Come funzionano le lampade al neon e cosa cambia rispetto a quelle a fluorescenza

Le lampade al neon e a fluorescenza sono lampade elettriche, ovvero sfruttano la corrente elettrica per produrre luce visibile. Tutti noi le conosciamo per i loro splendidi colori, ma come funzionano esattamente? E cosa cambia tra un tipo e l'altro?

Le lampade al neon

La lampada al neon arrivò solo nel 1909, quando fu presentata al Grand Palais di Parigi dal suo inventore, Georges Claude. Questo tipo di lampada è costituita da un tubo di vetro trasparente, in cui viene aspirata l’aria e viene inserito del gas neon a bassa pressione. Alle estremità sono posizionati due elettrodi che vengono alimentati a bassa corrente. Grazie ad una tensione di innesco elevata, si generano i primi elettroni liberi che tendono a spostarsi verso l’elettrodo positivo. Una corrente di elettroni comincia a scorrere fra i due elettrodi, generando una scarica elettrica che ionizza il gas presente nel tubo. Questo gas ionizzato prende il nome di plasma ed emette luce visibile, con una colorazione giallo-arancio, ma di debole intensità.
Questa lampada può essere utilizzata sia in corrente alternata (in cui la polarità dei due elettrodi viene invertita 50 volte al secondo, in Europa), sia in corrente continua, ma con effetti luminosi differenti.

Le lampade a fluorescenza

Anche le lampade a fluorescenza hanno due elettrodi e un rivestimento tubolare in vetro che contiene un gas a bassa pressione. In questo caso, però, il neon può essere rimpiazzato da gas argon, xeno o kripton. Tutti questi gas sono gas nobili, ovvero gas stabili che non reagiscono facilmente con gli altri elementi perché la loro struttura atomica non ha elettroni mancanti. Assieme al gas nobile viene introdotto anche del mercurio…ma perché?

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Quando viene applicata una tensione, i primi elettroni liberi cominciano a fluire fra i due elettrodi e si scontrano con degli atomi di gas nobile. Questi atomi di gas assorbono parte dell’energia di collisione, si eccitano (ovvero l'energia degli elettroni atomici più esterni aumenta) e si ionizzano (ovvero liberano uno o più elettroni). Gli elettroni emessi dal gas nobile hanno abbastanza energia per vaporizzare, eccitare e, a volte, ionizzare a loro volta gli atomi di mercurio. Gli atomi di mercurio eccitati sono la nostra nuova sorgente: i loro elettroni più esterni fanno un salto energetico e poi tornano allo stato base emettendo radiazione ultravioletta, non visibile all’occhio umano. Ma ecco che viene aggiunto uno strato di materiale fluorescente, una miscela di fosfori, sulle pareti del tubo di vetro per convertire questa radiazione in luce visibile.

Come si colorano le lampade a fluorescenza?

Per colorare le lampade è sufficiente cambiare la miscela di fosfori presente sul tubo di vetro per colorare la luce emessa! Vi sono tantissime combinazioni e minerali, ma ecco alcuni esempi:

• la Scheelite (CaWO4:Pb) è un minerale a base di tungsteno, calcio e ossigeno, al cui interno sono presenti alcuni atomi di piombo (ovvero si dice che il minerale è "dopato" con piombo). Questo minerale dona una colorazione blu alla luce;
• la Willemite, ovvero silicato di zinco, ulteriormente dopato con manganese (Zn2SiO4:Mn), dona invece una colorazione verde;
• la Wollastonite dopata con manganese e piombo (CaSio3:Pb:Mn) dona un color arancio-rosato.

Cosa fare in caso di rottura di lampade a fluorescenza?

Le lampade a fluorescenza sono potenzialmente dannose: in caso di rottura aprite le finestre per eliminare i vapori di mercurio. Indossate dei guanti per raccogliere i frammenti di vetro ricoperti di fosfori e portateli negli appositi contenitori per rifiuti tossici. Ah, meglio evitare di creare turbolenze nell'aria usando l’aspirapolvere!