[제안]형광등 관련 환경보호 방안중의 한 가지입니다.

[맥가이샘(서임철)]

기다란 원통형 형광등의 램프 수명을 연장하는 방법입니다.

형광등 램프(방전관)의 양 끝에는 두개의 전극이 있죠.

그 전극에는 필라멘트가 연결되어 있어서 마치 진공관의 히터처럼 형광등이 켜지게 되면 방전 전류(필라멘트에 전자의 충돌에 의한 열)에 의해 고온으로 가열되어 열전자를 방출하게되고 비교적 낮은 전압에서도 방전이 잘 일어날수 있게 되어 있지요.

그런데...

형광등을 오래 사용하다 보면 양 끝 부분이 거무스름해지면서 수명을 다하게 되어 있지요. 형광 방전관의 양 끝에 검은 반점이나 무늬가 나타나면 램프의 수명이 3,4개월 안에 곧 끝나는 것으로 보면 될것 같습니다.

그래서 생각해본건데 형광램프를 좀더 오래 사용할 수 있는 방법이 떠올랐습니다.

어려울 수도 있고 쉬울 수도 있는 방법인데요.  한달이나 두달 간격으로 형광램프를 180도(반바퀴)씩 회전시키면서 사용하는 것입니다.

원리는 이렇습니다.

형광등이 정상 작동되는 동안에는 필라멘트가 2cm정도 되는데 항상 한쪽 끝부분만 빨갛게 가열됩니다. 형광등의 두 단자중 한쪽(고접압 전원과 연결된 부분)에만 전류가 흐르기 때문이지요. 반대쪽 전극은 점등시키기 전에 예열을 위한 전극으로 작동되는 구조이기 때문입니다.

그래서 형강램프를 오래 사용하게 되면 빨갛게 달구어진 쪽의 필라멘트가 조금씩 기체로 승화되어 유리관 안쪽 벽에 마치 진공증착 되듯이 달라붙게 되어 밖에서 보면 검게 보이게 되는 것입니다. 이 현상은 질소개스나 아르곤개스가 들어가지 않은 소형 꼬마전구에서도 오래 사용하면 전구가 검게 변하면서 얼마 더 지나면 필라멘트가 끊어지는 것을 볼수 있는데 형광등과는 달리 꼬마전구는 필라멘트 전체가 빨갛게 달구어지지요.

 좀더 자세한 설명을 드리면 아래 그림의 ①과 ②는 외부의 두 전극과 연결된 전선입니다. 필라멘트를 고정시키고 있지요.

 그런데 안정기를 통해 전기가 공급되는 전극은 이 두 전극 중 한개가 됩니다. 점등이 된 후에는 한쪽은 전류가 거의 흐르지 않지요.

 만약 전극 ①에 전기가 공급되면 노랑색으로 표시한 (ㄱ)부분이 붉게 가열되고  전극 ②에 전기가 공급되면 (ㄴ)부분이 가열되어

 시간이 지날 수록 점점 필라멘트가 가늘어지게 되는것이지요.

어찌되었거나 오래 사용하게 되면 필라멘트가 점차 증발(승화)하여 점점 가늘어지며 동시에 램프 끝부분이 검게 되다보면 언젠가 끊어지면서 더이상 사용할 수 없게 되기 때문에 필라멘트가 끊어지기 전에 램프를 반바퀴 돌려서 가열되지 않았던 쪽을 사용하도록 하는 방법입니다. 형광등의 안정기마다 또 사용 환경에 따라 수명은 각각 다르지만 그 상황에서의 수명의 연장을 가져오기 위한 방법입니다.

이론 상으로는 계속 고정상태에서 사용하는 수명보다 2배로 수명을 연장할 수 있게 됩니다.

주의할 점은 다른 형광등기구에 사용하면 2배사용이 안될수도 있다는 점입니다. 등기구의 단자 배선상태가 같지 않기 때문이지요.

20W혹은 40W의 기다란 형광등은 쉽게 돌아가는 것도 있지만 꼭 눌러서 뺐다가 끼우는 형태의 등기구도 있는데 처음 사용하던 위치에서 180도를 돌려서 끼우면 됩니다. 겸사겸사 램프에 앉아 있는 먼지를 축축하게 젖은 걸레로 청소도 하면 더 좋겠지요.

이상 허접한 제안이었습니다.^^

에너지 절약과 환경보호 우리 모두가 생활 습관으로 정착하도록 하십시다.

감사합니다.

======== 추가 ========

마침 우리 학교에 식당을 리모델링 공사중인데 구석에 버려진 형광등이 있어서 끝부분을 잘라 보았습니다. 

