Kvēlspuldžu kā gaismas avota trūkumi
Neskatoties uz visām priekšrocībām, visām kvēlspuldzēm, sākot ar vakuumu ar oglekļa kvēldiegu un beidzot ar spuldzēm, kas pildītas ar volframa gāzi, kā gaismas avotiem ir divi svarīgi trūkumi:
- zema efektivitāte, t.i. zema redzamā starojuma efektivitāte uz vienību ar tādu pašu jaudu;
- spēcīga dabiskā apgaismojuma (saules gaisma un izkliedētā dienasgaisma) enerģijas spektrālā sadalījuma atšķirība, ko raksturo vājš īsviļņu redzamais starojums un garo viļņu pārsvars.
Pirmais apstāklis padara kvēlspuldžu izmantošanu neizdevīgu no ekonomiskā viedokļa, otrais - rada priekšmetu krāsas izkropļojumus. Abus trūkumus izraisa viens un tas pats apstāklis: starojuma iegūšana, karsējot cietu vielu salīdzinoši zemā sildīšanas temperatūrā.
Enerģijas sadalījumu kvēlspuldzes spektrā nav iespējams koriģēt tā ievērojamās konverģences izpratnē ar sadalījumu saules spektrā, jo volframa kušanas temperatūra ir aptuveni 3700 ° K.
Bet pat neliela kvēldiega korpusa darba temperatūras paaugstināšanās, piemēram, no krāsas temperatūras 2800 ° K līdz 3000 ° K, ievērojami samazina lampas kalpošanas laiku (no aptuveni 1000 stundām līdz 100 stundām). līdz ievērojamam volframa iztvaikošanas procesa paātrinājumam.
Šī iztvaikošana galvenokārt izraisa ar volframu pārklātās lampas spuldzes nomelnošanu un līdz ar to lampas izstarotās gaismas zudumu un galu galā kvēldiega aizdegšanos.
Kvēldiega korpusa zemā darba temperatūra ir arī iemesls kvēlspuldžu zemajai gaismas jaudai un zemajai efektivitātei.
Gāzes pildījuma klātbūtne, kas samazina volframa iztvaikošanu, ļauj nedaudz palielināt redzamajā spektrā izstarotās enerģijas daļu, palielinoties krāsas temperatūrai. Satītu pavedienu izmantošana un pildījums ar smagākām gāzēm (kriptons, ksenons) ļauj nedaudz vēl vairāk palielināt starojuma daļu, kas krīt uz redzamo apgabalu, bet mēra tikai dažos procentos.
Ekonomiskākā, t.i. ar augstāko gaismas efektivitāti, būs avots, kas pārvērš visu ieejas jaudu šī viļņa garuma starojumā. Šāda avota gaismas efektivitāte, tas ir, tā radītās gaismas plūsmas attiecība pret maksimālo iespējamo plūsmu ar tādu pašu ieejas jaudu, ir vienāda ar vienotību. Izrādās, ka maksimālā gaismas jauda ir 621 lm / W.
No tā ir skaidrs, ka kvēlspuldžu gaismas efektivitāte būs ievērojami zemāka nekā skaitļi, kas raksturo redzamo starojumu (7,7 - 15 lm / W).Atbilstošās vērtības var atrast, dalot lampas gaismas jaudu ar tāda avota gaismas jaudu, kura gaismas efektivitāte ir vienāda ar vienotību. Rezultātā mēs iegūstam gaismas efektivitāti 1,24% vakuuma lampai un 2,5% gāzes pildījumam.
Radikāls veids, kā uzlabot kvēlspuldzes, būtu atrast kvēldiega korpusa materiālus, kas var darboties ievērojami augstākā temperatūrā nekā volframs.
Tas palielinātu efektivitāti un uzlabotu to emisijas krāsu. Taču šādu materiālu meklējumi nav vainagojušies ar panākumiem, kā rezultātā tika uzbūvēti ekonomiskāki gaismas avoti ar labāku spektrālo sadalījumu, pamatojoties uz pavisam citu mehānismu elektriskās enerģijas pārvēršanai gaismā.
