Vrste svetilk za razsvetljavo: podrobno razmislite

Natečaj "Svetilka sveta"

Danes je zelo pogosto možno srečati materiale o raznolikosti svetilk na internetu, vendar nobene od možnosti, ki jih vidi avtor članka, ni mogoče imenovati polne, in pogosto v celoti podane informacije ne ustrezajo realnosti. Prav zato smo se odločili objaviti članek o sodobnih svetlobnih sijalkah.

Upoštevali bomo njihovo klasifikacijo, poimenovali bomo osnovna načela delovanja, ne smemo pa pozabiti na posamezne prednosti in slabosti.

žarnice z žarilno nitko

Začnimo s seznamom vseh znanih žarnic, ki so zvesto in resnično služile človeštvu že več kot sto let.

Žarnica Thomas Edison

je žarnica z žarilno nitko, umetni vir svetlobe, ki se proizvaja z močnim segrevanjem telesa vžiga, ki pogosto deluje kot sredstvo izobraževanja. Prvi modeli takšnih lamel so bili ogljikovi filamenti, ki so služili veliko manj.

Da bi se izognili oksidaciji vnetljivega telesa pod vplivom zraka, se postavi v bučko, ki je lahko:

• Vakuumirano;
• Halogeni, napolnjeni s parom (17. skupina periodnega sistema Mendelejeva);
• Polnjene z inertnimi plini.

V skladu s temi značilnostmi se razlikujejo vrste svetilk: vakuum, halogen, plin (na primer kripton). Vse imajo nekoliko drugačne lastnosti, kot se boste še naučili.

načelo delovanja

Shematski prikaz žarnic

Segrevanje telesa gori zaradi stroškovpretok skozi električni tok.

Nasvet! Če vas zanima toplotni učinek toka, preverite fizični zakon Joule-Lenz.

Takoj, ko pride do kroga električnega vezja, pride do trenutnega povišanja temperature. Močno se zatekamo k fizikalnim procesom, ki se dogajajo v snovi v tem času, ne bomo, samo reči, da bi dobili svetlobo, ki je vidna človeškemu očesu, njihova temperatura presegla oznako v 570? C, ki ustreza temperaturi rdeče svetlobe vidnega spektra.

Vroče sonce

Kot je znano, je za človekovo fiziološko zaznavo najprimernejši spekter sijaja, ki ustvarja popolnoma črno telo, katerega temperatura bo enaka ogrevanju površine fotosfere našega Sonca - 5770K. Na žalost znanost ne pozna snovi, ki lahko zdržijo takšno ogrevanje, ne da bi izgubile primarno molekularno strukturo, kar pomeni, da se ne topi.

Volfram - poceni ognjevarna kovina

\ t

Temperaturno območje, v katerem deluje, se giblje od 2000 do 2800 ° C pri tališču te kovine pri 3410 ° C. Redko kot telo stresa lahko uporabljamo renij in osmij.

Prav zato je spekter svetlobe, ki jo oddaja žarnica, premaknjena v smeri rdeče, kar se nam zdi rumeno - svetloba sonca postane tako v zori in zahodu. V tem primeru je večji del spektra v območju infrardečega sevanja. Takoj lahko opazimo pravilnost kajNižja je temperatura sevanja, ki oddaja snov, bolj nas rdeča vidi.

Lestvica barvne temperature po Kelvinu

• Za boljšo orientacijo v vidni barvi svetlobe so izumili gradacijo na barvni temperaturi, tj. Vsak odtenek ustreza fiksni vrednosti v stopinjah. Žarnice z žarilno nitko delujejo pri barvni temperaturi od 2200 do 2900 K, kar ustreza rumeni lestvici. Razlikuje se od naravnega dneva, vendar je zelo prijetno za naše zaznavanje v naših večerih, saj ne krši proizvodnje melatonina, hormona, ki je odgovoren za uravnavanje dnevnih ritmov.
• Volfram pri stiku z zrakom začne aktivno oksidirati, da tvori volframov trioksid - belkast plak na žarnici svetilke, ko izgubi svojo tesnost. Iz tega preprostega razloga je volframovo telo vžiga nameščeno v zatesnjeno bučko, iz katere se črpa zrak, in inertni plin (kripton, argon ali dušik) se črpa pri izmenjavi pod določenim pritiskom. V takih pogojih volfram izhlapi veliko počasneje, kar pomeni, da se temperatura žarnice lahko poveča, hkrati pa se podaljša življenjska doba.

