Kaitinamųjų lempų, kaip šviesos šaltinio, trūkumai
Nepaisant visų privalumų, visos kaitrinės lempos, pradedant vakuumu su anglies siūlu ir baigiant volframo dujomis užpildytomis, turi du svarbius šviesos šaltinių trūkumus:
- mažas efektyvumas, t.y. mažas matomos spinduliuotės efektyvumas vienetui esant tokiai pačiai galiai;
- stiprus natūralaus apšvietimo (saulės ir išsklaidytos dienos šviesos) energijos spektrinio pasiskirstymo skirtumas, kuriam būdinga prasta trumpųjų bangų matoma spinduliuotė ir ilgųjų bangų vyravimas.
Pirmoji aplinkybė kaitinamųjų lempų naudojimą ekonominiu požiūriu daro nepelningu, antroji – iškreipia objektų spalvą. Abu trūkumus lemia ta pati aplinkybė: spinduliuotės gavimas kaitinant kietą medžiagą santykinai žemoje šildymo temperatūroje.
Neįmanoma ištaisyti energijos pasiskirstymo kaitinamosios lempos spektre, atsižvelgiant į jo reikšmingą konvergenciją su pasiskirstymu saulės spektre, nes volframo lydymosi temperatūra yra apie 3700 ° K.
Tačiau net ir nedidelis kaitinamojo siūlo korpuso darbinės temperatūros padidėjimas, tarkime, nuo 2800 °K iki 3000 °K spalvos temperatūros, žymiai sumažina lempos tarnavimo laiką (nuo maždaug 1000 valandų iki 100 valandų). žymiai paspartinti volframo garavimo procesą.
Dėl šio išgaravimo pirmiausia pajuoduoja volframu dengta lempos lemputė ir dėl to prarandama lempos skleidžiama šviesa ir galiausiai dega kaitrinė siūlė.
Žema kaitinamųjų siūlų korpuso darbinė temperatūra taip pat yra mažos šviesos srauto ir mažo kaitrinių lempų efektyvumo priežastis.
Dujų užpildas, kuris sumažina volframo išgaravimą, leidžia šiek tiek padidinti matomame spektre skleidžiamos energijos dalį dėl padidėjusios spalvos temperatūros. Suvyniotų gijų naudojimas ir užpildymas sunkesnėmis dujomis (kriptonu, ksenonu) leidžia dar šiek tiek padidinti į matomą sritį patenkančią spinduliuotės dalį, tačiau matuojama tik keliais procentais.
Ekonomiškiausias, t.y. su didžiausiu šviesos efektyvumu, bus šaltinis, kuris visą įvesties galią paverčia to bangos ilgio spinduliuote. Tokio šaltinio šviesos efektyvumas, tai yra jo sukuriamo šviesos srauto santykis su maksimaliu galimu srautu esant tokiai pačiai įėjimo galiai, yra lygus vienetui. Pasirodo, didžiausias šviesos srautas yra 621 lm / W.
Iš to aišku, kad kaitinamųjų lempų šviesos efektyvumas bus žymiai mažesnis nei matomą spinduliuotę apibūdinantys skaičiai (7,7–15 lm / W).Atitinkamas vertes galima rasti padalijus lempos šviesos galią iš šaltinio, kurio šviesos efektyvumas lygus vienetui, šviesos galios. Dėl to vakuuminės lempos šviesos efektyvumas yra 1,24%, o užpildytos dujomis - 2,5%.
Radikalus būdas patobulinti kaitinamąsias lempas būtų rasti kaitinamųjų siūlų korpuso medžiagas, kurios gali veikti žymiai aukštesnėje temperatūroje nei volframas.
Tai padidintų efektyvumą ir pagerintų jų emisijos spalvą. Tačiau tokių medžiagų paieškos nebuvo vainikuotos sėkme, dėl to buvo pastatyti ekonomiškesni šviesos šaltiniai su geresniu spektro pasiskirstymu, remiantis visiškai kitokiu elektros energijos pavertimo šviesa mechanizmu.
Kitas kaitinamųjų lempų trūkumas:
Kodėl kaitrinės lempos dažniausiai perdega įjungimo metu
Nepaisant ekonomiškumo pranašumo, nė vienas iš dujų išlydžio lempų tipų nepasirodė galintis pakeisti kaitrines apšvietimo lempas, išskyrus liuminescencinės lempos… To priežastis – nepatenkinama spektrinė spinduliuotės sudėtis, kuri visiškai iškreipia objektų spalvą.
Aukšto slėgio lempos su inertinėmis dujomis pasižymi dideliu šviesos efektyvumu.Tipiškas pavyzdys yra Natrio lempa, kurios šviesos efektyvumas yra didžiausias iš visų dujų išlydžio lempų, įskaitant fluorescencines. Didelis jo efektyvumas yra dėl to, kad beveik visa įvesties galia paverčiama matoma spinduliuote.Natrio garų išlydis matomoje spektro dalyje skleidžia tik geltoną spalvą; todėl apšviečiant natrio lempą visi objektai įgauna visiškai nenatūralią išvaizdą.
Visos skirtingos spalvos svyruoja nuo geltonos (baltos) iki juodos (bet kokios spalvos paviršius, kuris neatspindi geltonų spindulių). Toks apšvietimas yra itin nemalonus akiai.
Taigi, dujų išlydžio šviesos šaltiniai, naudojant patį spinduliuotės kūrimo metodą (atskirų atomų sužadinimą), žmogaus akies savybių požiūriu yra esminis trūkumas, susidedantis iš linijinės struktūros. spektras.
Šis trūkumas negali būti visiškai pašalintas tiesiogiai naudojant išlydį kaip šviesos šaltinį. Patenkinamas sprendimas buvo rastas, kai bitui buvo suteikta tik funkcija fosforo švytėjimo sužadinimas (fluorescencinės lempos).
Liuminescencinės lempos turi nepalankią savybę, palyginti su kaitrinėmis lempomis, kurias sudaro dideli šviesos srauto svyravimai veikiant kintamąja srove.
To priežastis yra žymiai mažesnė fosforo švytėjimo inercija, palyginti su kaitinamųjų lempų gijų inercija, todėl esant bet kokiai įtampai, einančiam per nulį, dėl kurios nutrūksta iškrova, fosforas sugeba praranda didelę dalį savo ryškumo prieš iškrovimą priešinga kryptimi. Pasirodo, šie liuminescencinių lempų šviesos srauto svyravimai viršija 10 - 20 kartų.
Šį nepageidaujamą reiškinį galima labai susilpninti įjungus dvi gretimas liuminescencines lempas taip, kad vienos iš jų įtampa nuo antrosios atsiliks ketvirtadaliu periodo.Tai pasiekiama įtraukiant kondensatorių į vienos iš lempų grandinę, kuri sukuria norimą fazės poslinkį. Naudojant konteinerį vienu metu pagerėja ir Galios koeficientas visą instaliaciją.
Dar geresni rezultatai gaunami perjungiant trijų ir keturių lempų fazių poslinkį. Su trimis lempomis taip pat galite sumažinti šviesos srauto svyravimus, įjungdami jas trimis fazėmis.
Nepaisant daugelio pirmiau minėtų defektų, fluorescencinės lempos dėl didelio efektyvumo tapo plačiai paplitusios, o vienu metu kompaktinių liuminescencinių lempų konstrukcijų pavidalu kaitrinės lempos buvo pakeistos visur. Tačiau šių lempų era taip pat baigėsi.
Šiuo metu LED šviesos šaltiniai daugiausia naudojami elektriniame apšvietime:
LED lempos įtaisas ir veikimo principas