mini|Ulike utformingar av ljosrøyr. mini|OSRAM DULUX D frå 2004, eit 18 watts kompaktlysrøyr. mini|Spekteret til ein 11 W sparepære (nedst) samanlikna med det kontinuerlege spekteret til ein tilsvarande 60 W glødepære. Dei mørke banda viser kva for frekvensar sparepæra manglar og illustrerer kvifor fargar kan sjå feil ut i dette lyset. Lysrøyr, tidlegare òg kalla lysstoffrøyr, eller fluorescenslampe er ulike typar gassfylte glasrøyr som blir brukt som lyskjelder i lamper, reklameskilt og annan belysning.
Verkemåte Røyret inneheld ein ikke-reaktiv gass — ofte argon — under lågt trykk: mbar (atmosfæretrykket er ca. 1 bar Pa). Røyret inneheld óg litt kvikksølvdamp og det er denne som er den aktive komponenten.
I kvar ende av røyret er det plasser varmetrådar og ved oppstart vil det går straum gjennom dess, slik at dei avgjev frie elektronar (termisk emisjon). Det ligg ei spenning mellom dei to endane av røyret, som fører til at dei frie elektronane blir aksellererte mot den positive terminalen. Når elektrona kolliderer med atoma i gassen går denne over i ein plasmatilstand, og konduktansen til gassen aukar raskt, som fører til at elektronstraumen gjennom røyret aukar tilsvarande raskt og vert elektrisk leiande.
Elektronane kolliderer med kvikksølvatoma, som slik blir tilført energi og eksiterte til eit høgare energinivå. Men elektona ramlar etter kort tid attende til eit lågare energinivå og differansen i energi mellom dei to energinivåa vert avgitt i form av foton. Energien til kvar av fotona , der er planckkonstanten ( Js) og er frekvensen (i Hz). Bølgjelengda til fotona blir da
der er ljosfarten.
Kvikksølvatom avgir foton med bølgjelengder 253.7 og 185 nm, så dei er usynlege (ultrafiolette foton). Innsida av glasrøyret har eit fosforbelegg og når dei ultrafiolette fotonane kolliderer med fosfatatoma fører det til at elektronane i fosfatatomane blir eksiterte opp til høgare energinivå. Etter kort tid returnerer dei eksiterte elektrona til dei opphavelege energinivåa, og energidifferansen blir avgitt i form av foton med bølgjelengd i det synlege området (fluorescens). Fosforet blir dopa med ulike materialar for å endra fargetemperaturen. Men yset frå ljosrøye har eit diskontinuerleg spekter, så mange farger manglar. Ljosert er difor noko unaturleg og kan verta oppfatta som ubehagelg.
For å setta i gang elektronstraumen gjennom røyret må spenninga mellom dei to endane på ljosrøyret overstiga ein viss minimumsverdi; når gassen er kald er motstanden i gassen stor og det trengst ei spenning på ca. 1 kV for å få i gang straumen i gassen. Toppspenninga til elnettet er på berre V og er ikkje høg nok til å ionisera gassen i røyret når han er kald, så spenninga må aukast for å få i gang elektronstraumen.
Varmetrådane i endane varmar opp gassen, slik at det vert noko lettare å setta igang elektronstraumen. Men sjølv når gassen i endane er varm må spenninga over røyret aukast for å få i gang elektronstarumen. Det vert difor nytta ein startkrins, som består av ein spole og ei lita neonpære som varmar opp ei bimetalfjør (to metralstriper med ulik utvidingskoeffisient) som opnar ein brytar når ho blir varm. Når ein sler på ljosrøyret er gassen kald og har for stor motstanden til at det går ein elektronstraum i røyret. Det vil da gå ein liten straum gjennom neongassen i neonlampa; neongassen blir da varm nok til at bimetallfjæra stenger brytaren og det går straum gjennom dei to varmetrådane i ljosrøyret, slik at gassen blir varma opp. Når brytaren er stengt blir neongassen i pæra avkjølt og brytaren opnar igjen. På grunn av energien lagra i magnetfeltet rundt spolen vil straumen gjennom spolen halda fram i eit stutt interval, noko som fører til ei høg pulsspenning som ioniserer gassen i røyret, slik at han går over til ein lågtemperaturplasma, som har liten elektrisk motstand, og det oppstår ein elektronstraum gjennom røyret, som i sin tur varmar opp gassen. Etter som elnettet opererer med 50 Hz vekselspenning vil retninga på spenninga snu 100 gong per sekund. Når spenninga over røyret går til null stoggar elektronstraumen og må startast på nytt, ved at det oppstår ein spenngspuls på ca. 1 kV når brytaren i neonpæra opnar. Etter kort tid er gassen i ljosrøyret varm nok (ca. 50 °C) til at spenningspulsane - der straumen kryssar nulllinja - er kraftig nok til å setta i gong elektronstraumen kvar halvperiode (kvart 10 ms), sjølv om desse er mindre enn under oppstart (det er framleis energien lagra i spolen som genererer pulsane). Når denne prosessen er komen i gang går det ikkje straum i grødetrådane, så effekttapet i desse går til null.
Når elektronstraumen i plasmaet aukar fører det til at motstanden i plasmaet minkar, noko som blir kalla negativ dynamisk motstand. Motstanden er framleis positiv, men avtek når elektronstraumen aukar. Spenninga over plasmaen i røyret blir redusert litt når straumen er på topp: Ohms lov er framleis gylding, men i plasmaet er motstanden invers proporsjonal med straumen (). Impedansen til spolen hindrar at straumen i røyret blir for stor. Impedansen har forma
der er den ohmske motstanden til koppartråden i spolen, og er induktansen til spolen. Om spolen til dømes har ein induktans på 2.11 H og (henta frå ) blir impedansen til spolen , så straumen kan ikkje overstiga
Her er impedansen til plasmaet i røyret (ca. verdi frå ).
Forureining og utfasing På grunn av at kvikksølvdamp er giftig har EU innført forbod mot sal av ljoskjelder som inneheld kvikksølv. Noreg har slutta seg til dette forbudet og sal av ljosrøyr vart forbode i 2023.. I Noreg kan ein, av miljømessige omsyn, levere inn kasserte sparepærer og lysrøyr gratis til butikkar som sel slike varer, utan krav om nykjøp eller at produktet vart kjøpt hos denne forhandlaren. Levetida til ljosrøyr er sterkt varierande, men kan, i fylgje , koma opp i 60.0000 timar. Dei kjem difor til å vera i bruka i fleire år framover. Om ein er så uheldig å knusa eit ljosstoffrøyr bør ein straks forlata rommet og lufta godt ut.
Referansar E. Deng, I. Negative incremental impedance of fluorescent lamps - II. Simple high power factor lamp ballasts, PhD dissertation, California Institute of Technology, 1995. R. Elliott, How fluorescent lamps work, ESP, 2007. Lamp lifetime. Lamptech, 24 juli 2022. Lysrør med kvikksølv fases ut i 2023, Miljødirektoratet, Pressemelding 10 oktober 2022.
Sjå òg Sparepære Glødelampe, glødelampe lyser ved at straum blir sendt gjennom ein tynn leiar. Halogenlampe, halogenlampe er ei glødelampe der kapselen er fylla med ein halogengass. Lysdiode, lysdiode (LED) er ein halvleiar-diode som lyser med eit inkohorent monokromatisk ljos
Kategori:Fluorescens Kategori:Gassutladingslampar Kategori:Ting av glas Kategori:Lampar Kategori:Plasmafysikk