lomljena svetilka

• Po drugi strani se spekter žarka spremeni v belo. Povečuje se energetska učinkovitost žarnice - večina sevanja sega v vidni spekter.
• Ob zori vpadne žarnice je bil notranji prostor bučke v vakuumu, vendar takšna konstrukcija ni trajala dolgo, zaradi njene nepopolnosti. Danes so tosvetilke so morda najmanj močne (do 25 vatov).

Čiste kovine, v katere spada volfram, in njihove zlitine imajo pozitivni temperaturni koeficient upora. S preprostimi besedami to pomeni, da ko je kovina bolj segreta, bolj se upira pretoku skozi njega.

Osvetlitev žarnic

Zaradi te značilnosti žarnica z žarilno nitko neodvisno prilagaja porabo energije, kar pomeni, da jih lahko neposredno povežemo z električnim omrežjem, ne da bi naprave za omejevanje toka. Ta značilnost razlikuje žarnice z žarilno nitko od fluorescentnih in LED svetilk, ki zahtevajo voznike in zaganjalnike, zaradi česar je to tudi najkakovostnejša žarnica žarnice večkrat cenejša kot njeni konkurenti.

struktura svetilke

\ t

Celotna struktura žarnice z žarilno nitko

Struktura svetilke je popolnoma odvisna od njenega tipa. Na kratko po skupnih delih žarnic:

• žarnicaje glavna zaščita telesa vžiga pred atmosferskimi plini. Na poti lahko deluje kot razpršilec. Velikost žarnice se prilagodi glede na hitrost obarjanja materiala, iz katerega je izdelano telo gorenja.
• Plinski medij- tako rekoč, je notranja atmosfera svetilke, ki je, kot je bilo že rečeno, iz inertnih plinov - najpogosteje iz mešanice argona in dušika zaradi njihove nizke cene. Ta medij lahko zmanjša toplotne izgube, zlasti če se vbrizgajo plini z visoko molarno maso. To je treba navesti posebejhalogenske žarnice, v katere se dodajo halogeni in njihove spojine. Izhlajena kovina iz gorečega telesa, ko je v stiku z njimi, se vrne nazaj zaradi temperaturne razgradnje oblikovanih spojin. Ta lastnost pomeni daljšo življenjsko dobo, ki je v povprečju 2,5-krat daljša.

z oblikovanjem

• telo vžiga- ta element je lahko različne oblike in velikosti, odvisno od vrste in funkcije svetilke. Pogosto lahko najdete okroglo žico, ki zmanjša velikost zavite spirale, vendar obstajajo tudi različice trakov. Iz tega razloga elektrotehnika besedo "goreča nit" nadomešča z "telo gorenja" - to je izraz, ki je vključen v mednarodni slovar razsvetljave. Standardne žarnice imajo lokacijo gorečega telesa v obliki polovičnega šesterokotnika, ki je narejen za enakomerno porazdelitev svetlobnega toka.

Standardna kartuša

• socle- njegova oblika je vsem znana. To je navojna povezava. Ideja pripada angleškemu fiziku in kemiki Josephu Swanu. Standardizirala je velikost osnove za vse znanega Thomasa Edisona, kar kaže na preživele in še vedno variante E40, E27 in E14.

Joseph Wilson Swan - izumitelj navojne osnove

Avtorjeve misli! Še enkrat smo prepričani, kako učinkovito deluje marketing. Večina izumov, ki mu jih zdaj dodeljuje Edison, sploh ne sodi, njegova zasluga pa je v bistvu prva množična proizvodnja in združevanje kupljenih patentov.

bajonetni pokrov

• Obstajajo tudi druge vrste baz, na primer bajonet , ki so v Veliki Britaniji zelo pogoste. Ameriške baze se razlikujejo od standardov, glede na nizko napetost v socialnih omrežjih (110V) - to je storjeno, da se prepreči možnost vijačenja evropskih svetilk.

