Hehkulamppujen haitat valonlähteenä
Kaikista eduistaan huolimatta kaikilla hehkulampuilla, alkaen hiililangalla varustetusta tyhjiöstä ja päättyen volframikaasutäytteisiin, on kaksi tärkeää haittaa valonlähteinä:
- alhainen hyötysuhde, ts. näkyvän säteilyn alhainen hyötysuhde yksikköä kohti samalla teholla;
- voimakas ero luonnollisen valaistuksen (auringonvalo ja hajanainen päivänvalo) energian spektrin jakautumisessa, jolle on ominaista heikko lyhytaaltoinen näkyvä säteily ja pitkien aaltojen vallitsevuus.
Ensimmäinen seikka tekee hehkulamppujen käytöstä taloudellisesti kannattamatonta, toinen - johtaa esineiden värin vääristymiseen. Molemmat haitat johtuvat samasta seikasta: säteilyn saamisesta kuumentamalla kiinteää ainetta suhteellisen alhaisessa lämmityslämpötilassa.
Hehkulampun spektrin energiajakaumaa ei ole mahdollista korjata siinä mielessä, että se konvergoituu merkittävästi aurinkospektrin jakaumaan, koska volframin sulamispiste on noin 3700 ° K.
Mutta jopa pienikin nousu hehkulangan rungon käyttölämpötilassa, esimerkiksi värilämpötilasta 2800 °K 3000 °K:een, johtaa lampun käyttöiän merkittävään lyhenemiseen (noin 1000 tunnista 100 tuntiin). volframin haihtumisprosessin merkittävään nopeuttamiseen.
Tämä haihtuminen johtaa ensisijaisesti volframipäällysteisen lampun polttimoiden mustumiseen ja sen seurauksena lampun lähettämän valon häviämiseen ja lopulta hehkulangan palamiseen.
Hehkulamppujen alhainen käyttölämpötila on myös syy hehkulamppujen alhaiseen valotehoon ja alhaiseen hyötysuhteeseen.
Kaasutäytteen läsnäolo, joka vähentää volframin haihtumista, mahdollistaa hieman lisäävän näkyvässä spektrissä säteilevän energian osuutta värilämpötilan nousun vuoksi. Kierrettyjen filamenttien käyttö ja täyttäminen raskaammilla kaasuilla (kryptoni, ksenon) mahdollistaa näkyvälle alueelle tulevan säteilyn osuuden hieman lisäämisen, mutta mitattuna vain muutamalla prosentilla.
Taloudellisin, ts. korkeimmalla valotehokkuudella on lähde, joka muuntaa kaiken syöttötehon kyseisen aallonpituuden säteilyksi. Tällaisen lähteen valotehokkuus, eli sen luoman valovirran suhde maksimi mahdolliseen valovirtaan samalla syöttöteholla, on yhtä suuri kuin yksikkö. Osoittautuu, että suurin valoteho on 621 lm / W.
Tästä on selvää, että hehkulamppujen valotehokkuus on huomattavasti pienempi kuin näkyvää säteilyä kuvaavat luvut (7,7 - 15 lm / W).Vastaavat arvot saadaan jakamalla lampun valoteho sellaisen lähteen valoteholla, jonka valoteho on yhtä suuri. Tuloksena saamme tyhjiölampun valotehokkuuden 1,24 % ja kaasutäytteisen 2,5 %.
Radikaalinen tapa parantaa hehkulamppuja olisi löytää filamenttirunkomateriaaleja, jotka voivat toimia huomattavasti korkeammissa lämpötiloissa kuin volframi.
Tämä lisäisi tehokkuutta ja parantaisi niiden päästöjen värikkyyttä. Tällaisten materiaalien etsintää ei kuitenkaan kruunannut menestys, minkä seurauksena rakennettiin taloudellisempia valonlähteitä paremmalla spektrin jakautumisella, jotka perustuivat täysin erilaiseen sähköenergian muuntamismekanismiin valoksi.
Toinen hehkulamppujen haittapuoli:
Miksi hehkulamput palavat useimmiten päällekytkemisen hetkellä
Taloudellisuudesta huolimatta mikään kaasupurkauslampputyypeistä ei ole osoittautunut kykeneväksi korvaamaan valaistuksen hehkulamppuja, paitsi loistelamput… Syynä tähän on säteilyn epätyydyttävä spektrikoostumus, joka vääristää täysin esineiden värin.
Inertillä kaasulla toimivilla korkeapainelampuilla on korkea valotehokkuus.Tyypillinen esimerkki on Natriumlamppu, jolla on suurin valotehokkuus kaikista kaasupurkauslampuista, mukaan lukien loisteputket. Sen korkea hyötysuhde johtuu siitä, että lähes kaikki syöttöteho muunnetaan näkyväksi säteilyksi.Natriumhöyryssä oleva purkaus lähettää vain keltaista väriä spektrin näkyvässä osassa; siksi natriumlampulla valaistuna kaikki esineet saavat täysin luonnottoman ulkonäön.
Kaikki eri värit vaihtelevat keltaisesta (valkoisesta) mustaan (mikä tahansa värillinen pinta, joka ei heijasta keltaisia säteitä). Tällainen valaistus on erittäin epämiellyttävää silmälle.
Siten kaasupurkausvalonlähteet osoittautuvat säteilyn luomismenetelmän (yksittäisten atomien viritys) kautta ihmissilmän ominaisuuksien kannalta perustavanlaatuiseksi puutteeksi, joka koostuu silmän lineaarisesta rakenteesta. spektri.
Tätä haittaa ei voida täysin poistaa käyttämällä suoraan purkausta valonlähteenä. Tyydyttävä ratkaisu löytyi, kun bitille annettiin vain toiminto loisteaineiden hehkun herättäminen (loistelamput).
Loistelampuilla on hehkulamppuihin verrattuna epäedullinen ominaisuus, joka koostuu valovirran voimakkaasta vaihtelusta vaihtovirralla käytettäessä.
Syynä tähän on loisteaineiden hehkun huomattavasti pienempi inertia verrattuna hehkulamppujen filamenttien inertiaan, minkä seurauksena loisteaine onnistuu millä tahansa jännitteellä, joka kulkee nollan läpi, mikä johtaa purkauksen päättymiseen. menettää merkittävän osan kirkkaudestaan ennen kuin purkaus tapahtuu vastakkaiseen suuntaan. Osoittautuu, että nämä loistelamppujen valovirran vaihtelut ylittävät 10 - 20 kertaa.
Tätä ei-toivottua ilmiötä voidaan suuresti heikentää kytkemällä päälle kaksi vierekkäistä loistelamppua niin, että niistä toisen jännite jää neljänneksen jaksolla toisen jännitteestä.Tämä saavutetaan sisällyttämällä yhden lampun piiriin kondensaattori, joka luo halutun vaihesiirron. Säiliön käyttö samanaikaisesti parantaa ja Tehokerroin koko asennus.
Vielä parempia tuloksia saadaan, kun kytketään kolmen ja neljän lampun vaihesiirrolla. Kolmella lampulla voit myös vähentää valovirran vaihtelua kytkemällä ne päälle kolmessa vaiheessa.
Huolimatta useista edellä mainituista vioista, loistelamput yleistyivät niiden korkean hyötysuhteen vuoksi, ja aikoinaan hehkulamput korvattiin kompaktien loistelamppujen muodossa kaikkialla. Mutta näiden lamppujen aikakausi on myös ohi.
Tällä hetkellä LED-valolähteitä käytetään pääasiassa sähkövalaistuksessa:
LED-lampun laite ja toimintaperiaate