Ulemper med glødelamper som lyskilde
For alle fordelene deres har alle glødelamper, som starter med et vakuum med et karbonfilament og slutter med wolframgassfylte, to viktige ulemper som lyskilder:
- lav effektivitet, dvs. lav effektivitet av synlig stråling per enhet under samme effekt;
- en sterk forskjell i spektralfordelingen av energi fra naturlig belysning (sollys og diffust dagslys), preget av dårlig kortbølget synlig stråling og en overvekt av lange bølger.
Den første omstendigheten gjør bruken av glødelamper ulønnsom fra et økonomisk synspunkt, den andre - har konsekvensen av å forvrenge fargen på gjenstander. Begge ulempene er forårsaket av samme omstendighet: å oppnå stråling ved å varme opp et fast stoff ved en relativt lav oppvarmingstemperatur.
Det er ikke mulig å korrigere energifordelingen i spekteret til en glødelampe, i betydningen dens betydelige konvergens med fordelingen i solspekteret, siden smeltepunktet til wolfram er omtrent 3700 ° K.
Men selv en liten økning i arbeidstemperaturen til glødetrådslegemet, for eksempel fra en fargetemperatur på 2800 ° K til 3000 ° K, fører til en betydelig reduksjon i lampens levetid (fra ca. 1000 timer til 100 timer) på grunn av til en betydelig akselerasjon av prosessen med wolframfordampning.
Denne fordampningen fører først og fremst til sverting av den wolframbelagte pæren og følgelig til tap av lys som sendes ut av lampen og til slutt til brenning av glødetråden.
Den lave driftstemperaturen til glødetrådhuset er også årsaken til den lave lyseffekten og lave effektiviteten til glødelamper.
Tilstedeværelsen av en gassfylling, som reduserer fordampningen av wolfram, gjør det mulig å øke andelen av energi som slippes ut i det synlige spekteret litt på grunn av en økning i fargetemperaturen. Bruk av kveilede filamenter og fylling med tyngre gasser (krypton, xenon) gir mulighet for en litt ytterligere økning i andelen av stråling som faller på det synlige området, men kun målt i noen få prosent.
Den mest økonomiske, dvs. med den høyeste lyseffektiviteten, vil være en kilde som konverterer all inngangseffekten til stråling med den bølgelengden. Lyseffektiviteten til en slik kilde, det vil si forholdet mellom lysstrømmen som skapes av den og maksimalt mulig fluks ved samme inngangseffekt, er lik enhet. Det viser seg at maksimal lyseffekt er 621 lm / W.
Fra dette er det klart at lyseffektiviteten til glødelamper vil være betydelig lavere enn tallene som karakteriserer den synlige strålingen (7,7 - 15 lm / W).De tilsvarende verdiene kan bli funnet ved å dele lysstyrken til lampen med lysstyrken til en kilde med en lyseffektivitet lik enhet. Som et resultat får vi en lyseffektivitet på 1,24 % for en vakuumlampe, og 2,5 % for en gassfylt.
En radikal måte å forbedre glødelamper på vil være å finne glødetrådsmaterialer som kan fungere ved betydelig høyere temperaturer enn wolfram.
Dette vil øke effektiviteten og forbedre chroma av deres utslipp. Men letingen etter slike materialer ble ikke kronet med suksess, som et resultat av at mer økonomiske lyskilder med bedre spektralfordeling ble bygget basert på en helt annen mekanisme for å konvertere elektrisk energi til lys.
En annen ulempe med glødelamper:
Hvorfor glødelamper oftest brenner ut når de slås på
Til tross for overlegenhet i økonomi, har ingen av gassutladningslampetypene vist seg å være i stand til å erstatte glødelamper for belysning, bortsett fra fluorescerende lamper… Grunnen til dette er den utilfredsstillende spektrale sammensetningen av strålingen, som fullstendig forvrenger fargen på objektene.
Høytrykkslamper med inerte gasser har høy lysutbytte Et typisk eksempel er Natriumlampe, som har den høyeste lyseffektiviteten av alle gassutladningslamper, inkludert fluorescerende. Den høye effektiviteten skyldes det faktum at nesten all inngangseffekten omdannes til synlig stråling.Et utslipp i natriumdamp avgir kun en gul farge i den synlige delen av spekteret; derfor, når de belyses med en natriumlampe, får alle gjenstander et helt unaturlig utseende.
Alle de forskjellige fargene varierer fra gul (hvit) til svart (en overflate av hvilken som helst farge som ikke reflekterer gule stråler). Denne typen belysning er ekstremt ubehagelig for øyet.
Således viser gassutladningslyskilder, gjennom selve metoden for å skape stråling (eksitasjon av individuelle atomer), å være, sett fra det menneskelige øyes egenskaper, en grunnleggende defekt som består i den lineære strukturen til spektrum.
Denne ulempen kan ikke overvinnes helt ved direkte å bruke utladningen som lyskilde. En tilfredsstillende løsning ble funnet når biten kun fikk funksjonen eksitasjon av gløden av fosfor (lysrør).
Lysrør har en ugunstig egenskap sammenlignet med glødelamper, som består i sterke svingninger i lysstrømmen ved drift med vekselstrøm.
Årsaken til dette er den betydelig lavere tregheten til gløden av fosfor sammenlignet med tregheten til glødelampens glødetråder, som et resultat av at ved enhver spenning som går gjennom null, noe som fører til avslutning av utladningen, klarer fosforet å miste en betydelig del fra lysstyrken før utladning i motsatt retning skjer. Det viser seg at disse fluktuasjonene i lysstrømmen til lysrør overstiger 10 - 20 ganger.
Dette uønskede fenomenet kan svekkes sterkt ved å slå på to tilstøtende lysrør, slik at spenningen til en av dem ligger etter spenningen til den andre med en kvart periode.Dette oppnås ved å inkludere en kondensator i kretsen til en av lampene, som skaper ønsket faseskift. Å bruke en beholder samtidig forbedrer og Maktfaktor hele installasjonen.
Enda bedre resultater oppnås ved veksling med faseskift på tre og fire lamper. Med tre lamper kan du også redusere svingninger i lysstrømmen ved å slå dem på i tre faser.
Til tross for en rekke defekter nevnt ovenfor, ble lysrør, på grunn av deres høye effektivitet, utbredt, og på en gang, i form av kompakte lysrørdesign, ble glødelamper byttet ut overalt. Men æraen med disse lampene er også over.
For tiden brukes LED-lyskilder hovedsakelig i elektrisk belysning:
Enheten og prinsippet for drift av LED-lampen