Загальна будова
ЛЛ мають досить просту просторову конструкцію, проте технологічний процес їх отримання є складним і разом з якістю матеріалів, що використовуються для виготовлення різних конструктивних елементів ламп, має суттєвий вплив на їх світлотехнічні та експлуатаційні параметри.
Загальний вигляд ЛЛ з підігрівними катодами зображено на рис. 2.
Рис. 2 Загальний вигляд люмінесцентної лампи з підігрівними катодами
Люмінесцентні лампи (ртутні низького тиску) являють собою циліндричну скляну трубку 1, внутрішня поверхня якої вкрита тонким рівномірним шаром люмінофору 4. З обох кінців трубки впаяні ніжки з електродами 2. В лампах дугового розряду застосовують самонакалювальні катоди, які являють собою вольфрамові біспіралі чи триспіралі, які вкриті шаром оксиду, який зменшую роботу виходу електрона та забезпечує значно більшу емісію електронів, ніж чиста поверхня вольфраму. Оксидний катод в ЛЛ забезпечує запалювання та підтримку розряду при різних струмах (від 0,1 до 2 А) на протязі десятків тисяч годин. Катод ЛЛ може працювати в режимі само підігріву з катодною плямою, який володіє високою температурою й густиною струму на ділянці радіусом меншим 1 мм (стартерні ЛЛ), і в режимі зовнішнього підігріву, при якому достатньо велика термоелектронна емісія всієї поверхні катоду й катодна пляма відсутні (безстартерні ЛЛ). Другий режим характеризується меншою температурою катоду й забезпечує його більшу довговічність. Варто відзначити, що робота без катодної плями і з більшого довговічністю можлива також при певному діаметрі та кроці спіралі за рахунок переходу до режиму полого катоду.
У деякий типів електродів поряд з активованою біспіраллю знаходяться екрани 3 тої чи іншої конструкції, в простішому випаду це відрізки нікелевої проволоки, які розташовані перед електродами і призначені для полегшення роботи електродів в анодний півперіод, зменшуючи тим самим розпилення оксидного шару. В лампах тліючого розряду використовуються холодні катоди. Після ретельної відкачки та знегажування в лампу вводиться крапля ртуті 5 вагою 30-80 мг та інертний газ, зазвичай аргон, тиск якого в лампі 330-400 Па (2,5-3 мм рт.ст.). Також були розроблені люмінесцентні лампи, в яких використовують інші інертні гази чи їх суміші для їх наповнення. Основне призначення інертного газу (аргон, аргон-неонова чи аргон-криптонова суміш при тиску 200-400 Па) полягає в зменшенні розпилення електродів при роботі лампи (запобігає інтенсивній руйнації катоду) та полегшення запалення розряду, збільшувати градієнт електричного потенціалу в стовпі розряду та суттєво підвищувати вихід випромінювання резонансних ліній ртуті (підвищує світлову віддачу лампи). Крім
того, інертний газ здійснює суттєвий вплив також на механізм випромінювання розряду та явищу біля катоду.
Рис. 4 Цоколі люмінесцентних ламп.
Принцип дії
Він ґрунтується на використанні фотолюмінесценції люмінофорів під дією резонансного УФ-випромінювання розряду в парах ртуті при низькому тиску (5-10 Па), яке відповідає температурі рідкої фази ртуті (35-40°С). Тиск парів ртуті є фактором, що визначає вихід випромінювання резонансних ліній ртуті 253,7 та 184,9 нм. Додавання інертного газу до парів ртуті (аргон, аргон-неонова чи аргон-криптонова суміш при тиску 200-400 Па) полегшує запалення лампи, запобігає інтенсивній руйнації катоду, збільшує градієнт електричного потенціалу в стовпі розряду та суттєво підвищує вихід випромінювання резонансних ліній ртуті (підвищує світлову віддачу лампи). {На долю резонансного випромінювання припадає 60% потужності лампи (в тому числі на лінію 253,7 нм - 55%), тоді як на долю випромінювання нерезонансних ліній - 1,5-2%}
{Існують ЛЛ з розрядом в інертних газах – без ртутні ЛЛ, які мають три важливі переваги: 1) нетоксичні; 2) працюють при низьких температурах; 3) придатні для люмінофорів, які збуджуються короткохвильовим УФ-випромінюванням з квантовим виходом більшим одиниці. Ним притаманна нижча світлова віддача та малий термін придатності. Найбільш задовільні ці параметри у неонових червоних ламп.}