형광등(fluorescent lamp)

저압의 수은방전으로 방사된 자외선을 형광체에 의해 가시광으로 변환시켜 빛을 내는 방전등(放電燈). 효율 · 수명이 모두 뛰어나고 휘도(輝度)가 낮으며, 연색성(演色性)도 좋으므로, 직관형(直管形) · 환형(環形) 등 조명용으로 많이 사용되고 있다.
〔역사〕 1938년 미국의 G. E. 인만에 의해 열음극(熱陰極) 형광램프가 실용화되어, 이듬해 39년 뉴욕 만국박람회에 다수 점등되었다.
일반에게 보급된 시기는 제2차 세계대전 이후로, 주광색 형광램프(1948), 40W 백색 형광램프(1949) 등이 제품화되고, 다시 42년 A. H. 매키그 등에 의해 발명된 할로인산칼슘 형광물질이 실용화되어 효율이 대폭 향상되었다.
한편, 환형 형광램프는 100V 전압으로 점등할 수 있는 30W 램프로서 53년에 개발되어 보급이 급격히 진행 되었다.
〔구조〕 가장 널리 쓰이는 열음극형 램프의 경우, 유리관의 안벽에 형광물질을 얇게 바르고 양단의 필라멘트 전극은 텅스텐선의 2중 또는 3중 코일에 열전자를 방출하기 쉬운 바륨 · 스트론튬 · 칼슘 등의 산화물이 도포(塗布)되어 있다.
또, 유리관 안에는 소량의 수은과 아르곤이 봉입되어 있다.
〔원리〕 형광 램프는 방전 현상의 성질상, 방전이 시작되면 램프 안의 전류가 계속 증가하여(음특성이라고 한다) 전극을 파괴하므로 전류를 어느 값 이하로 하기 위해 초크코일 등의 안정기를 쓴다.
점등에는 글로 스타터(점등관)를 쓰는 일이 많다.
스위치에 의해 전압을 가함과 동시에 글로 스타터의 바이메탈 전극과 고정전극 사이에서 글로 방전한다.
이 방전에 의해서 바이메탈 전극은 가열되어 고정전극에 접촉한다.
이 때 램프의 필라멘트 전극에 전류가 흘러, 열전자를 방출하기 쉬운 온도로 가열된다.
이 동안 바이메탈 전극은 냉각되고, 수초 후에 고정전극에서 떨어지는 순간, 안정기의 인덕턴스에 의해 펄스 전압이 발생함과 동시에 필라멘트 전극에서 열전자가 방출되고, 램프는 시동(始動)하여 아크 방전을 일으킨다.
저압의 수은증기 중의 아크 방전에 의해 방사하는 자외선이 형광체를 여기(勵起)하여 가시광선을 낸다.
글로 스타터로 점등되는 램프를 스타터형 형광 램프라 하고, 그 밖에 래피드 스타트형 형광램프도 있다.
이것은 시동하기 쉽도록 유리관의 안면에 전도성(電導性)막을 바르거나 바깥면에 도체(導體)를 달고, 안정기에는 필라멘트 전극 예열회로를 설치하여 항상 전극을 예열하므로 1~2초 만에 점등되며, 글로 스타터는 필요없다.
또 순시기동형 형광램프(슬림라인형 램프)는 예열하지 않는 냉음극 때문에 시동전압이 높아 순간적으로 점등하는데, 상점의 쇼케이스 등에 사용되고 있다.
〔특성〕 형광램프는 백열 전구와 비교해 효율이 좋고, 소비 전력은 1/3내지 1/4이다.
빛은 부드럽고 복사열이 적은 이점이 있다.
수명은 5~10배(5000~1만 시간)이다.
정격(定格) 전압의 ±6%에서 사용하는 것이 좋으며, 이 이외에서는 관의 흑화(黑化)가 촉진되어 수명이 짧아진다.
또 전압이 너무 낮으면 점등하지 않는다.
점멸 횟수가 많으면 전자 방출물질(이미터)의 소모가 많아지고 수명이 짧아진다.
주위 온도에 따라 특성이 변동하며, 20~25℃일 때 가장 효율이 좋도록 설계되어 있다.
5~40℃(래피드 스타트형은 10~40℃) 범위 밖에서 사용해야 할 경우는 보온이나 방열에 주의한다.
수명이 지난 램프는 광속(光速)이 저하하여 초기에 비해 70%이하인 것도 있어 비경제적이다.
또 먼지 때문에 광도가 떨어지기도 한다.
형광램프는 전극 근방에서 라디오 주파수의 고주파 진동이 발생하여 수신장애를 일으키는 수가 있다.
그것을 막기 위해서 장음방지의 콘덴서를 기구 속에 램프와 병렬로 배열하고 있다.
또, 램프의 전극구조를 개량하여, 잡음을 적게 한 노이즈리스(noiseless) 형광램프가 보급되고 있다.

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