Vēl viens kvēlspuldžu trūkums:
Kāpēc kvēlspuldzes visbiežāk izdeg ieslēgšanas brīdī
Neskatoties uz pārākumu ekonomikā, neviens no gāzizlādes spuldžu veidiem nav pierādījis, ka spēj aizstāt apgaismojuma kvēlspuldzes, izņemot dienasgaismas spuldzes… Iemesls tam ir neapmierinošais starojuma spektrālais sastāvs, kas pilnībā izkropļo objektu krāsu.
Augstspiediena lampām ar inertām gāzēm ir augsta gaismas efektivitāte.Tipisks piemērs ir Nātrija lampa, kurai ir visaugstākā gaismas efektivitāte no visām gāzizlādes spuldzēm, ieskaitot dienasgaismas spuldzes. Tā augstā efektivitāte ir saistīta ar to, ka gandrīz visa ieejas jauda tiek pārvērsta redzamā starojumā.Izlāde nātrija tvaikos izstaro tikai dzeltenu krāsu redzamajā spektra daļā; tāpēc, apgaismojot ar nātrija lampu, visi priekšmeti iegūst pilnīgi nedabisku izskatu.
Visas dažādās krāsas ir no dzeltenas (baltas) līdz melnai (jebkuras krāsas virsma, kas neatspoguļo dzeltenos starus). Šāda veida apgaismojums ir ārkārtīgi nepatīkams acīm.
Tādējādi gāzizlādes gaismas avoti, izmantojot pašu starojuma radīšanas metodi (atsevišķu atomu ierosmi), no cilvēka acs īpašību viedokļa izrādās būtisks defekts, kas sastāv no acs lineārās struktūras. spektrs.
Šo trūkumu nevar pilnībā novērst, tieši izmantojot izlādi kā gaismas avotu. Apmierinošs risinājums tika atrasts, kad bitam tika piešķirta tikai funkcija luminoforu mirdzuma ierosināšana (luminiscences spuldzes).
Luminiscences spuldzēm salīdzinājumā ar kvēlspuldzēm ir nelabvēlīga īpašība, kas sastāv no spēcīgām gaismas plūsmas svārstībām, darbojoties ar maiņstrāvu.
Iemesls tam ir ievērojami zemāka fosfora spīduma inerce salīdzinājumā ar kvēlspuldžu kvēldiega inerci, kā rezultātā pie jebkura sprieguma, kas iet caur nulli, kas noved pie izlādes pārtraukšanas, fosfors izdodas zaudēt ievērojamu daļu no tā spilgtuma, pirms notiek izlāde pretējā virzienā. Izrādās, ka šīs dienasgaismas spuldžu gaismas plūsmas svārstības pārsniedz 10 - 20 reizes.
Šo nevēlamo parādību var ievērojami vājināt, ieslēdzot divas blakus esošās dienasgaismas spuldzes tā, ka vienas no tām spriegums atpaliek no otrās sprieguma par ceturtdaļu perioda.Tas tiek panākts, vienas lampas ķēdē iekļaujot kondensatoru, kas rada vēlamo fāzes nobīdi. Izmantojot konteineru, vienlaikus uzlabojas un Spēka faktors visa instalācija.
Vēl labākus rezultātus iegūst, pārslēdzot ar trīs un četru lampu fāzes nobīdi. Izmantojot trīs lampas, jūs varat arī samazināt gaismas plūsmas svārstības, ieslēdzot tās trīs fāzēs.
Neskatoties uz vairākiem iepriekš minētajiem defektiem, dienasgaismas spuldzes to augstās efektivitātes dēļ kļuva plaši izplatītas, un savulaik kompakto dienasgaismas spuldžu konstrukciju veidā visur tika nomainītas kvēlspuldzes. Bet arī šo lampu ēra ir beigusies.
Pašlaik LED gaismas avotus galvenokārt izmanto elektriskajā apgaismojumā:
LED lampas ierīce un darbības princips