Żarówka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy Żarówki – sztucznego źródła światła. Zobacz też: wieś Żarówka w województwie podkarpackim.
Żarówka
Skuteczność świetlna żarówki
na tle innych źródeł światła
Źródło światła Skuteczność świetlna
[lm/W]
lampa żarowa 5,75...16,6[a]
lampa żarowo-rtęciowa 10...26[b]
żarówka halogenowa 14...28,5[c]
lampa rtęciowa 36...61[d]
świetlówka liniowa 40...105[e]
lampa metalohalogenkowa 50...120[f]
wysokoprężna lampa sodowa 68...150[g]
niskoprężna lampa sodowa 100...206[h]
Budowa żarówki: 1 – szklana bańka, 2 – gaz obojętny, 3 – żarnik wolframowy, 4,5 – druty kontaktowe, 6 – podpórka, 7 – słupek, 8 – gwint kontaktowy, 9 – trzonek gwintowany, 10 – krążek izolacji cieplnej, 11 – stopa kontaktu elektrycznego-podpórka

Żarówka, lampa żarowa – elektryczne źródło światła, w którym ciałem świecącym jest włókno wykonane z trudno topliwego materiału (pierwotnie grafit, obecnie wolfram). Drut wolframowy jest umieszczony w szklanej bańce wypełnionej mieszaniną gazów szlachetnych (np. argon z 10-procentową domieszką azotu). Włókno osiąga temperaturę ok. 2500–3000 K na skutek przepływu prądu elektrycznego. Wynalazek powstał w połowie XIX w.

Światło żarówki[edytuj | edytuj kod]

Światło uzyskiwane z żarówek jest światłem zbliżonym do słonecznego i cechuje się dobrym wskaźnikiem oddawania barw oglądanych w tym świetle przedmiotów, świeci cały czas jednakowo, nie powodując efektu stroboskopowego. Widmo światła emitowanego przez żarówkę jest ciągłe, o niższej temperaturze barwowej (bardziej żółte) niż słoneczne. Temperatura barwowa światła emitowanego przez żarówkę wynosi ok. 2700 K. Wadą żarówek jest ich mała skuteczność świetlna, wynosząca zazwyczaj około 12 (od 8 do 16) lumenów/wat (niektóre mają sprawność poniżej 6 lumenów/wat), a także niska trwałość[i][j]. Żarówka wykorzystuje ok. 5% energii na światło widzialne, a reszta energii jest tracona w emisji ciepła.

Żarówka próżniowa[edytuj | edytuj kod]

Skuteczność świetlna żarówki zależy od temperatury żarnika. W miarę zwiększania temperatury żarnika szybko zwiększa się prędkość parowania wolframu, wskutek czego następuje tworzenie się przewężeń drutu wolframowego, zwiększone nagrzewanie się drutu w tym miejscu i w końcu przepalanie się żarnika. Wolfram odparowany z żarnika osadza się na bańce w postaci ciemnego nalotu, który pochłania część światła emitowanego przez żarnik. Z tych względów w żarówkach próżniowych (w bańce panuje próżnia) temperatura żarnika nie przekracza 2600 K.

Żarówka gazowana[edytuj | edytuj kod]

W celu zmniejszenia szybkości parowania wolframu do wnętrza bańki wprowadza się gaz obojętny, powszechnie stosuje się argon z domieszką azotu. Wskutek zmniejszenia szybkości parowania wolframu żarnik żarówek gazowanych może pracować z wyższą temperaturą w wyniku czego uzyskuje się bielsze światło oraz większą skuteczność świetlną. Wprowadzenie gazu do wnętrza bańki powoduje, że część mocy doprowadzonej do żarnika jest odprowadzana poprzez gaz. Są to straty, które zależą między innymi od długości żarnika. Wykonanie żarnika w postaci skrętki, lub podwójnej skrętki powoduje skrócenie żarnika i obniżenie tych strat. Stosuje się też w miejsce argonu, gazy o mniejszym przewodnictwie cieplnym – krypton (żarówka kryptonowa) i jeszcze lepszy ksenon (żarówka ksenonowa). Jednak ich ceny (szczególnie ksenonu) są wysokie, co ogranicza ich stosowanie.

Żarówka halogenowa[edytuj | edytuj kod]

Żarówki różnego typu: halogenowe i próżniowe
Information icon.svg Osobny artykuł: lampa halogenowa.

W żarówkach halogenowych do wnętrza bańki wprowadzony jest oprócz gazu obojętnego halogen, najczęściej jod. Halogen tworzy związek chemiczny z wolframem (parami wolframu w bańce i na ściankach bańki), związek ten krąży wraz z gazem w bańce, a w temperaturze panującej blisko żarnika rozpada się na wolfram i jod. W rezultacie tej reakcji następuje przenoszenie cząstek wyparowanego wolframu z bańki na żarnik. Proces ten nazywa się halogenowym cyklem regeneracyjnym. Występowanie tego cyklu pozwala zwiększyć temperaturę żarnika do około 3200 K, zatem żarówki halogenowe cechują się jeszcze wyższymi skutecznościami świetlnymi (do 18 lumenów/wat).