Prednosti in slabosti

Gospodinjske svetilke: glavne lastnosti

Zato obstajajo naslednje vrste žarnic z žarilno nitko:

• vakuum;
• argon ali dušik-argon;

Kriptonska žarnica

• kripton;
• ksenonski halogen v prisotnosti infrardečega reflektorja;
• S premazom, ki pretvarja IR sevanje v vidno - danes v tej smeri se resno razvijajo.

Človek ne želi popolnoma razvezati žarnic z žarilno nitko zaradi njihovih prednosti pred drugimi svetlobnimi viri, vendar jih še vedno ni mogoče uporabiti v povezavi s sedanjo težnjo po varčevanju z energijo.

Tu so lastnosti teh svetilk:

• Cena končnega izdelka;
• kompaktne dimenzije;
• Nezmožnost preskrbe s kakovostjo napajalne napetosti;
• takojšnji vžig in zaustavitev, ki ju brez težav omogoča uporabo v svetlobno-dinamičnih napravah;
• Utripanje teh svetilk je nezaznavno za naš pogled;
• Enostavna nastavitev svetlosti s spremembo napetosti;
• Svetlobni spekter je prijeten za dojemanje - nastane po enakem principu kot sončna svetloba; ni odvisen od tujih materialov in se doseže le s temperaturo oddajnika; imastabilnost v času in popolnoma predvidljiva; sijaj je enak in čist.

Zaznavanje odtenkov glede na kakovost barve

• Zelo visok barvni prenos (100 Ra), ki je nepogrešljiv pri osvetljevanju muzejev, akvarijev in drugih.
• ostre sence, ki spet ustrezajo sončni svetlobi;
• Svetilke se ne boji kondenzacije in ne reagirajo na temperaturo okolja;
• Lahko računajo na različne napetosti, do več sto voltov;
• Ne vsebuje strupenih snovi;
• Nujnost opreme za zagon in regulacijo;
• Sposobnost dela z AC in DC;
• Ni razlike v povezani polarnosti toka;
• Svetilke so tiho in ne povzročajo motenj;
• Neobčutljivi so na ionizirajoče sevanje in elektromagnetne impulze.

Kako vidite veliko prednosti, vendar je večina zgolj tehničnih.

Govorimo zdaj o slabostih:

1. Majhno življenje - 1000 ur, ki je po današnjih merilih izjemno majhno;

Opomba avtorja! Obstaja jasno prepričanje, da so podatki o pogojih uporabe različnih virov svetlobe "privrženi v ušesa" ali nameščeni na referenčne vzorce, izdelane iz kakovostnih surovin. Na primer, konvencionalna žarnica z žarilno nitko v vaši kopalnici od vašega podrejenega služabnika neprekinjeno služi 5 let, medtem ko halogenske žarnice v prostorih z navidezno dolgim ​​delovnim časom (po potrebi prek krpe) neumorno gori. Enako velja za. \ Tvarčne žarnice, ki morajo po zagotovilih proizvajalca trajati najmanj 2000 ur.

1. Nizka učinkovitost;
2. odvisnost življenjske dobe in svetilnosti od napetosti;
3. Izolacija velike količine toplote in posledično - visoka nevarnost požara;
4. Pri gorenju gorečega telesa se lahko žarnica zlomi;
5. Visoke zahteve za toplotno odpornost materialov pod vpenjali;
6. Steklene žarnice so zelo občutljive.

Kot razumete, so glavne pomanjkljivosti, ki sestavljajo opustitev teh žarnic, odstavka 2 in 6.

plinske svetilke

Plinske svetilke

\ t

Razvrščanje žarometov se nadaljuje. Naslednji na seznamu so plinski svetlobni viri, ki oddajajo energijo v vidnem območju.

Svetloba v svetilkah nastane zaradi videza električne obločne katode, kot je tista, ki jo vidimo pri delu z varilcem. Nastane pri zadostni ionizaciji snovi v plinastem stanju in tvorbi plazme.

