Lampu pendarfluor

Prinsip operasi

Prinsip asas bagi penukaran tenaga elektrik kepada tenaga cahaya pada lampu pendarfluor bergantung kepada serakan tidak kenyal elektron. Elektron bebas bertembung dengan atom gas. Jika elektron bebas mempunyai cukup tenaga kinetik, ia memindahkan tenaga ke elektron luar atom, menyebabkan elektron itu diujakan ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Pertembungan tersebut adalah 'tidak kenyal' kerana sedikit kehilangan tenaga berlaku.
Keadaan tenaga tinggi ini tidak stabil, maka atom akan memancarkan foton ultraungu semasa atom tersebut kembali ke tahap tenaga rendah yang lebih stabil. Kebanyakan foton yang dilepaskan daripada atom raksa mempunyai panjang gelombang dalam lingkungan ultraungu iaitu sekitar 253.7 nm dan 185 nm. Cahaya ini tidak dapat dilihat oleh mata manusia, oleh itu ia mesti ditukarkan kepada cahaya tampak. Ia dilakukan melalui penggunaan bahan pendarfluor. Foton ultraungu diserap oleh atom bahan salutan pendarflour dalaman tiub lampu, menyebabkan lonjakan tenaga yang serupa, kemudian menjunam, dengan keluaran satu lagi jenis foton sekali lagi. Foton yang dibebaskan dalam interaksi kedua ini mempunyai tenaga yang kurang daripada interaksi pertama tadi. Bahan kimia fosfor yang digunakan dipilih supaya foton yang dibebaskan adalah pada panjang gelombang yang boleh dilihat dengan mata manusia. Perbezaan tenaga antara foton ultraungu yang diserap dengan foton cahaya tampak menyebabkan sedikit pemanasan pada lapisan fosfor.
Apabila lampu dihidupkan, kuasa elektrik memanaskan katod sehingga ia cukup panas untuk mengeluarkan elektron. Elektron ini bertembung dan mengionkan gas adi di dalam tiub mengelilingi filamen untuk membentuk plasma melalui proses pengionan impak. Hasilnya, tahap konduktiviti gas terion meningkat dengan pantas, membolehkan arus tinggi mengalir melalui lampu.

Tiub lampu

Tiub lampu mengandungi gas raksa bertekanan rendah serta argon, xenon, neon, atau kripton. Tekanan di dalam tiub adalah sekitar 0.3% tekanan atmosfera. Permukaan dalaman tiub disalut dengan bahan pendarfluor terdiri daripada pelbagai campuran garam fosfor metalik dan unsur nadir bumi. Elektrod tiub terdiri daripada lingkaran tungsten serta dirujuk sebagai katod kerana fungsinya untuk memancarkan elektron. Bagi tujuan ini, ia disalut campuran barium, strontium dan kalsium oksida yang dipilih kerana suhu pelepasan termionik yang rendah.

Balast

Lampu pendarfluor adalah peranti rintangan pembezaan rendah, yang bermaksud semakin tinggi arus elektrik yang mengalir, semakin rendah rintangannya, membolehkan arus elektrik yang lebih tinggi mengalir sehingga boleh merosakkan lampu tersebut. Untuk mengelakkan arus yang membinasakan daripada mengalir ke dalam lampu, arus ini mesti dikawal dengan menggunakan balast elektrik ataupun cok. Balast yang paling banyak digunakan ialah balast jenis peraruh yang terdiri daripada gelung dawai yang dililit pada teras besi berlamina. Aruhan elektromagnet yang dihasilkan mengehadkan arus elektrik. Namun demikian, cok jenis peraruh ini menyebabkan faktor kuasa menjadi rendah disebabkan sifat semulajadi peraruh yang melengahkan arus elektrik (lagging). Penggunaan balast elektronik ataupun pemasangan kapasitor di samping balast peraruh sedia ada boleh memperbaiki faktor kuasa.

Penghidup

Atom raksa di dalam tiub pendarfluor mesti diionkan terlebih dahulu sebelum ia boleh "berlaga" di dalam tiub. Bagi lampu kecil, hanya sedikit voltan yang diperlukan, tetapi tiub yang lebih besar memerlukan voltan yang lebih besar (sehingga beribu-ribu volt). Suis penghidup yang paling lazim digunakan adalah jenis pemanas atau bara seperti yang telah ditunjukkan di dalam gambar. Ia terdiri daripada tiub nyahcas gas neon, elektrod dwilogam serta kapasitor.
Apabila kuasa elektrik dihidupkan, satu nyahcas bara akan muncul pada elektrod penghidup. Nyahcas bara ini akan memanaskan gas di dalam penghidup dan menyebabkan elektrod dwilogam untuk membengkok ke elektrod yang satu lagi. Apabila elektrod ini bersentuhan, kedua-dua filamen akan membara dan mengeluarkan elektron. Sentuhan elektrod ini menghentikan nyahcas bara, menyebabkan gas menyejuk semula. Elektrod dwilogam turut menyejuk dan mula bergerak kembali. Apabila kedua-dua elektrod tidak bersentuham, tendangan aruhan daripada balast menghasilkan voltan tinggi untuk menghidupkan lampu. Suis penghidup turut mempunyai kapasitor yang disambung selari dengan tiub nyahcas gas bagi memanjangkan hayat elektrod.
Setelah lampu menyala, nyahcas utama kemudian memastikan katod kekal panas, membenarkan keluaran berterusan tanda memerlukan elektrod penghidup untuk bersentuhan lagi. Elektrod penghidup tidak lagi bersentuhan kerana voltan yang merentasi tiub yang menyala tidak mencukupi untuk menghidupkan nyahcas bara di dalam penghidup. Jika tiub gagal dihidupkan, ataupun menyala tetapi kemudian padam kembali, prosedur menghidupkan lampu diulang semula.
Penghidup elektronik menggunakan kaedah yang lebih kompleks bagi memanaskan katod pada tiub lampu. Ia menggunakan suis semikonduktor khas yang diaturcara dengan masa pemanasan yang ditetapkan supaya katod dipanaskan sepenuhnya serta memanjangkan jangka hayat lampu. Penghidup elektronik mempunyai satu siri kapasitor yang mampu menghasilkan denyutan voltan tinggi merentasi lampu supaya ia dihidupkan dengan betul. Penghidup elektronik hanya perlu melakukan cubaan menghidupkan lampu dalam masa singkat apabila bekalan kuasa dihidupkan serta tidak akan berulang kali cuba menghidupkan tiub lampu yang sudah rosak. Penghidup elektronik direka supaya mampu menghidupkan lampu dalam masa 0.3 saat.