Żarówka

Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Ten artykuł dotyczy Żarówki - sztucznego źródła światła. Zobacz też: wieś Żarówka w województwie podkarpackim.

Ten artykuł od 2013-01 wymaga uzupełnienia źródeł podanych informacji. Możliwe, że ten artykuł w całości albo w części zawiera informacje nieprawdziwe. Informacje bez źródeł w każdej chwili mogą zostać zakwestionowane i usunięte. Pomóż Wikipedii i dodaj przypisy do materiałów opublikowanych w wiarygodnych źródłach.

Żarówka

Skuteczność świetlna żarówki na tle innych źródeł światła
Źródło światła	Strumień świetlny [lm/W]
lampa żarowa	5,75...16,6^[a]
lampa żarowo-rtęciowa	10...26^[b]
żarówka halogenowa	14...28,5^[c]
lampa rtęciowa	36...61^[d]
świetlówka liniowa	40...105^[e]
lampa metalohalogenkowa	50...120^[f]
wysokoprężna lampa sodowa	68...150^[g]
niskoprężna lampa sodowa	100...206^[h]

Drucik żarowy

Budowa żarówki: 1 - szklana bańka, 2 - gaz obojętny, 3 - żarnik wolframowy, 4 - drut kontaktowy (do styku doprowadzający), 5 - drut kontaktowy (do gwintowanego trzonka), 6 - podpórka, 7 - słupek, 8 - gwint kontaktowy, 9 - trzonek gwintowany, 10 - krążek izolacji cieplnej 11 - stopa kontaktu elektrycznego-podpórka

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 szklanej bańce 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

• 1 Żarówka próżniowa

• 2 Żarówka gazowana

• 3 Żarówka halogenowa

• 4 Skuteczność świetlna

• 5 Historia

• 6 Zamienniki żarówek

• 7 Ograniczenia sprzedaży żarówek

• 8 Zobacz też

• 9 Uwagi

• 10 Przypisy

Światło uzyskiwane z żarówek jest światłem zbliżonym do słonecznego^{[potrzebne źródło]} 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^[i][j]. Żarówka wykorzystuje ok. 5% energii na światło widzialne, a reszta energii jest tracona w emisji ciepła.

Żarówka próżniowa

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.

Żarówka gazowana

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.

Żarówka halogenowa

Żarówki różnego typu: halogenowe i próżniowe

 Osobny artykuł: lampa halogenowa.

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

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^[1] przedstawiają skuteczność świetlną dla większości typowych mocy żarówek głównego szeregu.

Skuteczność świetlna żarówek zwykłych

Moc lampy
[W]

Strumień
[lm]

Skuteczność
[lm/W]

15

90

6,0

25

220

8,8

30

315

9,7

40

420

10,5

60

710

11,8

75

940

12,5

100

1360

13,6

150

2160

14,4

200

3040

15,2

300

4850

16,2

500

8300

16,6

Skuteczność świetlna liniowych żarówek halogenowych

Moc lampy
[W]

Strumień
[lm]

Skuteczność
[lm/W]

60

840

14,0

100

1600

16,0

150

2500

16,7

200

3500

17,5

300

5300

17,7

500

9500

19,0

750

16100

21,5

1000

22000

22,0

1500

33000

22,0

2000

44000

22,0

Historia

Żarówki konstrukcji Edisona, Maxima i Swana

• Pierwsze próby o minimalnej trwałości:

• 1838 - włókno węglowe żarzące się w próżni (Jobard)

• 1840 - drut platynowy żarzący się w próżni (Robert Grove)

• 1854 - pierwsze praktyczne wykorzystanie żarówki z włóknem ze zwęglonego bambusa do reklamy (Heinrich Göbel)

• 1860 - brytyjski patent na świecące włókno węglowe w bańce, z której wypompowano powietrze (Joseph Wilson Swan)

• 1878 - pierwsza nadająca się do praktycznego wykorzystania żarówka, patent brytyjski (Joseph Wilson Swan)

• 1878 - masowa produkcja żarówek w USA (Hiram Stevens Maxim utworzył United States Electric Lighting Company)

• 1879 - patent USA (Thomas Alva Edison)

• 1883 - po raz pierwszy na Mazowszu zastosowano oświetlenie elektryczne, miało to miejsce w Markach w przędzalni spółki „Briggs & Posselt”^[2]

• 1890 - wolframowy żarnik (Aleksander Łodygin)

Zamienniki żarówek

Kompaktowa lampa fluorescencyjna zwana potocznie (choć zupełnie nieściśle) „żarówką energooszczędną”

Lampa LED z trzonkiem z gwintem Edisona E27 (27 mm).

 Osobny artykuł: świetlówka kompaktowa.

 Osobny artykuł: lampa LED.