Kljub dejstvu, da je načelo takih žarnic enako, se razumejo po viru svetlobe.

Svetleče luči

Svetilka za fluorescenčne akumulatorje za zasilno razsvetljavo

\ t

Prvi na tem seznamu so luminiscentni svetlobni viri, katerih klasična različica je standardni cevni model, ki se uporablja v proizvodnji in v vhodih. Kompaktne svetilke, ki jih ljudje vedo bolj pogosto pod imenom "varčevanje z energijo", so postale zelo razširjene.

V tem je svetlobaVir nastane pri prehodu ultravijoličnega zraka skozi plast fosforja, ki je prekrit z notranjo stranjo čebulice, sevanje pa se sproži s plinsko razelektritvijo.

Notranji prostor v takih svetilkah je napolnjen z inertnimi plini in hlapnim živim srebrom. Na koncih žarnice so volframove elektrode, med katerimi nenehno gori razelektritev obloka.

Kadar skozi takšno okolje prehaja električni tok, nastane ultravijolično sevanje, ki ga človeško oko ne vidi. Pretvori se v vidno svetlobo samo pri prehodu skozi fosfor, katerega sestava je odvisna tako od barve sija in njene svetlosti.

Ker se najpogosteje uporabljajo luminofori, cinkovi kalcijevi ortofosfati ali kalcijevi halofosfati.

Svetilke s cevasto fluorescenčno razsvetljavo za prostore

\ t

• Svetilnost takih virov je 2,5-krat večja kot na žarnicah. Služi približno pet let, pri čemer je največje število vključkov 2000, ne več kot 5-krat na dan.
• Široko se uporabljajo za razsvetljavo različnih javnih zgradb: bolnišnice, šole, pisarne in druge - z njihovo pomočjo se organizira glavna in zasilna razsvetljava.
• Po pojavu svetilk s standardno navojno zaporko in elektronsko potisno napravo so široko razširjene v vsakdanjem življenju. Poleg tega se pogosto uporabljajo tudi za osebno razsvetljavo delovnih mest, svetlobno oglaševanje in zunanjo dekorativno razsvetljavo stavb.

Starodavna ura na kazalnikih izpusta plina

Za razliko od svojega predhodnika pa to verjetno ni tako, saj so se prve plinske svetilke pojavile leta 1856, torej pred sodobnimi žarnicami. Vendar je to pomenilo tekmovalca, ki je do takrat v celoti zavzel gospodinjsko nišo.

Zato so v nasprotju z žarnicami z žarilno nitko svetlobni viri bolj energetsko učinkoviti, kar je njihova glavna prednost.

Tu so še druge prednosti te rešitve:

Gospodinjska fluorescenčna sijalka

• Velika raznolikost svetlih odtenkov;
• Razpršena svetloba, ki ne daje ostrih senc, kar je pomembno, na primer, pri fotografiranju;
• Dolga življenjska doba od 2000 do 20.000 ur - pomembno je razumeti, da je ta indikator v celoti odvisen od kakovosti uporabljenih radijskih komponent v zaganjalniku in kakovosti luminoforja. V tem primeru fluorescenčne sijalke zahtevajo dobro napajanje. Zato, če želite, da vaša žarnica traja dolgo časa, kupite kakovosten izdelek od proizvajalcev z imenom.

Nizozemsko podjetje Phillips je eden vodilnih proizvajalcev visokokakovostnih fluorescentnih sijalk

.

Vendar pa so luminiscentne svetilke, tako kot vse druge plinske razelektritve, nedavno aktivno nadomestile svetlobne vire LED in razlogi, zaradi katerih premikajo svoje položaje več kot dovolj:

• Najpomembnejša je kemijska nevarnost zaradi uporabe strupenega živega srebra pri načrtovanju;
• Spekter žarnic je linearen, neenakomeren. Neprijeten jeza vid in zmožnost popačenja barv. Obstajajo svetilke z visokim indeksom barvnega prenosa, vendar so, prvič, ceste, in drugič, ne morejo sevati tako aktivno kot standard.
• Med delovanjem se luminopor začne razgrajevati, kar vodi do zmanjšanja učinkovitosti, poslabšanja barve in zmanjšanja svetlosti sijaja.

