Ze względu na niski koszt i łatwość użytkowania żarówki nadal są powszechnym źródłem oświetlenia. Ale mają niską wydajność, niską niezawodność, dlatego coraz częściej są zastępowane wydajniejszymi modelami fluorescencyjnymi lub LED. Aby poprawnie dokonać wymiany bez utraty jakości oświetlenia, ważne jest przeanalizowanie właściwości technicznych żarówek.
Opcje żarówki:
- Lekki przepływ;
- pobór energii;
- strumień świetlny;
- wskaźnik oddawania barw i temperatura barwowa;
- dożywotni;
- współczynnik tętnienia;
- Zakres temperatury pracy.
Ponadto ważne są dodatkowe cechy konstrukcyjne lamp, takie jak rodzaj podstawy, stopień ochrony, wymiary.
Rozważ wszystkie te wskaźniki w odniesieniu do żarówek.
Efektywność
Żarówka wykorzystuje zjawisko emisji światła przez rozgrzany materiał (włókno wolframowe). Jeśli ciało zostanie podgrzane do 570°C (kolor czerwony), wówczas światło wyjdzie w widzialnym zakresie fal elektromagnetycznych. Aby widmo emisji wypełniło cały zakres światła widzialnego (od czerwieni do fioletu), temperatura emitera musi być znacznie wyższa. Wybór wolframu wynika właśnie z faktu, że ma on najwyższą temperaturę topnienia (3410°C) wśród metali. Może wytrzymać 2000-2800 ° C bez zepsucia.
Biorąc pod uwagę krzywą względnej czułości widmowej ludzkiego wzroku, najbardziej odpowiednie do oświetlenia jest światło słoneczne, które charakteryzuje się temperaturą górnej warstwy Słońca 5770 K.
Ponieważ temperatura żarnika w żarówce jest niższa, maksymalne promieniowanie jest przesunięte w kierunku koloru fioletowego. Dlatego większość strumienia świetlnego takiej lampy leży w obszarze promieniowania UV, a nie więcej niż 5% jest emitowane w widzialnej części zakresu. W związku z tym wartość strumienia świetlnego, która charakteryzuje skuteczność zamiany mocy dostarczanej do lampy na światło jest niewielka i wynosi 10-15 lm/W.
jakość światła
Jakość światła żarówki zależy od temperatury barwowej i współczynnika przenikania barw.
Temperatura barwowa wskazuje temperaturę ciała doskonale czarnego, które ma taką samą barwę jak promieniowanie danego ogrzanego obiektu. Ten wskaźnik charakteryzuje odcienie światła. W przypadku lampy żarowej temperatura barwowa wynosi zwykle 2200-2900 K. Taka żarówka emituje żółtawe światło, różniące się od światła dziennego. Udowodniono, że takie światło wieczorem hamuje wydzielanie melatoniny, regulatora biorytmów okołodobowych u ludzi, co sprawia, że światło takie jest bardziej komfortowe.
Wskaźnik oddawania barw charakteryzuje bliskość koloru oświetlanego przez daną żarówkę przedmiotu do jego rzeczywistego koloru, gdy jest oświetlony przez standardowe źródło. W przypadku żarówki wartość tego współczynnika jest równa maksymalnej wartości 100, ponieważ jest to standard porównywania tego wskaźnika.
Dożywotni
W porównaniu z analogami żarówki mają krótką żywotność. Te. wypalają się coraz szybciej. Wynika to z odparowywania warstwy wolframu podczas pracy (nagrzewania) żarówki. Nić jest cieńsza i pęka.
Ponadto, gdy lampa jest włączona, rezystancja żarnika wolframowego jest mniejsza niż rezystancja działającej żarówki, co prowadzi do powstania skoku prądu. A to pogarsza jakość nici.
Żywotność lampy wynosi 1000 godzin. Po 750 godzinach pracy jego wydajność świetlna zmniejsza się o 15%. Nawet niewielki wzrost napięcia zasilania może znacznie skrócić żywotność.
Aby ocenić ten efekt, można skorzystać ze wzoru empirycznego:
(T 0 /T)=(U 0 /U) 13
gdzie: U 0 – napięcie robocze, V;
U to napięcie sieciowe, V;
T 0 – żywotność paszportu, godzina;
T to żywotność przy napięciu sieciowym U.
Jeśli U 0 \u003d 220 V i U \u003d 230 V, wówczas żywotność lampy zmniejszy się prawie o połowę i będzie równa tylko 0,56 wartości nominalnej.
Potwierdzają to częste przepalanie się żarówek w wejściach i na schodach. Wynika to z faktu, że takie żarówki są włączone w nocy, gdy obciążenie sieci maleje, a napięcie w sieci rośnie.
