Недостаци сијалица са жарном нити као извора светлости
Уз све своје предности, све сијалице са жарном нити, почевши од вакуума са угљеничном нитном нити до оних пуњених волфрамовим гасом, имају два важна недостатка као извора светлости:
- ниска ефикасност, тј. ниска ефикасност видљивог зрачења по јединици под истом снагом;
- јака разлика у спектралној дистрибуцији енергије од природног осветљења (сунчева светлост и дифузна дневна светлост), коју карактерише слабо краткоталасно видљиво зрачење и преовлађивање дугих таласа.
Прва околност чини употребу сијалица са економске тачке гледишта неисплативом, друга — има за последицу изобличење боје предмета. Оба недостатка су узрокована истом околношћу: добијање зрачења загревањем чврсте материје на релативно ниској температури загревања.
Није могуће исправити расподелу енергије у спектру сијалице са жарном нити, у смислу њене значајне конвергенције са расподелом у сунчевом спектру, пошто је тачка топљења волфрама око 3700 ° К.
Али чак и незнатно повећање радне температуре тела филамента, рецимо, са температуре боје од 2800 ° К до 3000 ° К, доводи до значајног смањења века трајања лампе (са око 1000 сати на 100 сати) због до значајног убрзања процеса испаравања волфрама.
Ово испаравање доводи првенствено до поцрњења сијалице обложене волфрамом и, последично, до губитка светлости коју емитује лампа и на крају до сагоревања нити.
Ниска радна температура кућишта са жарном нити је такође разлог за слабу излазну светлост и ниску ефикасност сијалица са жарном нити.
Присуство гасног пуњења, које смањује испаравање волфрама, омогућава благо повећање удела енергије која се емитује у видљивом спектру услед повећања температуре боје. Употреба намотаних филамената и пуњење тежим гасовима (криптон, ксенон) омогућава мало даље повећање удела зрачења које пада на видљиву област, али мерено само у неколико процената.
Најекономичнији, тј. са највећом светлосном ефикасношћу, биће извор који претвара сву улазну снагу у зрачење те таласне дужине. Светлосна ефикасност таквог извора, односно однос светлосног флукса који га ствара до максимално могућег флукса при истој улазној снази, једнак је јединици. Испоставило се да је максимални излаз светлости 621 лм / В.
Из овога је јасно да ће светлосна ефикасност сијалица са жарном нити бити знатно нижа од цифара које карактеришу видљиво зрачење (7,7-15 лм / В).Одговарајуће вредности се могу наћи дељењем светлосне снаге лампе са светлосном снагом извора са светлосном ефикасношћу једнаком јединици. Као резултат, добијамо светлосну ефикасност од 1,24% за вакуумску лампу и 2,5% за пуњену гасом.
Радикалан начин да се побољшају сијалице са жарном нити био би проналажење материјала за тело са жарном нити који могу да раде на знатно вишим температурама од волфрама.
Ово би повећало ефикасност и побољшало боју њихове емисије. Међутим, потрага за оваквим материјалима није била крунисана успехом, услед чега су изграђени економичнији извори светлости са бољом спектралном дистрибуцијом на основу потпуно другачијег механизма за претварање електричне енергије у светлост.
Још један недостатак сијалица са жарном нити:
Зашто жаруље са жарном нити најчешће прегоре у тренутку укључивања
Упркос супериорности у економичности, ниједна од сијалица са гасним пражњењем није се показала као способна да замени лампе са жарном нити за осветљење, осим флуоресцентне лампе… Разлог томе је незадовољавајући спектрални састав зрачења, који у потпуности нарушава боју објеката.
Лампе високог притиска са инертним гасовима имају високу светлосну ефикасност.Типичан пример је Натријумска лампа, који има највећу светлосну ефикасност од свих сијалица на гасно пражњење, укључујући и флуоресцентне. Његова висока ефикасност је због чињенице да се скоро сва улазна снага претвара у видљиво зрачење.Пражњење у пари натријума емитује само жуту боју у видљивом делу спектра; стога, када се осветле натријумском лампом, сви предмети попримају потпуно неприродан изглед.
Све различите боје се крећу од жуте (беле) до црне (површине било које боје која не рефлектује жуте зраке). Ова врста осветљења је изузетно непријатна за око.
Тако се извори светлости са пражњењем у гасу, самим начином стварања зрачења (побуђивања појединачних атома), испостављају, са становишта својстава људског ока, као фундаментални недостатак који се састоји у линеарној структури спектра.
Овај недостатак се не може у потпуности превазићи директним коришћењем пражњења као извора светлости. Нађено је задовољавајуће решење када је биту дата само функција побуђивање сјаја фосфора (флуоресцентне лампе).
Флуоресцентне сијалице имају неповољну особину у односу на сијалице са жарном нити, која се састоји у јаким флуктуацијама светлосног флукса при раду на наизменичну струју.
Разлог за то је знатно мања инерција сјаја фосфора у поређењу са инерцијом нити жаруља са жарном нити, услед чега при било ком напону који пролази кроз нулу, што доводи до престанка пражњења, фосфор успева да изгуби значајан део од своје осветљености пре него што дође до пражњења у супротном смеру. Испоставља се да ове флуктуације светлосног тока флуоресцентних сијалица прелазе 10 - 20 пута.
Ова непожељна појава може се у великој мери ослабити укључивањем две суседне флуоресцентне лампе тако да напон једне од њих заостаје за напоном друге за четвртину периода.Ово се постиже укључивањем кондензатора у коло једне од лампи, чиме се ствара жељени фазни помак. Коришћење контејнера истовремено побољшава и Фактор снаге цела инсталација.
Још бољи резултати се добијају при пребацивању са фазним помаком од три и четири лампе. Са три лампе, такође можете смањити флуктуације светлосног тока тако што ћете их укључити у три фазе.
Упркос бројним недостацима који су горе наведени, флуоресцентне сијалице су, због своје високе ефикасности, постале широко распрострањене, а својевремено су, у облику компактних дизајна флуоресцентних сијалица, свуда замењене сијалице са жарном нити. Али и ера ових лампи је завршена.
Тренутно се ЛЕД извори светлости углавном користе у електричном осветљењу:
Уређај и принцип рада ЛЕД лампе