그런데 필라멘트가 이렇게 생긴 것과

 이렇게 생긴 형광등도 있네요.

 필라멘트입니다.

 좀더 가까이 보았더니... 2중 나선입니다. 즉 가느다란 전선을 용수철처럼 꼬아서 다시 또 한번 더 꼬았습니다.

 그리고 100W 백열전구의 필라멘트에 비해 더 굵은 필라멘트를 이용한것 같습니다.

 필라멘트 주위에 벽을 설치한 것인데 아마 유리관에 검게 생기는 현상을 막아보려고 설치한듯 보입니다.

 이것도 좀 더 가까이 보았지요.

 겉으로 보이는 전극입니다. 이 두 전극 중 하나는 전원에 연결되고 다른 하나는 점등관(초크램프)에 연결됩니다.

 요즘에는 점등관이 없어지고 반대쪽  두 전극 중의 한쪽과 6000~10000pF 콘덴서(내압 1000V)를 통해 연결되어 있습니다.

 장난기가 생겨서 필라멘트에 직류전압을 걸어보았습니다. 8V정도 가했더니 붉으스레 빛이 나다가 15초정도 후에 끊어지는군요. ㅠㅠ

[다미]

에너지효율관리제도에 의하면 현재 판매되는 40W 형광램프 및 전자식안정기는 최저소비효율기준 미달로 인한 불법제품입니다. 이젠 LED 조명시대죠. 좀있으면 백열전구는 퇴출됩니다.^~^ , 고효율인증기준에 의하면 전자식안정기로 형광램프를 10초 ON, 50초 OFF 테스트하여 15,000회 이상 나오는 전자식안정기를 사용하면 램프수명이 오래가지만 그 외 제품은 보통 5,000회 정도 나오므로 형광램프를 오래 사용하시려면 형광램프(메이커선택 오스람, 금호, 필립스)와 전자식안정기(고효율인증제품-타려식) 선택이 중요합니다. 이상 안정기업체 개발담당자였습니다.

[맥가이샘(서임철)]

예 그렇군요. LED형광등(모양이..)도 출시되었더군요. 효율은 비교가 어려울 정도이겠군요. 안정기는 최상의 제품이라고 생각하고 램프를 오래 사용하는 방법을 생각해본 것입니다. ^^ 안정기에 따라 수명의 차이도 무시할 수 없겠군요. 역시 전문자료에 의한 정보가 아니라 쑥스럽습니다. 그렇지만 형광등이 없어지는 그날까지라도 사용해보시면 좋을듯 싶어 소개해드렸습니다. 감사합니다.

[현송(남주현)]

그런 방법이 있었네요 ^^ 간단하지만, 실행시기를 놓치기 쉽겠습니다. 커다란 달력에 빨간색으로 동그라미를 그려놓고 일괄적으로 해보겠습니다 ^^

[맥가이샘(서임철)]

시기는 정확한 것은 아닙니다. 가장 좋지 않은 경우라면 형광등 수명을 1년이라 보면 6개월 정도에 돌려 주어도 2배는 아니라 해도 80% 정도 수명연장 효과는 있을거라 생각합니다.

[현송(남주현)]

오늘 집에 가서 무조건 돌립니다~ 80%가 어딥니까...... 형광등 값 아껴서 측정장비 살랍니다 ^^

[운영지기(金鎭會)]

형광램프 생산자 보면 ~ 고추가루 뿌리겠어요 진짜 모르던 사실알게되었습니다..유지비 절감...짝! 짝! 짝!

[위스키]

ㅎㅎㅎ 맥가이샘님 연구에 수고가 많으십니다. 일부 형광등이 그런 제품이 있을 수도 있으나 제가 아는 바로는 한쪽 필라멘트만 쓰는 제품은 거의 없습니다. 상품을 그렇게 어리석게 만들었다가는 회사 문닫아야 되며, 인증에 통과 되지도 않습니다. (광효율 미달 /점등 미흡) 다미님 말씀대로 형광등의 수명 단축의 큰 부분은 점등시 충격에 의해서며, 좋은 제품은 soft-start로 처리하여 관 수명을 많이 늘려놓고 있습니다(타려식). 그러나 비싸다는 이유로 대부분의 제품은 자려식을 사용하여 관수명이 보통이며, 안정기 자체 수명도 2~4년이 고작 입니다만, 기계식 안정기는 등에 가장 충격이 크지만 안정기 수명만 긴편입니다.

