Doorslag

Doorslag is de term voor het elektrisch geleidend worden van een gas onder invloed van een aangelegde spanning. Het bekendste voorbeeld van doorslag komt uit de natuur: de bliksem. Doorslag is een snel proces: ionisatiefronten bewegen zich door het gas met snelheden tussen 100 en 10000 kilometer per seconde. Door deze snelheden, bijbehorende korte tijdschalen en de sterke afwijkingen van thermodynamisch evenwicht, is het zowel experimenteel als theoretisch een uitdaging hier meer over te weten te komen. Er lopen op de Technische Uiversiteit Eindhoven dan ook verschillende projecten die doorslag als thema hebben. Waar het lampen aangaat gebeurt dit veelal in samenwerking met Philips Lighting.

Voor een aantal technologische plasmas is het startproces van groot belang. Men kan hier denken aan bijvoorbeeld de plasma's die de beeldpunten vormen van de plasmatelevisie. Elk (van de miljoen) beeldpunten wordt telkens weer opnieuw, vele malen per seconde, aan en uit gezet. Het is zelfs zo dat dit plasma nooit echt een stationaire toestand bereikt en altijd bezig is aan ofwel uit te gaan. Ook de ontladingen die gebruikt worden in het reinigen van water hebben deze eigenschap. Deze plasma's baseren hun werking op het creëren van bijvoorbeeld het agressieve ozonmolecuul, waarmee verontreinigingen als fenol te lijf kunnen worden gegaan. De ontlading heeft wat betreft zijn structuur veel weg van de bliksemschichten die we bij onweer aan de hemel zien. Er lopen zulke grote stromen dat de stroombron maar eventjes in staat is dit plasma in stand te houden en zodoende is het onsteken van dit plasma erg belangrijk.

Gasontladingslampen lijken tot de categorie te behoren waarin het plasma zijn functie heeft wanneer deze aanstaat en zodoende lijkt het aanzetten niet echt belangrijk (mits de lamp werkt). Toch is dat niet altijd het einde van het verhaal. Metaalhalogenidelampen (waarover meer verteld wordt in het ontmengingshoofdstuk) hebben bijvoorbeeld de eigenschap dat ze erg moeilijk te starten zijn wanneer ze net uitgezet zijn, of zijn uitgegaan. Het kan enkele minuten duren voordat de lamp weer aan wil. Dit komt doordat het kwik in een warme lamp een dermate hoge druk heeft dat het moeilijk is een stroom door de lamp op gang te helpen. Stelt u zich voor dat tijdens een voetbalwedstrijd om technische redenen even de stroom naar de lampen onderbroken wordt. Deze lampen dienen dan eerst een aantal minuten af te koelen voordat men ze weer normaal kan ontsteken, tenzij men noodsprongen maakt zoals een extreem hoge spanning over de lamp te zetten. Deze eigenschap van de anderszins erg energiezuinige lamp hindert ook het gebruik ervan in de woonomgeving. Hier worden lampen immers vaak meerdere malen per dag aan- en uitgezet.

Metingen van het elektrische veld

Het ontsteken van Spaarlampen

Het ontsteekproces van TL-buizen en spaarlampen is technologisch relevant: aangezien bij het aanzetten de elektrodes mogelijk worden beschadigd kan dit de levensduur beperken. Verder is de elektronica die nodig is voor het onsteken van de lamp één van de kostenbepalende factoren en is hier dus winst te behalen. Immers, voor het starten is een hoge spanning nodig om het gas te doen doorslaan. Tenslotte is het starten bij koud weer vaak een probleem. Verbetering van al deze zaken vereist een goed begrip van wat er gebeurt tijdens het starten van de lamp.

Op dit moment vindt het onderzoek naar het onsteken van spaarlampen plaats op twee fronten: enerzijds word door middel van experimenten gekeken naar de ontwikkeling van de ontlading in de lamp, anderzijds wordt door middel van numerieke modellen getracht een beeld te vormen van al hetgeen zich in de lamp afspeelt en belangrijk is in het starten van de lamp. De dialoog tussen experimenten en theorie is belangrijk voor beiden. Immers, door middel van experimenten kan men zien wat er in werkelijkheid gebeurt in de lamp, maar is men beperkt doordat niet elke grootheid gemeten kan worden en doordat de interpretatie van experimenten vaak lastig is. In numerieke modellen kan men elke grootheid zichtbaar maken maar is men niet zeker of deze ook de werkelijkheid weerspiegelt.