Aby zwiększyć niezawodność takich lamp w pomieszczeniach niemieszkalnych lub na schodach, można je stosować przy obniżonym napięciu lub z diodą połączoną szeregowo. Droższą opcją jest włączenie urządzenia do miękkiego startu. Takie urządzenie stopniowo zwiększa napięcie i eliminuje występowanie skoków prądu.
Współczynnik tętnienia i temperatura pracy
Żarówki zasilane są z sieci o częstotliwości 50 Hz. Podczas pracy lampy jej włókno nagrzewa się lub ochładza. W związku z tym jasność zwiększa się lub zmniejsza. Ponieważ oscylacje te występują z dużą częstotliwością, ludzkie oko nie zauważa tych oscylacji. Pulsacje te wpływają jednak na zmęczenie człowieka. Dlatego normy dotyczące oświetlenia stanowisk pracy zawierają wymagania dotyczące pulsacji światła. W przypadku drobnych prac tętnienia te nie powinny przekraczać 10%, a przy pracach o niskiej odpowiedzialności -25%.
Badania wykazały, że pulsacja lamp zależy od ich mocy i waha się od 1 do 4%. Największe tętnienie stwierdzono w lampach o mocy 40 watów.
Ponieważ wydajność żarówek jest niewielka, emitują one dużo ciepła. Eksperymenty wykazały, że po 15 minutach ciągłej pracy żarówki żarówki bardzo się nagrzewają. Temperatura lampy o mocy 40 W osiąga +120°C, a 95 W – do +210°C.
Charakterystyka woltoamperowa
Charakterystyka prądowo-napięciowa żarówki jest nieliniowa. Wynika to ze wzrostu rezystancji żarnika wolframowego wraz ze wzrostem przepływającego przez niego prądu i temperatury. To automatycznie stabilizuje punkt pracy lampy. Dzięki temu nie wymaga żadnych dodatkowych urządzeń balastowych.
Projekt
Żarówka składa się z 11 elementów konstrukcyjnych.
Do podłączenia do zasilania stosuje się różne rodzaje cokołów . Istnieje kilka norm dotyczących typów cokołów, w naszym regionie obowiązują normy europejskie. Najpopularniejsze podstawy gwintowane Edisona to E14 (minion), E27, E40. Istnieją również podstawy 2-pinowe i podstawy bagnetowe.
Żarówka żarówki może mieć różne rozmiary, na co wpływa moc żarówki. Według koloru może być przezroczysty, matowy, lustrzany, malowany.
Niektóre cechy żarówek są zawarte w ich oznaczeniach:
- B – próżnia;
- B – bispiralny;
- ZK – lustro;
- Ш – piłka;
- C – świeca.
Nowe pokolenie
Główne zadania w projektowaniu żarówek nowej generacji:
- wzrost wydajności;
- poprawiona niezawodność;
- wzmocnienie bezpieczeństwa.
Aby zmniejszyć parowanie wolframu, lampa jest wypełniona gazem. Na przykład opary jodu są używane w lampie halogenowej. Pozwala to zwiększyć niezawodność i wydajność świetlną. Stosowana jest również mieszanina argonu z azotem, kryptonem, ksenonem. Modele te są droższe, ponieważ ich gaz ma niską przewodność cieplną, co zwiększa jasność.
Jakość światła jest również konstruktywnie zwiększona. Kolba wykonana jest ze szkła z dodatkiem neodymu.
Minusy
- Słaba efektywność. Wydajność świetlna to tylko 10 lm/W. Dla świetlówek parametr ten wynosi 50 lm/W, a dla LED – 80 lm/W.
- Niska niezawodność. Żywotność wynosi 1000 godzin. Dla świetlówek parametr ten wynosi 8 000 godzin, a dla diod LED – 50 000 godzin.
- Wysoka temperatura pracy. W przypadku mocnych lamp temperatura może osiągnąć + 210 ° C. Dla lamp luminescencyjnych i LED wartość ta wynosi +60°С…+70°С.
- W porównaniu z lampami LED żarówki są delikatne i źle znoszą wibracje.
plusy
- Względna taniość. Koszt żarówki wynosi 30-40 rubli. Koszt luminescencyjny – 150 rubli. Koszt diody LED – 500 rubli.
- Wysoki poziom oddawania barw. Współczynnik oddawania barw wynosi 100. Dla świetlówek i konwencjonalnych lamp LED współczynnik ten jest znacznie niższy. Lampa emituje komfortowe światło, które nie zaburza biorytmów człowieka.
- Nie ma potrzeby podłączania osprzętu sterującego. Do uruchomienia świetlówki potrzebny jest dławik i rozrusznik, a do stabilnej pracy lampy LED potrzebny jest zasilacz.