[위스키]

추가해서, 점등 후라도 열전자 방출 구조의 형광등 양쪽의 필라멘트는 관 전류에 의해 가열이 되어 있습니다. 형광막에 의해 잘 보이지 않을 뿐입니다.

[맥가이샘(서임철)]

제 말씀을 잘 이해하시지 못한 듯합니다. 제조 회사에서도 많은 연구를 하였겠지만 실제로 필라멘트는 램프의 양 쪽 끝에 두 개가 있지요. 물론 두 개의 필라멘트는 램프가 작동되면 두 개 모두 동시에 가열됩니다. 그러나 한 쪽의 필라멘트를 잘 들여다 보면 필라멘트를 고정하고 있는 단자 두 개중 한쪽이 더 강하게 가열되고 있는 것을 볼 수 있었습니다. 두 부분이 다 가열되지 않았습니다. 그래서 두 단자 중 한쪽의 필라멘트가 먼저 가늘어지게 되는것으로 생각합니다.

[위스키]

점등후 관 양단의 전위차는 필라멘트의 전위차보다는 비교할 수 없을 만큼 큽니다. 필라멘트의 저항은 상대적으로 매우 낮으며, 필라멘트길이에 따른 전위차도 물론 생기지만 비교적 적습니다. 형광등은 플라즈마 방전관이므로 관 내측 중심부위/전극간 상대적으로 가까운쪽으로 전류는 많이 흐르고 말씀하신 반대쪽이 전류가 작은 것은 사실입니다.그러나 중심에서 방출량이 많이 떨어진 상태면 그 주변도 이미 많은 효율저하가 일어났다고 보여집니다. 형광등의 수명 말기 판단은 필라멘트의 열전자 방출량과 밀접하며, 광효율이 많이 떨어지는 시점입니다. 필라멘트의 단선까지 갔다면 그 이전에 효율 저하로 손해를 본 상태로 보입니다.

[위스키]

그러므로 효율적인 사용은 램프가 불이 않들어오는 시점이 아니고 20%정도 어두워질때 교환해야 경제적이라고 할 수있습니다. 물론 좋은 안정기/램프를 선택/사용해서 비용대비 효과를 올리는 것도 매우 중요합니다. 제가 확인한 결과로는 22mm직관(T7)에서는 80루멘/W 가 최고이며, 16mm직관(T5)에서는 90루멘/W까지 효율이 올라가며, 둘다 SOFT-START가 되는 전자식 안정기를 사용했을때 형광등 수명이 2배3배로 최대화 될 수 있습니다.맥가이샘님 물리를 전공하셨는지? 예리한 관찰력과 논리로 미세한 부분까지 관찰하시고 좋은 의견을 주셨는데, 자꾸 반대 입장에 서는것 같아 송구합니다.

[맥가이샘(서임철)]

반대입장이라니요. 오히려 기술적으로는 저도 몰랐던 사실을 알게 되었습니다. 위스키님 대단히 감사합니다. 필라멘트가 단선될 때까지는 사용하기 어렵겠지요. 이정도가 되면 이미 밝기가 많이 어두워진 상태이지만 아직은 켜지는 램프를 빼내고 새것으로 바꾸어 끼우기도 귀찮아서 그냥 사용하는 경우가 대부분일 것입니다. 감사합니다.

[bigbrother]

이해가 잘 되지 않습니다. 전극을 바꾸어 끼우자는 뜻인지요?

[맥가이샘(서임철)]

전극을 바꾸는게 아니고 형광램프를 180도 돌리면 등기구의 양 끝에 달린 두 쌍의 전극에 연결된 램프의 단자가 좌우로 서로 바뀌어 접속되는 것이지요. 빼내는 것이 아니구요. 램프의 양쪽 끝에 달린 두 쌍의 단자끼리만이 서로 바뀌어 접속되게 하는 것입니다.

[미상용(코스모스)]

한 번 해 봐야겠습니다. 그럴듯 합니다. 먼지도 닦을겸....

[한곡조]

현장에서 사용할때는 주위 온도에 따라 수명이 차이가 나는 거 같더군요 온도 변화가 심하면 수명이 짧고 온도변화가 적으면 수명이 길어 지는거 같아요.형광램프 보다 백열구가 주위온도에 대한 수명차이는 확연히 나는거 같습니다.아마 필라멘트가 수축과 팽창을 반복하면 수명이 짧아 지는듯 합니다. 전구를 돌린다는 방법 간단하니까 집에서 한번 해봐야 겠습니다.

[맥가이샘(서임철)]

사용조건에 따라서 수명이 달라지는것은 충분히 납득이 가는군요. 좋은 결과가 있기를 바랍니다.^^