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형광등이 꺼진 후 잔광이 남는 이유는 무엇 인가요?
오래된 형광등을 끌 때 불이 꺼진 후에도 잠시 동안 은은한 빛이 남아 있는 것을 볼 수 있는데요. 형광등이 꺼진 후 잔광이 남는 이유는 무엇 인가요?
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
형광등을 끈 후에도 잠시 동안 은은한 빛이 남는 잔광 현상은 형광체 내부 전자의 에너지 전이 지연이라는 원인과 안정기 및 배선 구조에 의한 잔류 전하의 누설 전류라는 원인 때문에 발생합니다.
형광등의 발광 원리는 내부의 수은 기체가 방전하면서 방출하는 자외선이 관 안쪽에 도포된 형광체를 자극하여 가시광선으로 전환되는 방식입니다. 하지만 형광체 물질의 일부 전자는 에너지 여기 과정에서 스핀 방향이 바뀌는 계간 교차를 거쳐 상대적으로 에너지 준위가 낮은 삼중항 들뜬 상태로 이동합니다. 삼중항 상태에서 다시 기저 상태로 떨어지는 전이는 스핀 금지 규칙에 해당하여 전이 확률이 매우 낮아지기 때문에 전자가 한 번에 떨어지지 못하고 에너지를 천천히 잃으면서 가시광선을 서서히 방출하는데, 이 지연된 발광 현상이 바로 인광이며 우리 눈에는 은은한 잔광으로 보이게 됩니다.
만약 잔광이 수 초 내에 사라지지 않고 지속해서 켜져 있다면, 건물 배선이나 스위치 구조로 인한 전기적 누설 현상이 원인입니다. 스위치 위치를 알려주는 잔광등이 달린 스위치를 사용하는 경우, 스위치 내부 회로를 통해 흐르는 미세 전류나 평행 배선 사이의 정전 용량에 의해 형성된 유도 전류가 형광체를 계속 약하게 자극하게 됩니다.
채택된 답변안녕하세요. 형광등을 끈 뒤에도 잠시 희미한 빛이 남는 현상은 주로 형광등 내부의 형광물질이 에너지를 흡수했다가 방출하거나, 전원 회로에 남아 있는 전하와 미세한 전류의 영향으로 발생합니다. 다만 잔광의 원인은 형광등의 종류와 상태, 전기 회로의 구성에 따라 달라지며, 이때 특히 오래된 형광등에서 나타나는 잔광은 형광물질 자체의 발광뿐 아니라 안정기나 스위치 회로에서 발생하는 미세한 전류와도 관련이 있을 수 있습니다.
일반적인 형광등은 유리관 내부에 소량의 수은과 아르곤 등의 기체가 들어 있고, 관 안쪽에는 형광물질이 코팅되어 있습니다. 전원을 켜면 전극에서 방출된 전자가 기체 속을 이동하면서 수은 원자와 충돌하고, 이 과정에서 자외선이 발생합니다. 자외선은 사람의 눈에 거의 보이지 않지만, 관 내부의 형광물질에 흡수되면 가시광선으로 변환되어 밝은 빛을 냅니다. 이러한 과정을 형광이라고 합니다.
전원을 끈 뒤에 빛이 남는 이유는 형광물질은 에너지를 흡수한 뒤 비교적 짧은 시간 안에 빛을 방출하지만, 일부 물질에서는 흡수한 에너지의 일부가 물질 내부의 준안정한 에너지 상태에 저장되었다가 조금씩 방출될 수 있기 때문입니다. 이러한 현상은 인광 또는 잔광과 관련이 있습니다. 다만 일반적인 형광등의 형광물질은 빛을 흡수한 직후 빠르게 발광하는 특성이 있으므로, 전원을 끈 뒤 오랫동안 빛나는 현상을 모두 형광물질의 잔광만으로 설명할 수는 없습니다. 실제로 오래된 형광등에서 희미한 빛이 지속되는 경우에는 전기 회로의 영향도 살펴봐야 합니다. 형광등을 끄더라도 배선의 정전용량이나 전자식 안정기 내부에 남은 전하, 스위치에 연결된 표시등, 배선 사이의 미세한 누설 전류 등으로 인해 아주 작은 전류가 흐를 수 있습니다. 이 전류가 형광등 내부의 기체를 미약하게 자극하면 어두운 환경에서 희미한 빛이 관찰될 수 있고, 특히 스위치의 표시등이나 전자식 스위치가 있는 회로에서는 전원이 꺼진 상태에서도 미세한 전류가 흐르는 경우가 있습니다. 또한 형광등이 수명을 다해 가거나 전극이 노후화되면 점등과 소등 과정이 불안정해져 깜빡임이나 비정상적인 발광이 나타날 수도 있습니다. 따라서 잔광이 짧게 나타나는 것만으로 고장을 단정할 수는 없지만, 전원을 껐는데도 오랫동안 빛나거나 반복적으로 깜빡인다면 형광등과 안정기, 스위치 회로를 점검하는 것이 좋습니다. 감사합니다.