Podane temperatury pracy żarnika odnoszą się do standardowych lamp dla których przewidziano średni czas pracy 1000 godzin. Czasami, w sytuacjach gdy wymagane jest uzyskanie światła bardziej zbliżonego do światła dziennego, np. na planie zdjęciowym, stosuje się żarówki pracujące z wyższą temperaturą żarnika (w podręcznikach fotografii i kinematografii określane jako „żarówki przewoltowane”), trwałość tych lamp jest znacznie niższa, choć w praktyce można ją wydłużyć poprzez regulację napięcia: podczas ustawiania planu zdjęciowego (co trwa czasem kilka godzin) oprawy oświetleniowe zasila się 40-50% napięcia znamionowego, podając pełne napięcie tylko w momencie wykonywania zdjęć, czyli przez kilka do kilkunastu minut.

Skuteczność świetlna[edytuj | edytuj kod]

Skuteczność świetlna lampy żarowej zależy od kilku czynników: materiału z którego wykonane jest włókno żarowe, sposobu wykonania włókna, zawartości bańki, napięcia zasilającego oraz ostatecznie mocy. Większość z tych parametrów w nowoczesnych żarówkach jest niezmienna. Włókno żarowe wykonane jest z wolframu jako podwójna skrętka, bańka wypełniona jest gazem obojętnym a napięcie zasilające w Polsce to 230 V. Zmienia się jedynie moc lampy. Im większa jest moc żarówki, tym mniejsze straty energii i w konsekwencji większa sprawność. Poniższe tabele[1] przedstawiają skuteczność świetlną dla większości typowych mocy żarówek głównego szeregu.

Skuteczność świetlna żarówek zwykłych
Moc lampy
[W]
Strumień
[lm]
Skuteczność
[lm/W]
15 90 6,0
25 220 8,8
30 315 9,7
40 420 10,5
60 710 11,8
75 940 12,5
100 1360 13,6
150 2160 14,4
200 3040 15,2
300 4850 16,2
500 8300 16,6


Skuteczność świetlna liniowych żarówek halogenowych
Moc lampy
[W]
Strumień
[lm]
Skuteczność
[lm/W]
60 840 14,0
100 1600 16,0
150 2500 16,7
200 3500 17,5
300 5300 17,7
500 9500 19,0
750 16100 21,5
1000 22000 22,0
1500 33000 22,0
2000 44000 22,0

Historia[edytuj | edytuj kod]

Żarówki konstrukcji Edisona, Maxima i Swana

Pierwsze próby o minimalnej trwałości:

Zamienniki żarówek[edytuj | edytuj kod]

Kompaktowa lampa fluorescencyjna zwana potocznie (choć zupełnie nieściśle) „żarówką energooszczędną”
Lampa LED z trzonkiem z gwintem Edisona E27 (27 mm).
Information icon.svg Osobny artykuł: świetlówka kompaktowa.
Information icon.svg Osobny artykuł: lampa LED.

Ze względu na niską sprawność żarówki coraz częściej zastępowane są lampami wyładowczymi. Ostatnio stosowane są świetlówki kompaktowe zintegrowane, które są niewielkie, mają elektroniczny układ zapłonowo-stabilizacyjny znajdujący się w korpusie. Lampy te mogą być podłączane bez dodatkowych układów w miejsce standardowych żarówek.

Do innych zamienników tradycyjnych żarówek można również zaliczyć lampy LED wykorzystujące diody wysokiej jasności. Ze względu na to, że przy wyższych mocach takich modułów sprawność świetlna nie rośnie (niezależnie od mocy takiej lampy sprawność „LEDów” się nie zmienia) oraz ze względu na wysokie ceny, są one najczęściej stosowane dekoracyjnie. Obecnie na rynku pojawiają się także diody stosowane jako zamienniki dla żarówek tradycyjnych, co wynika z faktu, m.in.: wycofywania w wielu krajach żarówek energochłonnych, dużej trwałości sięgającej nawet 100 tysięcy godzin pracy, wysokiej sprawności świetlnej, rozwoju technologii wytwarzania LED oraz rosnącej skali ich produkcji, powodującej dynamiczny spadek cen.

Jednym z zamienników tradycyjnych żarówek polecanym przez Unię Europejską[3] do stosowania w gospodarstwach domowych jest energooszczędna żarówka halogenowa[4] pozbawiona wad świetlówek kompaktowych czyli małej wierności w oddawaniu barw otoczenia, dużych rozmiarów, rtęci, migania oraz głównej wady diod led czyli wysokiej ceny.

