Díky své levnosti a snadnému použití jsou žárovky i nadále běžnými zdroji osvětlení. Mají ale nízkou účinnost a nízkou spolehlivost, takže jsou stále častěji nahrazovány účinnějšími zářivkovými nebo LED modely. Aby bylo možné provést správnou výměnu bez ztráty osvětlení, je důležité analyzovat technické vlastnosti žárovek.
Parametry žárovky:
- světelný tok;
- spotřeba energie;
- světelný výkon;
- index podání barev a teplota barev;
- doba služby;
- pulzační koeficient;
- Rozsah provozních teplot.
Kromě toho jsou důležité další konstrukční vlastnosti svítilen, jako je typ patice, stupeň ochrany, rozměry.
Zvažme všechny tyto indikátory pro žárovky.
Účinnost
Žárovka využívá fenomén emise světla zahřátým materiálem (wolframová spirála). Pokud se tělo zahřeje na 570 °C (červená barva), dojde k vyzařování světla ve viditelné oblasti elektromagnetických vln. Aby spektrum záření vyplnilo celý rozsah viditelného světla (od červené po fialovou), musí být teplota zářiče mnohem vyšší. Volba wolframu je způsobena tím, že má nejvyšší bod tání (3410 °C) mezi kovy. Snese 2000-2800 °C bez zborcení.
S přihlédnutím ke křivce relativní spektrální citlivosti lidského zraku je pro osvětlení nejvhodnější sluneční světlo, které se vyznačuje teplotou horní vrstvy Slunce 5770 K.
Protože je teplota vlákna v žárovce nižší, je emisní maximum posunuto směrem k fialové barvě. Proto většina světelného toku takové lampy leží v oblasti UV záření a ne více než 5% je vyzařováno ve viditelné části rozsahu. Proto je hodnota světelného výkonu, která charakterizuje účinnost přeměny výkonu dodávaného do lampy, malá a činí 10-15 lm/Bt.
Kvalita světla
Kvalitu světla žárovky určuje teplota barvy a index barevného podání.
Barevná teplota ukazuje teplotu černého tělesa, které má stejnou barvu jako záření daného ohřívaného předmětu. Tento indikátor charakterizuje odstíny světla. U žárovky se teplota barvy obvykle rovná 2200-2900K. Taková žárovka vyzařuje žluté světlo, které se liší od denního světla. Jak bylo prokázáno, takové světlo večer méně inhibuje uvolňování melatoninu, regulátoru denních biorytmů, v člověku, čímž je takové světlo příjemnější.
Koeficient barevného podání charakterizuje blízkost barvy osvětlené danou žárovkou objektu její skutečné barvě při osvětlení standardním zdrojem. U žárovky je hodnota tohoto koeficientu rovna maximální hodnotě 100, protože je to standard pro srovnání tohoto ukazatele.
Termín služby
Ve srovnání s analogy mají žárovky krátkou životnost. to znamená, častěji a rychleji vyhoří. Je to způsobeno odpařováním wolframové vrstvy během provozu (zahřívání) žárovky. Vlákno se ztenčuje a odlamuje.
Navíc, když je lampa zapnutá, odpor wolframového vlákna je nižší než odpor pracovní žárovky, což vede k vytvoření proudového rázu. A to zhoršuje kvalitu vlákna.
Životnost takové lampy je 1000 hodin. Po 750 hodinách práce se jeho světelný výkon sníží o 15 %. I malé zvýšení napájecího napětí může výrazně snížit životnost.
K odhadu tohoto dopadu lze použít empirický vzorec:
(To/T) = (Uo/U) 13
kde: U 0 – provozní napětí, V;
U – síťové napětí, V;
T 0 – životnost pasu, hodina;
T je životnost při síťovém napětí U.
Pokud U 0 = 220 V a U = 230 V, pak se životnost lampy zkrátí téměř na polovinu a bude se rovnat pouze 0,56 jmenovité hodnoty.
Potvrzuje to časté vypalování žárovek ve vchodech a na schodech. Je to způsobeno tím, že takové žárovky svítí v noci, kdy se snižuje zatížení sítě a zvyšuje se napětí v síti.
