| źródło światła | strumień świetlny (w lm/W) |
|---|---|
| lampa żarowa | 5,75...16,6[1] |
| lampa żarowo-rtęciowa | 10...26[2] |
| żarówka halogenowa | 14...28,5[3] |
| lampa rtęciowa | 36...61[4] |
| świetlówka liniowa | 40...105[5] |
| lampa metalohalogenkowa | 50...120[6] |
| wysokoprężna lampa sodowa | 68...150[7] |
| niskoprężna lampa sodowa | 100...206[8] |
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 bańce szklanej 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.
Spis treści |
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[9][10]. Żarówka wykorzystuje ok. 5% energii na światło widzialne, a reszta energii jest tracona w emisji ciepła.
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.
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.
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 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 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[11] przedstawiają skuteczność świetlną dla większości typowych mocy żarówek głównego szeregu.
|
|
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.
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"[13][14]. 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)[15]. Wkrótce po wejściu ograniczenia w życie ceny zamienników wzrosły o 20-25%[16].
| 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 |
| ||||||||||||||||
