ionização tem como efeito principal uma emissão de radiação que se concentra principalmente na faixa ultravioleta do espectro. Essa radiação incide no revestimento de fósforo da parede interna do tubo e esse, por sua vez, a converte em luz visível.
O reator é um indutor de elevado valor que funciona em conjunto com o starter. O starter típico é formado por um capacitor em paralelo com uma pequena lâmpada a néon que leva em seu interior um interruptor de lâmina bimetálica. 
Quando estabelecemos a alimentação neste circuito o capacitor, em conjunto com o indutor, formam um circuito ressonante que é excitado pela abertura e fechamento do contato bimetálico do starter. Este circuito gera uma altíssima tensão que serve para ionizar os átomos no interior da lâmpada fluorescente dando assim inicio ao processo de acendimento. Ao mesmo tempo, a corrente que circula pelo reator e pelo reator e pelo starter também passa pelos filamentos da lâmpada. A finalidade dos filamentos é facilitar a liberação de elétrons secundários quando os íons e elétrons do gás se chocarem contra eles, aumentando assim a quantidade de pares elétrons/íons e com isso a condução da lâmpada. Quando a quantidade de elétrons/íons no gás se torna suficientemente grande para que uma corrente intensa se estabeleça pelo tubo, o starter é colocado fora de ação pois, a tensão passa a ser insuficiente para ionizar o gás de seu interior (repare o 'circuito paralelo' lâmpada/starter). Nestas condições, ele "abre" e toda a corrente que circula pela lâmpada é suficiente para mantê-la em condução, com uma elevada ionização. Os próprios filamentos (que funcionam como anodo e catodo) não precisam mais ser aquecidos pela corrente para liberarem pares adicionais elétrons/íons sendo "desligados" no processo de desativação do starter.
Todo starter para lâmpadas fluorescentes tem no interior uma lâmina bimetálica e uma pequena quantidade de gás néon. Quando se aplica os iniciais 110V a condução gasosa pelo néon inicia (a tensão mínima de ionização do néon é cerca de 80V); essa corrente passando pelo bimetal o aquece (efeito Joule), ele enverga e encosta no outro terminal, fechando o circuito para o filamento da lâmpada fluorescente. O filamento vai ao rubro, emitindo elétrons (efeito Edson). Quando o bimetal esfria ele abre os contatos dentro do starter e nessa fase ocorre a auto-indução no reator elevando a tensão para cerca de 450V e, com isso, iniciando a ignição da lâmpada. Com a corrente principal estabelecida, a tensão entre terminais da lâmpada fluorescente e starter (circuito paralelo) cai abaixo dos 80V. A lâmpada permanece acesa mas, o néon do starter não conduz, o filamento permanece desligado.Veja que a abertura e o fechamento do starter no momento do acendimento não é só importante para gerar a tensão elevada que dá inicio ao processo de ionização. Para que este processo ocorra é preciso haver também uma certa componente de alta freqüência; dai o fato dos sistemas de iluminação fluorescente gerarem um bom ruído neste momento.
A emissão da radiação ocorre em função do tipo de gás que existe no interior do tubo, de sua pressão e, também, de outros fatores secundários (como a temperatura, a presença de campos magnéticos etc.). Para as lâmpadas comuns, temos uma mistura de alguns gases nobres como o neônio, argônio, hélio etc.) sob pressão levemente inferior à atmosférica. Com o tempo, por deficiências naturais de vedação, o ar pode entrar e, com isso, a alteração da pressão fará com que, cada vez mais, torne-se difícil ocorrer a ionização com a tensão disponível. Isso explica porque as lâmpadas velhas piscam, piscam e não acendem.
Quando a ionização ocorre os átomos são excitados de modo que seus elétrons passam para níveis de energia mais altos. A volta desses elétrons aos níveis originais é acompanhada da emissão de radiação eletromagnética. Esta radiação se espalha pelo espectro, ocupando diversas faixas estreitas, conforme se vê na ilustração. No geral, estas faixas combinadas resultam em uma boa quantidade de radiação que se concentra principalmente na parte ultravioleta do espectro. Assim, se usarmos tubos de quartzo para estas lâmpadas (que são transparentes ao ultravioleta) poderemos aproveitar essa radiação em diversas outras aplicações (apagamento de memórias de chips para computadores, germicidas, cinescópios de plasma etc.).
No entanto, se quisermos luz para iluminar um ambiente, precisamos converter esta radiação para a gama visível do espectro eletromagnético. Isso se consegue através do revestimento da parede interna do tubo com um ‘pó’ que, ao ser excitado pela radiação ultravioleta passa a emitir luz branca.
A “cor da lâmpada fluorescente”, portanto, ‘não vem lá de dentro’ e é sim, determinada pela composição química desse ‘pó’. Uma crença comum entre as pessoas é que esse gás do interior dessas lâmpadas é venenoso e que por isso o ferimento provocado pelo seu vidro demora a cicatrizar. O perigoso, em caso de um corte, é justamente o pó que reveste o vidro do tubo.