Pro zvýšení spolehlivosti takových svítidel v nebytových prostorách nebo na schodech je lze použít při sníženém napětí nebo s diodou zapojenou do série. Dražší variantou je zapnutí zařízení pro měkký start. Takové zařízení postupně zvyšuje napětí a eliminuje výskyt proudových rázů.
Koeficient zvlnění a provozní teplota
Žárovky jsou napájeny ze sítě s frekvencí 50 Hz. Během provozu lampy se její vlákno někdy zahřeje a poté se ochladí. Podle toho se jas buď zvyšuje nebo snižuje. Protože tyto oscilace probíhají s vysokou frekvencí, lidské oko tyto oscilace nezaznamená. Tyto pulzace však ovlivňují lidskou únavu. Proto jsou v normách pro osvětlení pracoviště požadavky na pulzaci světla. U menších prací by tyto pulzace neměly překročit 10 % a méně odpovědné práce -25 %.
Provedené studie ukázaly, že pulzace lamp závisí na jejich výkonu a pohybuje se od 1 do 4 %. Největší pulzace byla nalezena u lamp s výkonem 40 W.
Vzhledem k tomu, že účinnost žárovek je nízká, vydávají velké množství tepla. Provedené experimenty ukázaly, že po 15 minutách nepřetržitého provozu se žárovky hodně zahřívají. Teplota 40W lampy dosahuje +120 °C a 95W lampy dosahuje +210 °C.
Volt-amp charakteristika
Voltampérová charakteristika žárovky je nelineární. To je způsobeno zvýšením odporu wolframového vlákna se zvýšením proudu a teploty, které jím protékají. Díky tomu se pracovní bod lampy automaticky stabilizuje. Proto nevyžaduje žádná další předřadná zařízení.
Konstrukce
Žárovka se skládá z 11 konstrukčních prvků.
Pro připojení k napájecí síti slouží zásuvky různých typů . Pro typy soklů používaných v našem regionu existuje několik evropských norem. Nejběžnější závitové patice Edison jsou E14 (miniaturní), E27, E40. Nechybí ani 2pinové zásuvky a bajonetové zásuvky.
Žárovka žárovky může mít různé velikosti, což ovlivňuje výkon žárovky. Podle barvy může být průhledná, matná, zrcadlová, barevná.
Některé vlastnosti žárovek jsou zahrnuty v jejich označení:
- B – vakuum;
- B – bispirální;
- ZK – zrcadlo;
- Ш – kulový;
- C je svíčka.
Nová generace
Hlavní úkoly při navrhování žárovek nové generace:
- zvýšení ccd;
- zlepšení spolehlivosti;
- zvýšení bezpečnosti.
Aby se snížilo odpařování wolframu, je lampa naplněna plynem. Například páry jódu se používají v halogenové lampě. To umožňuje zvýšit spolehlivost a světelný výkon. Používá se také směs argonu s dusíkem, kryptonem a xenonem. Tyto modely jsou dražší, protože jejich plyn má nízkou tepelnou vodivost, díky čemuž se zvyšuje jas.
Konstrukčně se zvyšuje i kvalita světla. Baňka je vyrobena ze skla s přídavkem neodymu.
Nevýhody
- Minimální účinnost. Světelný výkon je pouze 10 lm/W. U zářivek je tento parametr roven 50 lm / W a pro LED – 80 lm / W.
- Nízká spolehlivost. Životnost je 1000 hodin. U zářivek se tento parametr rovná 8 000 hodinám a u LED žárovek – 50 000 hodin.
- Vysoká provozní teplota. U výkonných lamp může teplota dosáhnout +210 °С. U zářivek a LED je tato hodnota rovna +60°С…+70°С.
- Ve srovnání s LED žárovkami mají žárovky křehký design a špatně snášejí vibrace.
Plusy
- Relativní lacinost. Náklady na žárovku jsou 30-40 rublů. Náklady na fluorescenční – 150 rublů. Cena LED je 500 rublů.
- Vysoká úroveň barevnosti. Barevný koeficient je 100. U zářivek a běžných LED svítidel je tento koeficient mnohem nižší. Lampa vydává příjemné světlo, které nenarušuje lidské biorytmy.
- Není potřeba připojovat ovládací zařízení spouštění. Pro spuštění zářivky je zapotřebí tlumivka a startér a pro stabilní provoz LED svítidla je nutný napájecí zdroj.