Hõõglampide kui valgusallika puudused
Kõigist eelistest hoolimata on kõigil hõõglampidel, alustades süsinikhõõgniidiga vaakumiga ja lõpetades volframgaasiga täidetud lampidega, valgusallikana kaks olulist puudust:
- madal efektiivsus, s.t. nähtava kiirguse madal efektiivsus ühiku kohta sama võimsusega;
- loomuliku valguse (päikesevalgus ja hajus päevavalgus) energia spektraalse jaotuse tugev erinevus, mida iseloomustab nõrk lühilaineline nähtav kiirgus ja pikkade lainete ülekaal.
Esimene asjaolu muudab hõõglampide kasutamise majanduslikust seisukohast kahjumlikuks, teine - esemete värvi moonutamine. Mõlemad puudused on põhjustatud samast asjaolust: kiirguse saamine tahke aine kuumutamisel suhteliselt madalal kuumutustemperatuuril.
Energiajaotust hõõglambi spektris ei ole võimalik korrigeerida selle olulise lähenemise mõttes päikesespektri jaotusele, kuna volframi sulamistemperatuur on umbes 3700 ° K.
Kuid isegi hõõgniidi korpuse töötemperatuuri kerge tõus, näiteks värvitemperatuurilt 2800 ° K kuni 3000 ° K, põhjustab lambi eluea märkimisväärset lühenemist (umbes 1000 tunnilt 100 tunnini). volframi aurustumisprotsessi oluliseks kiirendamiseks.
See aurustumine viib peamiselt volframkattega lambipirni mustaks muutumiseni ja sellest tulenevalt lambi poolt kiiratava valguse kadumiseni ja lõpuks hõõgniidi põlemiseni.
Hõõglampide vähese valgusvõimsuse ja madala efektiivsuse põhjuseks on ka hõõgniidi korpuse madal töötemperatuur.
Gaasitäidise olemasolu, mis vähendab volframi aurustumist, võimaldab värvitemperatuuri tõusu tõttu nähtavas spektris eralduva energia osa veidi suurendada. Keritud filamentide kasutamine ja täitmine raskemate gaasidega (krüptoon, ksenoon) võimaldab nähtavale piirkonnale langeva kiirguse osa pisut veelgi suurendada, kuid seda mõõdetakse vaid mõne protsendi ulatuses.
Kõige ökonoomsem, s.o. kõrgeima valgusefektiivsusega allikas, mis muundab kogu sisendvõimsuse selle lainepikkusega kiirguseks. Sellise allika valgusefektiivsus, st selle tekitatud valgusvoo ja sama sisendvõimsuse maksimaalse võimaliku valgusvoo suhe on võrdne ühtsusega. Selgub, et maksimaalne valgusvõimsus on 621 lm / W.
Sellest on selge, et hõõglampide valgusefektiivsus on oluliselt madalam nähtavat kiirgust iseloomustavatest näitajatest (7,7–15 lm / W).Vastavad väärtused saab leida, jagades lambi valgusvõimsuse allika valgusvõimsusega, mille valgusefektiivsus on võrdne ühtsusega. Selle tulemusena saame vaakumlambi valgusefektiivsuseks 1,24%, gaasiga täidetud lambi puhul 2,5%.
Radikaalne viis hõõglampide täiustamiseks oleks leida hõõgniidi korpuse materjale, mis võivad töötada oluliselt kõrgematel temperatuuridel kui volfram.
See suurendaks nende emissiooni efektiivsust ja parandaks värvimust. Selliste materjalide otsimist aga edu ei krooninud, mille tulemusena ehitati hoopis teistsugusel elektrienergia valguseks muundamise mehhanismil põhinevad ökonoomsemad ja parema spektraaljaotusega valgusallikad.
Veel üks hõõglampide puudus:
Miks põlevad hõõglambid kõige sagedamini sisselülitamise hetkel läbi
Vaatamata paremusele ökonoomsuses ei ole ükski gaaslahenduslampide tüüp osutunud suuteliseks asendama valgustuse hõõglampe, v.a. luminofoorlambid… Selle põhjuseks on kiirguse ebarahuldav spektraalne koostis, mis moonutab täielikult objektide värvi.
Inertgaasidega kõrgsurvelampidel on kõrge valgusefektiivsus.Tüüpiline näide on Naatriumlamp, millel on kõrgeim valgusefektiivsus kõigist gaaslahenduslampidest, sealhulgas luminofoorlampidest. Selle kõrge kasutegur on tingitud asjaolust, et peaaegu kogu sisendvõimsus muudetakse nähtavaks kiirguseks.Naatriumi aurude heide kiirgab spektri nähtavas osas ainult kollast värvi; seetõttu omandavad kõik esemed naatriumlambiga valgustamisel täiesti ebaloomuliku välimuse.
Kõik erinevad värvid ulatuvad kollasest (valgest) mustani (mis tahes värvi pind, mis ei peegelda kollaseid kiiri). Seda tüüpi valgustus on silmale äärmiselt ebameeldiv.
Seega osutuvad gaaslahendusega valgusallikad juba kiirguse tekitamise meetodi (üksikute aatomite ergastamise) kaudu inimsilma omaduste seisukohast fundamentaalseks defektiks, mis seisneb silma lineaarses struktuuris. spekter.
Seda puudust ei saa täielikult ületada, kasutades otselahendust valgusallikana. Rahuldav lahendus leiti, kui bitile anti ainult funktsioon fosfori sära ergastamine (luminofoorlambid).
Luminofoorlampidel on võrreldes hõõglampidega ebasoodne omadus, mis seisneb vahelduvvoolul töötamisel valgusvoo tugevas kõikumises.
Selle põhjuseks on luminofooride hõõgumise oluliselt väiksem inerts võrreldes hõõglampide hõõgniitide inertsiga, mille tulemusena õnnestub luminofoor igal nulli läbival pingel, mis viib tühjenemise lõppemiseni. kaotab olulise osa oma heledusest enne, kui toimub tühjenemine vastupidises suunas. Selgub, et need luminofoorlampide valgusvoo kõikumised ületavad 10–20 korda.
Seda soovimatut nähtust saab oluliselt nõrgendada, kui lülitada sisse kaks kõrvuti asetsevat luminofoorlampi nii, et neist ühe pinge jääb teise pingest veerandi perioodi võrra maha.See saavutatakse kondensaatori lisamisega ühe lambi vooluringi, mis loob soovitud faasinihke. Konteineri kasutamine parandab samaaegselt ja Võimsustegur kogu paigaldus.
Veelgi paremad tulemused saadakse kolme ja nelja lambi faasinihkega lülitamisel. Kolme lambiga saate vähendada ka valgusvoo kõikumisi, lülitades need sisse kolmes faasis.
Vaatamata mitmele ülaltoodud defektile, muutusid luminofoorlambid oma suure tõhususe tõttu laialt levinud ja korraga asendati hõõglambid kõikjal kompaktluminofoorlampide konstruktsioonide kujul. Kuid ka nende lampide ajastu on möödas.
Praegu kasutatakse LED-valgusallikaid peamiselt elektrivalgustuses:
LED-lambi seade ja tööpõhimõte