20 lis 2015 / lednews /

ŻARÓWKA

Lampa żarowa, zwana potocznie żarówką, jest jednym z najstarszych elektrycznych źródeł światła, w którym ciałem świecącym jest włókno wykonane z trudno topliwego materiału (pierwotnie grafit, obecnie wolfram). Drut wolframowy jest umieszczony w bańce szklanej wypełnionej mieszaniną gazów szlachetnych (np. argon z 10-procentową domieszką azotu). Włókno osiąga temperaturę ok. 2500-3000 K na skutek przepływu prądu elektrycznego. Wynalazek powstał w połowie XIX w.

Żarówki z racji swej prostoty i łatwości użycia można znaleźć praktycznie w każdym miejscu na świecie. Są powszechnie stosowane do ogólnych celów oświetleniowych w gospodarstwach domowych oraz oświetleniu dekoracyjnym. Biorąc pod uwagę liczbę punktów świetlnych, w których świecą żarówki oraz mnogość jej odmian okazuje się, że jest nadal ona najpopularniejszym źródłem światła sztucznego, jakie używa człowiek. Jest jednak systematycznie wypierana przez nowe generacje bardziej efektywnych energetycznie źródeł światła.

ŻARÓWKA

Rodzaje żarówek:

próżniowe (gdy żarnik umieszczony jest w odpowietrzonej bańce),
gazowane (gdy bańka jest wypełniona gazem obojętnym),
halogenowe (gdy oprócz gazu obojętnego znajduje się w bańce domieszka halogenu).

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA  ŻARÓWKI

Zasada działania lampy żarowej jest niezwykle prosta. Lampa żarowa w swojej podstawowej części jest szczelną bańką szklaną zawierającą drut wolframowy zwany potocznie żarnikiem lub skrętką, który jest podgrzewany przepływającym przez niego prądem elektrycznym. Działanie żarówki opiera się na właściwości przedmiotów do emitowania energii podczas ich podgrzewania do wysokich temperatur.

1. Szklana bańka

2. Gaz obojętny

3. Żarnik wolframowy

4. Drut kontaktowy (do styku doprowadzający)

5. Drut kontaktowy (do gwintowanego trzonka)

6. Podpórka

7. Słupek

8. Gwint kontaktowy

9. Trzonek gwintowany

10. Krążek izolacji cieplnej

11. Stopa kontaktu elektrycznego - podpórka

ŻARÓWKA

Temperatura skrętki jest zależna od natężenia prądu elektrycznego przepływającego przez skrętkę. Z kolei moc elektryczna żarówki (P) zależy od napięcia zasilania (U) oraz oporności drutu (R), z którego wykonana jest skrętka

(P = U2 / R).

Dla tradycyjnych żarówek wartość napięcia zasilania jest stała i określona wartością napięcia sieciowego, które w Polsce wynosi 230V.

Temperatura skrętki nie jest zależna wyłącznie od natężenia przepływającego przez nią prądu, ale także od kilku innych czynników takich, jak np.:

  • promieniowania energii,
  • utraty ciepła do gazu (w przypadku żarówek wypełnionych gazem),
  • rozproszenia ciepła przy przewodzeniu przez części metalowe.

Im wyższa jest temperatura skrętki tym więcej zostaje wyemitowanej energii elektromagnetycznej, z której część jest emitowana w zakresie promieniowania widzialnego. Z racji właściwości wolframu, z którego wykonana jest skrętka, przy podnoszeniu temperatury wolfram zacznie parować. Parujący wolfram kondensuje się osadza się w chłodniejszych rejonach lampy w postaci cienkiej powłoki na wewnętrznej ściance bańki (Rys.3). Z upływem czasu zjawisko to powoduje zmniejszenie ilości emitowanego światła. W związku z tym bańka żarówki jest stosunkowo duża tak, aby parujący wolfram osadził się na możliwie dużej powierzchni. Wskutek parowania drut wolframowy będzie stawał się coraz cieńszy, aż do przepalenia (Rys.4). W ten sposób trwałość żarówki zostaje ograniczona.

Tempo parowania jest mniejsze, gdy ciśnienie gazu wokół skrętki wzrasta. Wytrzymałość bańki żarówki ogranicza ciśnienie, jakim można ją napełnić do około 1 atmosfery. Dlatego większość żarówek napełnia się gazem (np. mieszaniną argonu i azotu) o ciśnieniu jednej atmosfery.

Teoretycznie lampa żarowa o temperaturze skrętki w okolicach temperatury topnienia wolframu (3653 K) pracująca bez strat unoszenia i przewodzenia mogłaby osiągnąć skuteczność świetlną 53 lm/W. W rzeczywistości skuteczność świetlna istniejących lamp żarowych jest zawsze znacząco niższa. Dla współczesnych lamp żarowych przy trwałości świecenia 1000h skuteczność waha się pomiędzy 8-21.5 lm/W w zależności od mocy lampy. Głównymi czynnikami mającymi największy wpływ na parametry świetlne żarówki są współczynnik parowania wolframu oraz utrata energii w formie promieniowania cieplnego i strat przewodzenia.

WŁAŚCIWOŚCI ŻARÓWKI

Zalety

  • Emitowane światło jest zbliżone do naturalnego
  • Doskonałe oddawanie barw
  • Świecenie ciągłym strumieniem światła przy częstotliwości prądu 50Hz
  • Brak zakłóceń elektromagnetycznych
  • Niska cena
  • nadają sie do pracy w obwodach ze ściemniaczami
  • mogą być stosowane zarówno w wysokich temperaturach (piekarnikach) jak i w niskich

Wady

  • Niska wydajność i wysoka energochłonność (90-95% pobieranej energii żarówki emitują w postaci ciepła)
  • Duże obciążenie środowiska emisją dwutlenku węgla powstającego przy produkcji energii elektrycznej
  • Niska żywotność - ok. 1000 godzin
  • Znaczny spadek żywotności przy wzroście napięcia powyżej napięcia nominalnego - różnica tylko 10V może spowodować obniżenie czasu eksploatacji żarówki nawet o 40%. Z drugiej strony obniżenie napięcia do 90% napięcia znamionowego może wydłużyć żywotność żarówki aż czterokrotnie!

Na podstawie artykułu Philips Lighting - Historia i działanie żarówki

Góra
Komentarze
Brak komentarzy, podziel się swoją opinią jako pierwszy....
Katalog Firm
Realizacje firm

Kalendarium