Ulemper ved glødelamper som lyskilde
På trods af alle deres fordele har alle glødelamper, der starter med et vakuum med en kulfilament og slutter med wolframgasfyldte, to vigtige ulemper som lyskilder:
- lav effektivitet, dvs. lav effektivitet af synlig stråling pr. enhed under samme effekt;
- en stærk forskel i den spektrale fordeling af energi fra naturlig belysning (sollys og diffust dagslys), karakteriseret ved dårlig kortbølget synlig stråling og en overvægt af lange bølger.
Den første omstændighed gør brugen af glødelamper urentabel ud fra et økonomisk synspunkt, den anden - har konsekvensen af at forvrænge genstandenes farve. Begge ulemper skyldes den samme omstændighed: opnåelse af stråling ved at opvarme et fast stof ved en relativt lav opvarmningstemperatur.
Det er ikke muligt at korrigere energifordelingen i spektret af en glødelampe i betydningen af dens betydelige konvergens med fordelingen i solspektret, da smeltepunktet for wolfram er omkring 3700 ° K.
Men selv en lille stigning i glødetrådslegemets arbejdstemperatur, f.eks. fra en farvetemperatur på 2800 ° K til 3000 ° K, fører til en betydelig reduktion i lampens levetid (fra ca. 1000 timer til 100 timer) pga. til en betydelig acceleration af processen med wolframfordampning.
Denne fordampning fører primært til sortfarvning af den wolframbelagte pære og følgelig til tab af lys udsendt af lampen og i sidste ende til afbrænding af glødetråden.
Den lave driftstemperatur af glødetrådshuset er også årsagen til glødelampernes lave lysudbytte og lave effektivitet.
Tilstedeværelsen af en gasfyldning, som reducerer fordampningen af wolfram, gør det muligt en smule at øge andelen af energi, der udsendes i det synlige spektrum på grund af en stigning i farvetemperaturen. Brugen af oprullede filamenter og fyldning med tungere gasser (krypton, xenon) giver mulighed for en lidt yderligere stigning i andelen af stråling, der falder på det synlige område, men kun målt i nogle få procent.
Den mest økonomiske, dvs. med den højeste lyseffektivitet, vil være en kilde, der konverterer al inputeffekten til stråling af den bølgelængde. Lyseffektiviteten af en sådan kilde, det vil sige forholdet mellem den lysstrøm, der skabes af den, og den maksimalt mulige flux ved samme indgangseffekt, er lig med enhed. Det viser sig, at den maksimale lyseffekt er 621 lm / W.
Heraf er det klart, at lyseffektiviteten af glødelamper vil være væsentligt lavere end tallene, der karakteriserer den synlige stråling (7,7 - 15 lm / W).De tilsvarende værdier kan findes ved at dividere lampens lysstyrke med lysstyrken fra en kilde med en lyseffektivitet svarende til enhed. Som et resultat får vi en lyseffektivitet på 1,24 % for en vakuumlampe og 2,5 % for en gasfyldt.
En radikal måde at forbedre glødelamper på ville være at finde glødetrådsmaterialer, der kan fungere ved væsentligt højere temperaturer end wolfram.
Dette ville øge effektiviteten og forbedre chroma af deres emission. Men søgningen efter sådanne materialer blev ikke kronet med succes, som et resultat af, at mere økonomiske lyskilder med en bedre spektral fordeling blev bygget baseret på en helt anden mekanisme til at konvertere elektrisk energi til lys.
En anden ulempe ved glødelamper:
Hvorfor glødelamper oftest brænder ud i det øjeblik, de tændes
På trods af overlegen økonomi har ingen af gasudladningslampetyperne vist sig at være i stand til at erstatte glødelamper til belysning, undtagen lysstofrør… Årsagen til dette er den utilfredsstillende spektrale sammensætning af strålingen, som fuldstændig forvrænger genstandenes farve.
Højtrykslamper med inaktive gasser har en høj lysudbytte, et typisk eksempel er Natriumlampe, som har den højeste lysudbytte af alle gasudladningslamper, inklusive fluorescerende. Dens høje effektivitet skyldes, at næsten al den indgående effekt omdannes til synlig stråling.En udledning i natriumdamp udsender kun en gul farve i den synlige del af spektret; derfor, når de belyses med en natriumlampe, får alle genstande et helt unaturligt udseende.
Alle de forskellige farver spænder fra gul (hvid) til sort (en overflade af enhver farve, der ikke reflekterer gule stråler). Denne type belysning er ekstremt ubehagelig for øjet.
Gasudladningslyskilder viser sig således, gennem selve metoden til at skabe stråling (excitation af individuelle atomer), at være, set fra det menneskelige øjes egenskaber, en grundlæggende defekt, der består i den lineære struktur af spektrum.
Denne ulempe kan ikke helt overvindes ved direkte at bruge udledningen som lyskilde. Der blev fundet en tilfredsstillende løsning, da bittet kun fik funktionen excitation af lyset af fosfor (fluorescerende lamper).
Lysstofrør har en ugunstig egenskab sammenlignet med glødelamper, som består i kraftige udsving i lysstrømmen ved drift på vekselstrøm.
Årsagen til dette er den betydeligt lavere inerti af gløden af fosfor sammenlignet med inertien af glødelampers glødetråde, som et resultat af hvilken ved enhver spænding, der passerer gennem nul, hvilket fører til afslutningen af udladningen, formår fosforet at miste en betydelig del fra sin lysstyrke, før udladning i den modsatte retning sker. Det viser sig, at disse fluktuationer i lysstrømmen af lysstofrør overstiger 10 - 20 gange.
Dette uønskede fænomen kan svækkes kraftigt ved at tænde for to tilstødende lysstofrør, så spændingen på den ene af dem halter efter spændingen på den anden med en kvart periode.Dette opnås ved at inkludere en kondensator i en af lampernes kredsløb, som skaber det ønskede faseskift. Brug af en beholder samtidig forbedrer og Magtfaktor hele installationen.
Endnu bedre resultater opnås, når der skiftes med faseskift på tre og fire lamper. Med tre lamper kan du også reducere udsving i lysstrømmen ved at tænde dem i tre faser.
På trods af en række defekter, der er nævnt ovenfor, blev fluorescerende lamper, på grund af deres høje effektivitet, udbredt, og på én gang, i form af kompakte fluorescerende lampedesign, blev glødelamper udskiftet overalt. Men æraen med disse lamper er også forbi.
I øjeblikket bruges LED-lyskilder hovedsageligt i elektrisk belysning:
Enheden og princippet for drift af LED-lampen