EPR za fluorescenčne sijalke

• Svetilka ima neprijeten svetleč, opazno človeško oko. Prisotnost precej prostih kondenzatorjev v EPR lahko reši problem, vendar proizvajalci pogosto prihranijo denar z nezadostno zmogljivostjo.
• Vsi svetlobni viri, ki delujejo na principu električnega praznjenja v plinu, ne morejo biti priključeni neposredno na električno omrežje, zaradi česar se uporablja naprava za regulacijo vžiga, ki ne more vplivati ​​na velikost svetilk in njihove stroške.
• Fluorescenčne sijalke povzročajo neuspešno obremenitev električnega tokokroga, ki se lahko popravi tudi ob dragih EPR.

Za več informacij o fluorescenčnih sijalkah, vključno z zgodovino njihovega videza, lahko v enem od nedavno objavljenih člankov na naši spletni strani.

plinske žarnice

Neonska svetilka, osvetljena s plinom

Te vire svetlobe odlikuje dejstvo, da niso luminofori, ampak plin sam. Osupljiv primer so neonske svetilke.

Izvaja se na podlagi tehnologije hladne katode, kar pomeni, da se ne segreva zaradi dovajanega toka, ampak se uporablja oddajnik prostih elektronov. Takšen začetek je škodljiv za svetilko, vendar se lahko takoj izplaknevroč zagon, kjer svetilka postopoma poveča svetlost. Pri delovanju svetilke katode dosežejo tudi temperaturo, kot v vročem zagonu, vendar ne takoj.

Svetilke, ki delujejo po tem principu, so se uporabljale za LCD z osvetljenim ozadjem, danes pa jih zamenjujejo svetleče diode. Plinske žarnice so zelo varčne, vendar se ne uporabljajo za polno razsvetljavo.

Elektrodistencialne svetilke

elektrodelektrična svetilka

Zadnji svetlobni vir, ki deluje na plin, je pred vami. V njih se razplamtijo elektrode, ki jih razbije plinski razelektritev. Ne bomo globoko vstopili v razlik teh naprav, saj so zelo blizu tistim, ki smo jih že omenili.

Splošne lastnosti svetlobnih virov, ki delujejo na principu električnega praznjenja v plinu

Natrijeva sijalka ima najvišjo svetlobno moč - 220 L /W

• Glede na tlak v žarnici so plinske sijalke razdeljene na modele visokega (GRVVD) in nizkega (GRLD) tlaka.
• Vsi imajo zelo visoko svetilnost, kar pomeni, da porabijo manj električne energije.

ksenonska svetilka

• V notranjosti svetilk se uporabljajo različni plini: par kovin (natrij in živo srebro), neon, ksenon in drugi, vključno z različnimi mešanicami.
• Barvna temperatura luminiscence svetilk se lahko spreminja od 2200 do 20000K.
• Za delovanje bitnih svetlobnih virov so potrebni zaganjalniki.

V drugem smo se že dotaknili in čas je, da se premaknemo na zadnjo vrsto svetilke na našem seznamu.

LED svetilke

LED žarnica Filament

V notranjosti vsake take svetilke je veliko svetlečih diod, ki so polprevodniki določene vrste, pri prehodu skozi električni tok nastane sevanje svetlobe. Uporabljajo se tako za industrijsko kot za gospodinjsko razsvetljavo, ki predstavlja najsodobnejši, ekonomičen in okolju prijazen vir svetlobe.

Žarnice LED so že danes zelo razširjene. Aktivno se uporabljajo v gospodinjski elektroniki, da osvetlijo matrike zaslonov s tekočimi kristali, ki omogočajo, da so različne naprave bolj kompaktne - telefoni z barvnimi zasloni, sledijo pa jim pametni telefoni, tablični računalniki, ultra tanki televizorji in drugo.

LED cevi tubularne

\ t

Uporabljajo se za ulično razsvetljavo in gojenje rastlin na splošno skoraj povsod.

