Les tubes fluorescents contiennent du gaz inerte, du mercure, du phosphore et des électrodes à filaments qui permettent de libérer des électrons chargés. Le déplacement de ces électrons crée des collisions avec les atomes de mercure, cela conduit à la libération des photons lumineux. Ces photons au contact des particules de phosphore engendrent la lumière blanche visible.
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Fonctionnement tube fluorescent : comment ça marche ?
Qu’y a-t-il à l’intérieur d’un tube fluorescent ?
Un tube fluorescent se compose essentiellement d’un tube en verre. À l’intérieur du tube fluorescent, il y a divers composants chimiques et deux électrodes à filament à chaque extrémité qui sont reliées à un circuit électrique. Ces composants chimiques sont :
- Gaz inerte (argon, néon) ;
- Mercure ;
- Revêtement phosphoreux.
Le circuit électrique se connecte à une alimentation en courant alternatif via des broches de contact à l’extrémité du tube. Si vous cassez un tube fluorescent, vous remarquerez une substance ressemblant à une poudre : il s’agit de la poudre de phosphore qui recouvre l’intérieur du verre.
Les filaments aux électrodes servent à chauffer le tube et à initier une conduction rapide des électrons entre les deux électrodes d’extrémité.
Fonctionnement du tube fluorescent
Le processus de base d’éclairage d’un tube fluorescent implique un courant électrique provoquant des réactions chimiques qui se traduisent par l’émission d’une lumière. Le moyen fondamental de conversion de l’énergie électrique en énergie rayonnante dans une lampe fluorescente repose sur la diffusion inélastique des électrons.
Lorsque le tube fluorescent est connecté à une source de tension, le courant circule dans le circuit électrique jusqu’aux électrodes à filaments qui libèrent des électrons incidents. Les électrons migrent à travers le gaz mercure d’une extrémité du tube à l’autre. Les électrons dans leur parcours entrent en collision avec les atomes de mercure gazeux.
Si l’électron libre (incident) a suffisamment d’énergie cinétique, il transfère de l’énergie à l’électron externe de l’atome du mercure. Cela fait que cet électron saute temporairement à un niveau d’énergie supérieur.
La collision est inélastique, car une perte d’énergie cinétique se produit. Cet état d’énergie plus élevé est instable et l’atome émettra un photon ultraviolet lorsque l’électron de l’atome revient à un niveau d’énergie inférieur et plus stable.
Les photons libérés par les atomes de mercure ont des longueurs d’onde dans la région ultraviolette (UV) du spectre. Ils ont des longueurs d’onde de 253,7 et 185 nanomètres (nm). Celles-ci ne sont pas visibles à l’œil humain, elles doivent être converties en lumière visible. Cela se fait en utilisant la fluorescence du phosphore.
Les photons ultraviolets sont absorbés par les électrons dans les atomes du revêtement phosphoreux fluorescent à l’intérieur du tube. Et provoque un saut d’énergie ainsi qu’une chute, avec l’émission d’un autre photon. Le photon émis par cette deuxième interaction a une énergie inférieure à celle qui l’a provoquée.
Les produits chimiques qui composent le luminophore sont choisis de manière que ces photons émis soient à des longueurs d’onde visibles à l’œil humain. La différence d’énergie entre le photon ultraviolet absorbé et le photon de lumière visible émis sert à chauffer le revêtement de phosphore.
Les fabricants peuvent proposer différentes nuances de tubes fluorescents en utilisant combinaisons de luminophores. Vous pouvez avoir des tubes avec le blanc chaud, le blanc froid ou des couleurs vives.
