Недостатъци на лампите с нажежаема жичка като източник на светлина
При всичките си предимства, всички лампи с нажежаема жичка, започвайки с вакуум с въглеродна нажежаема жичка и завършвайки с напълнени с волфрамов газ, имат два важни недостатъка като източници на светлина:
- ниска ефективност, т.е. ниска ефективност на видимата радиация на единица подvсъс същата сила;
- силна разлика в спектралното разпределение на енергията от естественото осветление (слънчева светлина и разсеяна дневна светлина), характеризираща се с лошо късо вълново видимо излъчване и преобладаване на дълги вълни.
Първото обстоятелство прави използването на лампи с нажежаема жичка неизгодно от икономическа гледна точка, второто — има за последица изкривяването на цвета на предметите. И двата недостатъка са причинени от едно и също обстоятелство: получаване на радиация чрез нагряване на твърдо вещество при относително ниска температура на нагряване.
Не е възможно да се коригира разпределението на енергията в спектъра на лампа с нажежаема жичка, в смисъл на значително нейното сближаване с разпределението в слънчевия спектър, тъй като точката на топене на волфрама е около 3700 ° K.
Но дори леко повишаване на работната температура на тялото с нажежаема жичка, да речем, от цветна температура от 2800 ° K до 3000 ° K, води до значително намаляване на живота на лампата (от около 1000 часа до 100 часа) поради значително ускоряване на процеса на изпаряване на волфрам.
Това изпаряване води преди всичко до почерняване на крушката на лампата, покрита с волфрамово покритие, и вследствие на това до загуба на светлина, излъчвана от лампата, и в крайна сметка до изгаряне на нажежаемата жичка.
Ниската работна температура на корпуса с нажежаема жичка също е причина за слабата светлинна мощност и ниската ефективност на лампите с нажежаема жичка.
Наличието на газов пълнеж, което намалява изпаряването на волфрам, дава възможност за леко увеличаване на фракцията на енергия, излъчвана във видимия спектър поради повишаване на цветната температура. Използването на навити нишки и пълнене с по -тежки газове (криптон, ксенон) дава възможност за малко по -нататъшно увеличаване на фракцията на радиация, падаща върху видимата област, но измерена само в няколко процента.
Най -икономичният, т.е. с най -висока светлинна ефективност, ще бъде източник, който преобразува цялата подадена мощност в радиация с тази дължина на вълната. Светлинната ефективност на такъв източник, тоест съотношението на създадения от него светлинен поток към максималния възможен поток при същата входна мощност, е равно на единица. Оказва се, че максималната светлинна мощност е 621 lm / W.
От това става ясно, че светлинната ефективност на лампите с нажежаема жичка ще бъде значително по -ниска от цифрите, характеризиращи видимото излъчване (7,7 — 15 lm / W). Съответните стойности могат да бъдат намерени чрез разделяне на светлинната мощност на лампата на светлинната мощност на източник със светлинна ефективност, равна на единица. В резултат на това за вакуумна лампа получаваме светлинна ефективност 1,24%, а за напълнена с газ — 2,5%.
Радикален изход в посока на подобряване на лампите с нажежаема жичка би бил да се намерят материали за тела с нажежаема жичка, които могат да работят при значително по -високи температури от волфрама.
Това би повишило ефективността и би подобрило цветността на тяхното излъчване. Търсенето на такива материали обаче не беше увенчано с успех, в резултат на което бяха изградени по -икономични източници на светлина с по -добро спектрално разпределение въз основа на напълно различен механизъм за преобразуване на електрическата енергия в светлина.
Друг недостатък на лампите с нажежаема жичка:
Защо лампите с нажежаема жичка най -често изгарят в момента на включване
Въпреки превъзходството в икономичността, никой от типовете газоразрядни лампи не се е доказал като способен да замени лампите с нажежаема жичка за осветление, с изключение на флуоресцентни лампи… Причината за това е незадоволителният спектрален състав на излъчването, което напълно изкривява цвета на обектите.
Лампите с високо налягане с инертни газове имат висока светлинна ефективност.Типичен пример е натриева лампа, който има най-високата светлинна ефективност от всички газоразрядни лампи, включително флуоресцентни. Високата му ефективност се дължи на факта, че почти цялата входна мощност се преобразува във видимо излъчване. Разряд в натриеви пари излъчва само жълт цвят във видимата част на спектъра; следователно, когато се осветява с натриева лампа, всички обекти придобиват напълно неестествен вид.
Всички различни цветове са разположени в диапазона от жълто (бяло) до черно (повърхност от всеки цвят, който не отразява жълтите лъчи). Този вид осветление е изключително неприятно за окото.
По този начин газоразрядните светлинни източници, чрез самия метод за създаване на радиация (възбуждане на отделни атоми), се оказват от гледна точка на свойствата на човешкото око фундаментален дефект, състоящ се в линейната структура на спектър.
Този недостатък не може да бъде напълно преодолян чрез директно използване на разряда като източник на светлина. Задоволително решение беше намерено, когато на бита беше дадена само функцията възбуждане на сиянието на фосфори (флуоресцентни лампи).
Флуоресцентните лампи имат неблагоприятно свойство в сравнение с лампите с нажежаема жичка, което се състои в силни колебания в светлинния поток при работа на променлив ток.
Причината за това е значително по -ниската инерция на сиянието на фосфорите в сравнение с инерцията на нишките на лампите с нажежаема жичка, в резултат на което при всяко напрежение, преминаващо през нула, което води до прекратяване на разряда, фосфорът успява да загуби значителна част от яркостта си, преди да настъпи разреждането в обратната посока. Оказва се, че тези колебания в светлинния поток на флуоресцентните лампи надвишават 10 — 20 пъти.
Това нежелано явление може да бъде значително отслабено чрез включване на две съседни флуоресцентни лампи, така че напрежението на едната от тях да изостава от напрежението на втората с четвърт период. Това се постига чрез включване на кондензатор във веригата на една от лампите, което създава желаното фазово изместване. Използването на контейнер едновременно подобрява и Коефициент на мощност цялата инсталация.
Още по -добри резултати се получават при включване с фазово изместване на три и четири лампи. С три лампи можете също да намалите колебанията в светлинния поток, като ги включите на три фази.
Въпреки редица дефекти, отбелязани по -горе, флуоресцентните лампи, поради високата си ефективност, станаха широко разпространени и по едно време под формата на дизайн на компактни флуоресцентни лампи, лампите с нажежаема жичка бяха заменени навсякъде. Но ерата на тези лампи също приключи.
Понастоящем LED източници на светлина се използват главно в електрическо осветление:
Устройството и принципът на действие на LED лампата