Ograniczenia sprzedaży żarówek[edytuj | edytuj kod]

Od 1 września 2009 zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (WE) nr 244/2009 obowiązującym w Unii Europejskiej żarówki stuwatowe zostają przekwalifikowane na „lampy do celów specjalnych” a na ich opakowaniach ma się pojawić wyraźny i dobrze widoczny napis, że „lampa nie nadaje się do oświetlenia pomieszczeń domowych”[5][6]. Stanowiło to początek procesu wycofywania z użytku energochłonnych żarówek, zaplanowanego do 2012 r. Na rynku pozostawiono energooszczędne ich substytuty: ulepszone żarówki wykonane w technologii halogenowej, kompaktowe lampy fluorescencyjne i lampy diodowe (LED)[7]. Wkrótce po wejściu ograniczenia w życie ceny zamienników wzrosły o 20-25%[8]. Tradycyjne żarówki są nadal dostępne w sprzedaży, jedyną różnicą do wcześniejszego stanu jest wyżej wymienione ostrzeżenie na opakowaniu oraz inna nazwa (np. żarówka wstrząsoodporna, przemysłowa itd)[9]. W innych krajach Unii Europejskiej są one dostępne pod nazwą "rough-service bulb"[10] (Wielka Brytania) czy HEAT BALL (Niemcy)[11].

Data Minimalna moc żarówek, których sprzedaży zakazano
1 września 2009 r. 100 watów + wszystkie rodzaje żarówek matowych
1 września 2010 r. 75 watów
1 września 2011 r. 60 watów
1 września 2012 r. 25 watów

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Commons in image icon.svg
WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasło żarówka w Wikisłowniku
Wikinews-logo.svg
Zobacz wiadomość w serwisie Wikinews na temat Australia ma zrezygnować z tradycyjnych żarówek
Wikinews-logo.svg
Zobacz wiadomość w serwisie Wikinews na temat Kanada planuje zrezygnować ze zwykłych żarówek

Uwagi

  1. Żarówki głównego szeregu o mocy 500W osiągają efektywność świetlną 16,6 lm/W.
  2. Lampy żarowo-rtęciowe o mocy 500 W osiągają efektywność świetlną 26 lm/W.
  3. Studyjne lampy halogenowe o mocy 20 kW osiągają efektywność świetlną 28,5 lm/W.
  4. Lampy rtęciowe o mocy 400 W osiągają efektywność świetlną 61 lm/W.
  5. Świetlówki liniowe T5 o mocy 35 W osiągają efektywność świetlną 105 lm/W.
  6. Lampa metalohalogenkowe o mocy 2000 W osiągają skuteczność 120 lm/W.
  7. Wysokoprężne lampy sodowe o mocy 600 W osiągają efektywność świetlną 150 lm/W.
  8. Niskoprężne lampy sodowe o mocy 131 W osiągają efektywność świetlną 206 lm/W.
  9. Trwałość żarówek ogólnego użytku wynosi przeciętnie tysiąc godzin, jeśli eksploatowane są bez przekroczenia normalnych warunków ich pracy; w szczególności trwałość żarówki dramatycznie spada podczas eksploatacji pod zbyt wysokim napięciem: zależność ta proporcjonalna jest do szesnastej potęgi napięcia, co oznacza, że eksploatacja żarówki pod napięciem tylko o ok. 5% zbyt wysokim skraca jej czas życia ponad dwukrotnie (sytuacja taka zachodzi wówczas, gdy żarówki zaprojektowane dla obowiązującego niemal do końca XX wieku standardu napięcia sieci elektrycznej wynoszącego 220 V zasilane są wg współczesnego standardu napięciem 230 V); z drugiej strony tzw. żarówki "przewoltowane", służące do oświetlania planów fotograficznych, filmowych i scen teatralnych projektowane są tak, że w porównaniu z żarówkami ogólnego użytku świecą znacznie jaśniej, ale ich trwałość wynosi tylko kilka godzin.
  10. Wyjątkiem od przeciętnie dość niskiej trwałości żarówek tradycyjnych jest wyprodukowana w 1901 przez nieistniejącą już firmę Shelby Electric żarówka, którą włączono wkrótce po wyprodukowaniu w siedzibie straży pożarnej w Livermore (Kalifornia), świecąca niemal nieustannie przez 107 lat (stan na maj 2008); wyłączono ją tylko jeden raz na 22 minuty w roku 1976 po to, by przenieść ją do innego gniazda (informacja za tvn24.pl).

Przypisy

  1. Opracowano na podstawie internetowego katalogu źródeł światła firmy Osram.
  2. Informacja za „Pracodawca” (pismo Federacji Związków Pracodawców Energetyki Polskiej).
  3. Unia Europejska, zalecane oświetlenie i źródła światła wycofane z handlu. [dostęp 2014].
  4. Energooszczędne żarówki halogenowe - definicja nowego produktu na rynku. muratorplus.pl. [dostęp 2014].
  5. Rozporządzenie Komisji (WE) nr 244/2009 z dnia 18 marca 2009 r. w sprawie wykonania dyrektywy 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla bezkierunkowych lamp do użytku domowego [1]).
  6. Stanowisko Stowarzyszenia Elektryków Polskich.
  7. Zmiany – żarówki i opakowanie (pol.). ec.europa.eu. [dostęp 2011-03-24].
  8. Komisja przemysłu w Parlamencie Europejskim: Oddajcie nam stare żarówki. Wyborcza.biz, 2011.
  9. Żarówkowa kontrabanda. Czy można legalnie przywieźć żarówkę do Polski?. Forsal.pl, 2012.
  10. Retailers avoid ban on traditional light bulbs. Telegraph, 2012.
  11. HEAT BALL.