Za take žarnice so značilne naslednje prednosti:

• Zelo nizka poraba energije - so bolj učinkoviti kot večina žarnic za praznjenje;
• Velika življenjska doba, ki ni odvisna od števila vključitev /izjem. Izkazalo se je, da proizvajalci ne morejo navesti natančnih številk, s poudarkom le na napovedih posebnih metod, ki izdajajo vrednosti od 30 do 70 tisoč ur.
• Majhno sproščanje toplote, ki omogoča uporabo v prisotnosti vnetljivih snovi.
• Znatna mehanska trdnost - žarnica z lahkoto doživlja celo padec z višine več metrov.
• Varnost okolja - odsotnost hlapov živega srebra, takoj opazite, da jih je velikobrezvestni proizvajalci si ne upajo uporabiti strupene plastike, svinčevega spajka in elektrolite.
• Razmeroma visok barvni spekter od 2700 do 6500 K, ki vam omogoča, da ustvarite potrebno razsvetljavo za skoraj vse gospodinjske potrebe.
• Svetleče diode niso inertne in se takoj sprožijo pri maksimalni svetlosti.
• Obstajajo modeli svetilk z različnimi koti žarenja.
• Neobčutljivost na zelo nizke temperature, medtem ko se lahko fluorescentne sijalke sploh ne začnejo.
• Neproblematična uporaba.

LED žarnica z velikim kotom osvetlitve

\ t

Tudi ni bilo pomanjkanja, kar ni bilo dovolj:

• Prva je visoka cena, zlasti ko gre za kakovostne izdelke z blagovno znamko.
• Številne svetilke zasijejo v eni smeri in ne morejo osvetliti normalno okoliškega prostora, ki se na določenih mestih lahko šteje za dostojanstvo.
• Mnogi proizvajalci, zlasti kitajski, ki si prizadevajo za svetlost in visoko učinkovitost, ne posvečajo dovolj pozornosti enakosti sijanja - njihove svetilke so neprijetno utripajoče.
• LED se bojijo pregrevanja. Vsa toplota, ki jo oddajajo, gre v sokl, in če proizvajalec shrani na radiatorju, potem ne pričakujte, da bo žarnica trajala dlje časa.
• Krogi pogosto uporabljajo serijsko povezavo svetlečih diod, kar pomeni, da ko izhod vsaj enega od njih ne uspe, bodo drugi prenehali delovati (kot na primer girlando).
• Vedite, da absolutna večina LED žarnic, ki se prodajajo v Rusiji danes, ne izpolnjujejo standardov in normativov, ki so določeni na njeniozemlju. Stanje se od leta 2011 ni bistveno spremenilo.
• Številne prodane svetilke nimajo natančne oznake vseh lastnosti, kar močno otežuje izbiro pravilne razsvetljave.

Na fotografiji - LED panel za vgradnjo v strop

• Večina belih svetlečih diod ima napako v oddajnem spektru v območju valovne dolžine, ki ustreza dolžini 480 nm. Na to sevanje reagira človeški zenit, ki se zniža, ko zadene svetlobo. Posledično lahko mrežnica prejme odmerek škodljivega modrega sevanja, vid pa lahko trpi. Vendar pa nekatera podjetja že proizvajajo neškodljive LED diode.
• Na splošno je škodljivost LED diod za medije v medijih pogosto povedana. Vendar pa je vredno razumeti, da je to dolg pogled, usmerjen neposredno na vir svetlobe, ki se v življenjskih pogojih praktično ne dogaja.

Kasneje LED diode izgubijo svojo svetlost, postopoma izgorejo - vse na tem svetu obstaja vir.

To je konec naše zgodbe. Upoštevali smo vse gospodinjske svetilke za osvetljevanje. Če se vam je tema zdela zanimiva, lahko preberete članke o naših virih.

Priporočljivo je tudi, da se videoposnetek prebere v tem članku, ki vsebuje navodila za zamenjavo svetilk z različnimi podstavki z lastnimi rokami, na primer profesionalno svetlobno opremo za fotografiranje.