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.

Ograniczenia sprzedaży żarówek

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”^[3][4]. 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)^[5]. Wkrótce po wejściu ograniczenia w życie ceny zamienników wzrosły o 20-25%^[6]. Tradycyjne żarówki są nadal dostępne w sprzedaży, jedyną różnicą do wcześniejszego stanu jest wyżej wymienione ostrzeżenie na opakowaniu oraz inna nazwa (np. żarówka wstrząsoodporna, przemysłowa itd)^[7]. W innych krajach Unii Europejskiej są one dostępne pod nazwą "rough-service bulb"^[8] (Wielka Brytania) czy HEAT BALL (Niemcy)^[9]. W 2012 roku uruchomiono także ogólnoeuropejską petycję o zniesienie zakazu sprzedaży tradycyjnych żarówek^[10].

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

Tabela 1. Kalkulacja dla typowego gospodarstwa domowego.

	Żarówki żarowe	Żarówki LED Ledigo
ilość żarówek	GU10 20*50W 5*60W 5*40W	20*4W 5*7W 5*4W
ilość godzin dziennie	4	4
ilość godzin rocznie	1460	1460
roczne zużycie prądu w kWh	2190	197
Cena za 1kWh w zł	0,41	0,41
Koszt roczny w zł	898	80

• Roczna oszczędność przy wyborze żarówek LED dla tego przykładu to 818 zł.

• Koszt zakupu proponowanych zamienników - żarówek LED Ledigo to 692 zł brutto.

• Inwestycja w żarówki LED zwraca się po niespełna roku.

• Dodatkową korzyścią finansową jest wielokrotnie dłuższy czas życia żarówek LED.

Tabela 2. Porównanie żarówek.

Typ źródła światła	Trwałość (godzin)	Wydajność świetlna (lm/W)
Żarówka żarowa	750-2 000	10-18
Żarówka halogenowa	3 000-4 000	15-20
Świetlówka kompaktowa	8 000-10 000	35-60
Diody DIP LED	15 000-25 000	40-50
Diody LED SMD3528	35 000-50 000	50-80
Diody LED SMD5050	35 000-50 000	90-150

DIP LED	SMD3528	SMD5050	1W High Power	SMD5630
Słaba, tradycyjna dioda. Około 10 razy słabsza od diody SMD5050.	Mała dioda. Prawie 4 razy słabsza od diody SMD5050.	Nowoczesna dioda dużej mocy.	Dioda High Power 8 razy jaśniejsza od diody SMD5050.	Najnowsza dioda 3 razy jaśniejsza od diody SMD5050.

Obecnie najczęściej spotykane gwinty żarówek to:

1. E27 - (gwinty Edisona) - klasyczny, wkręcany, "duży" gwint o średnicy 27 mm, powszechnie używany w domowych punktach świetlnych. Pracuje na napięciu 230V.

2. E14 - (gwinty Edisona) - klasyczny, wkręcany, "mały" gwint o średnicy 14mm. Również powszechnie używany, najczęściej w miejscach gdzie potrzebna jest nieco mniejsza moc. Pracuje na napięciu 230V.

3. GU10 - wtyk reflektorowy, mocowany na "zatrzask". Stosowany w oprawach oświetleniowych z reflektorami. Tego typu żarówki posiadają najczęściej odbłyśniki które kierują strumień świetlny i cieplny w dół. Rozstaw nóżek tego trzonka to 10mm. Pracuje na napięciu 230V.

4. MR16 - wtyk reflektorowy, mocowany na tzw. "wcisk". Oświetlenie z trzonkiem MR16 stosuje się głównie w sufitach podwieszanych, systemach linkowych i prętowych, do oświetlenia schodów, gablot sklepowych oraz do dekoracji mebli. Może pracować na dwóch różnych napięciach 230V jak i również 12V. Rozstaw nóżek tego trzonka to 6mm.

5. MR11 - wtyk reflektorowy, mocowany na tzw. „wcisk”. Żarówki z trzonkiem MR11 mają zastosowanie w oświetleniu dodatkowym i ozdobnym. Rozstaw nóżek tego trzonka to 4mm. Może pracować na dwóch różnych napięciach 230V jak i również 12V.

6. G9 - wtyk mocowany na tzw. „wcisk”. W szczególności doceniany przez użytkowników popularnych opraw meblowych a także do świetlenia dekoracyjnego(punktowego). Pracuje na napięciu 12V. Rozstaw nóżek tego trzonka to 9mm.

7. G4 - wtyk mocowany na tzw. „wcisk”. Wykorzystywany w szczególności do oświetlenia dekoracyjnego (punktowego). Pracuje na napięciu 230V. Rozstaw nóżek tego trzonka to 4mm.

---