Catodo Freddo e Gas Nobili

La tecnologia del catodo freddo
La perfezione dei gas nobili
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Cos'è il catodo freddo

La lampada a catodo freddo, conosciuta generalmente come “neon”, è un sistema che comprende diversi componenti:
- tubo rigorosamente in vetro, può essere trasparente o colorato, quest’ultimo è prodotto a Murano-Venezia.
- gas nobili puri o miscelati
- polveri fluorescenti che convertono la luce UV (non visibile) in luce visibile
- elettrodi alle estremità di ogni tubo
- trasformatore: per convertire la tensione della “presa comune” in una tensione adatta al funzionamento della lampada 

Catodo Freddo VS Catodo Caldo

Il catodo freddo è una lampada artigianale, così chiamata perché durante il funzionamento non supera mai i 40°C, solo all’interno degli elettrodi il cilindro metallico può arrivare fino a 200°.
La lampada si può quindi toccare con mano senza scottarsi.
La vita della lampada è mediamente di 50'000 ore, ma con una esecuzione corretta ed un’installazione adeguata può essere nettamente superiore.

Il catodo caldo invece, tipico delle comuni lampade fluorescenti di produzione industriale, ha elettrodi che sopportano in corrispondenza del filamento di tungsteno una temperatura di 900°C, con una temperatura esterna molto alta.
Generalmente non supera le 15'000 ore di vita.

[Credit grafico: Luxemozione]

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Immagine di  Il colore della lampada a catodo freddo

Il colore della lampada a catodo freddo

Ciò che determina il colore della lampada a catodo freddo è uno di questi fattori o una loro combinazione:

- Tubo in vetro colorato
- Polveri fluorescenti
- Gas nobile inserito

Andando più nel dettaglio, i gas nobili sono elementi naturali presenti nell’atmosfera e appartenenti al diciottesimo gruppo della tavola periodica. Tali gas si presentano in forma monoatomica con il guscio elettronico completo.
Questo gruppo comprende, in ordine di numero atomico: elio (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) e radon (Rn). Solo i primi 5 sono adoperati nella tecnologia del catodo freddo, il sesto invece è un elemento radioattivo raro.

Il nome nato alla fine del 1800 deriva da Edelgas, termine tedesco che indicava la loro inerzia chimica simile a quella dei metalli nobili ovvero i meno reattivi.

In natura questi gas sono incolori, ma se sottoposti ad adeguate scariche elettriche mostrano uno spettro di emissione interessante il cui colore dipende da diversi fattori (densità di corrente, temperatura, purezza del gas, presenza di polveri fluorescenti, materiale di contenimento, ecc).

I gas nobili sono innocui per la salute e non hanno alcun ruolo biologico. Tra l’altro sono inodori, insapori e non infiammabili.
Il radon e alcuni loro composti fluorurati o ossidi possono essere pericolosi, ma questi non vengono assolutamente usati per produrre lampade a catodo freddo.
I fan del neon possono stare assolutamente tranquilli, anche perché questi gas vengono adoperati anche in altri campi proprio dove sono richieste atmosfere inerti (respiratori immersioni profonde, laboratori di ricerca, ecc).

I Gas Nobili

Analizziamo i gas nobili più nel dettaglio:

  • Elio (He): Ha una struttura molto semplice, è il più leggero dei gas nobili, prende il nome dal dio greco del sole (Helios) e fu scoperto nel 1868.
    Emissione spettrale: rosata con piccolo picco nell’UV.
    L’elio è il secondo elemento più abbondante nell’Universo dopo l’idrogeno (H). Sulla crosta terrestre invece è al 71° posto.

 

  • Neon (Ne): Il più famoso per la produzione di insegne luminose grazie anche alla sua elevata luminosità. Il nome deriva dal greco (Neos) cioè “nuovo gas”, (leggi qui la sua storia).
    Emissione spettrale: rosso-arancio con UV praticamente assente.
    Il neon è il quinto elemento più abbondante nell’Universo, sulla Terra è al 82° posto. A parità di tensione e corrente, possiede la scarica più intensa tra tutto il gruppo.

 

  • Argon (Ar): Molto adoperato nelle insegne e lampade luminose in alternativa al neon. Il nome deriva dal greco argos “pigro, inerte” e fu scoperto nel 1894.
    Emissione spettrale: rosso, ma se miscelato con altri elementi l’emissione tende all’azzurro (caso principale).
    L’argon è il terzo gas nobile più abbondante sulla crosta terrestre.

 

  • Kripton (Kr): Il nome deriva dal greco kryptòs cioè “nascosto”, fu scoperto nel 1898.
    Emissione spettrale: il picco è sul rosso ma ci appare come bianco-rosa. UV basso ma sufficiente per eccitare polveri fluorescenti verdi.
    E’ al 83° posto per abbondanza nella crosta terrestre, è presente in tracce nell’atmosfera.

 

  • Xeno (Xe): Il nome deriva dal greco xènos -e –on cioè “straniero” dovuto alla sua presenza rarissima nell’atmosfera (0.0000008%), è stato scoperto nel 1898.
    Emissione spettrale: bianco-azzurro. Emissione UV forte e abbinata a polveri fluorescenti porta ad un’ampia gamma colori.
    Viene usato anche per i flash fotografici, luci di automobili e lampade battericide.
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