백열등, 형광등, 가로등의 정의와 작동 원리

 백열등은 형광등과 대등한 대표적인 조명기구입니다. 보통 전구라고 하면 이 백열등을 말하며 수명은 1000-1500시간입니다. 와트수가 작은 쪽이 오래가며, 그러나 형광등의 수명은 백열등보다 5-10배니까 경제적으로는 형광등이 이득입니다. 형광등 불빛은 어딘가 차가운 느낌인데 반해 약간 노란색을 띠는 따뜻한 느낌인 백열등은 자연광에 가까운 빛을 띠고 있어 그 안정된 분위기가 인기입니다. 빛을 내는 원리는 간단하여 필라멘트를 가열함으로써 빛을 냅니다. 고온 필라멘트 자체가 증발하므로 증발을 막기 위해서 전구 내에는 아르곤 가스 등 비활성 가스를 넣고 필라멘트도 열의 손상을 막기 위해서 이중으로 만듭니다. 그래도 쓰고 있는 동안에 조금씩 증발하여 마지막에는 단선되어 버립니다. 지금으로서는 증발을 막을 방법은 없는 것 같습니다. 또한, 백열등이 하얀 이유는 전구의 안쪽에 빛을 확산시키기 위해서 백색 실리카나 산화지르코늄이라는 도료로 칠했기 때문이며 이로 인해 부드러운 빛을 냅니다.

백열등

 

 형광등은 형광관, 안정기, 글로 스위치로 구성되어 있고 스위치를 넣으면 우선 글로 스위치가 방전(점등)합니다. 방전되면 전류가 안정기로 흘러 고전압을 발생합니다. 형광등은 전류를 흐르게 하면 저항이 작아지고 전류는 더욱 커지므로 직접 전원에 연결하면 깨지기도 합니다. 안정기는 깨지는 것을 막기 위해서 램프에 직렬로 접속한 철심이 들어 있는 코일이며 저항이 작아지더라도 일정 이상의 전류를 흐르지 않게 하는 특징이 있습니다.

 

 전류는 안정기로부터 형광등의 필라멘트로 흘러 거기서 전자가 나옵니다. 방전하기 쉬운 아르곤 가스나 수온이 포함되어 있습니다. 방전하면 수은은 증발하여 기체가 되고, 그 주위를 날아다니는 전자와 충돌합니다. 그때 수은 원자로부터 나오는 자외선이 유리관 안쪽에 칠해져 있는 형광체에 닿으면 가시광선이 되어 밝은 빛을 냅니다. 그 시간이 약 3초 정도여서 반응이 둔한 사람을 형광등이라고 하는데 점등까지 1초도 걸리지 않는 인버터식 형광등이 등장하여 '반응이 둔하다=형광등'이라는 정설을 뒤집었습니다. 이미 가정용 조명 기구로써 보급률이 약 50%입니다. 

형광등

 

 어두워진 거리를 밝게 해주는 가로등은 아침이 되면 어느 사이엔가 꺼져 있습니다. 이 가로등은 도대체 어떠한 구조일까요? 가로등은 광 센서의 작용으로 거리를 밝게 해 주며 광센서는 황화카드뮴 등의 반도체로 되어 있습니다. 이러한 반도체는 빛이 닿으면, 그 빛의 양에 따라 전기 저항이 변하는 성질이 있습니다. 즉 밝은 장소에서는 전기 저항이 작아지고 어두운 장소에서는 커집니다. 이 효과를 스위치로써 이용한 자동 점멸 장치에는 전자석이 부착되어 있어 전자석에 전기가 통합니다. 스위치를 잡아당기면 접점이 떨어져 있어 전기는 켜지지 않지만, 어두워지면 광센서가 끊겨 전자석에 전기가 흐르지 않으므로 스위치가 연결되어 점등합니다. 이러한 광전도 소자의 성질은 자동문, 도난 방지기 등에도 쓰입니다. 어두운 밤길에 한 줄기의 빛은 어느 시대에나 고마운 일입니다.

 

가로등