Kelemahan lampu pijar sebagai sumber cahaya
Untuk semua kelebihannya, semua lampu pijar, bermula dengan vakum dengan filamen karbon dan berakhir dengan yang dipenuhi gas tungsten, mempunyai dua kelemahan penting sebagai sumber cahaya:
- kecekapan rendah, i.e. kecekapan rendah sinaran kelihatan per unit di bawah kuasa yang sama;
- perbezaan yang kuat dalam pengagihan spektrum tenaga daripada pencahayaan semula jadi (cahaya matahari dan cahaya siang yang meresap), dicirikan oleh sinaran kelihatan gelombang pendek yang lemah dan dominasi gelombang panjang.
Keadaan pertama menjadikan penggunaan lampu pijar tidak menguntungkan dari sudut pandangan ekonomi, yang kedua - mempunyai akibat memutarbelitkan warna objek. Kedua-dua kelemahan adalah disebabkan oleh keadaan yang sama: mendapatkan sinaran dengan memanaskan pepejal pada suhu pemanasan yang agak rendah.
Tidak mungkin untuk membetulkan pengagihan tenaga dalam spektrum lampu pijar, dalam erti kata penumpuan yang ketara dengan pengedaran dalam spektrum suria, kerana takat lebur tungsten adalah kira-kira 3700 ° K.
Tetapi walaupun sedikit peningkatan dalam suhu kerja badan filamen, katakan, dari suhu warna 2800 ° K hingga 3000 ° K, membawa kepada pengurangan ketara dalam hayat lampu (dari kira-kira 1000 jam hingga 100 jam) disebabkan kepada pecutan ketara proses penyejatan tungsten.
Penyejatan ini membawa terutamanya kepada menghitamkan mentol lampu bersalut tungsten dan, akibatnya, kepada kehilangan cahaya yang dipancarkan oleh lampu dan akhirnya kepada pembakaran filamen.
Suhu operasi yang rendah bagi perumah filamen juga merupakan sebab keluaran cahaya rendah dan kecekapan lampu pijar yang rendah.
Kehadiran pengisian gas, yang mengurangkan penyejatan tungsten, memungkinkan untuk sedikit meningkatkan pecahan tenaga yang dipancarkan dalam spektrum yang kelihatan akibat peningkatan suhu warna. Penggunaan filamen bergelung dan pengisian dengan gas yang lebih berat (kripton, xenon) membolehkan peningkatan sedikit lagi dalam pecahan sinaran yang jatuh pada kawasan yang boleh dilihat, tetapi diukur hanya dalam beberapa peratus.
Yang paling menjimatkan, i.e. dengan kecekapan bercahaya tertinggi, akan menjadi sumber yang menukarkan semua kuasa input kepada sinaran panjang gelombang tersebut. Kecekapan bercahaya sumber sedemikian, iaitu nisbah fluks bercahaya yang dicipta olehnya kepada fluks maksimum yang mungkin pada kuasa input yang sama, adalah sama dengan perpaduan. Ternyata output cahaya maksimum ialah 621 lm / W.
Daripada ini adalah jelas bahawa kecekapan cahaya lampu pijar akan jauh lebih rendah daripada angka yang mencirikan sinaran yang boleh dilihat (7.7 — 15 lm / W).Nilai yang sepadan boleh didapati dengan membahagikan kuasa bercahaya lampu dengan kuasa bercahaya sumber dengan kecekapan bercahaya sama dengan perpaduan. Hasilnya, kami mendapat kecekapan cahaya sebanyak 1.24% untuk lampu vakum dan 2.5% untuk lampu berisi gas.
Cara radikal untuk menambah baik lampu pijar adalah dengan mencari bahan badan filamen yang boleh beroperasi pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada tungsten.
Ini akan meningkatkan kecekapan dan meningkatkan kroma pelepasannya. Walau bagaimanapun, pencarian bahan tersebut tidak dinobatkan dengan kejayaan, akibatnya sumber cahaya yang lebih ekonomik dengan pengedaran spektrum yang lebih baik dibina berdasarkan mekanisme yang sama sekali berbeza untuk menukar tenaga elektrik menjadi cahaya.
Satu lagi kelemahan lampu pijar:
Mengapa lampu pijar paling kerap terbakar pada saat dihidupkan
Walaupun keunggulan dalam ekonomi, tiada satu pun jenis lampu nyahcas gas telah terbukti mampu menggantikan lampu pijar untuk pencahayaan, kecuali lampu pendarfluor… Sebabnya ialah komposisi spektrum sinaran yang tidak memuaskan, yang benar-benar memesongkan warna objek.
Lampu tekanan tinggi dengan gas lengai mempunyai kecekapan bercahaya yang tinggi. Contoh biasa ialah Lampu natrium, yang mempunyai kecekapan bercahaya tertinggi bagi semua lampu nyahcas gas, termasuk lampu pendarfluor. Kecekapan yang tinggi adalah disebabkan oleh fakta bahawa hampir semua kuasa input ditukar kepada sinaran yang boleh dilihat.Pelepasan dalam wap natrium hanya mengeluarkan warna kuning di bahagian spektrum yang boleh dilihat; oleh itu, apabila diterangi dengan lampu natrium, semua objek mengambil rupa yang tidak semula jadi sepenuhnya.
Semua warna yang berbeza terdiri daripada kuning (putih) hingga hitam (permukaan mana-mana warna yang tidak memantulkan sinaran kuning). Pencahayaan jenis ini sangat tidak menyenangkan mata.
Oleh itu, sumber cahaya pelepasan gas, melalui kaedah penciptaan radiasi (pengujaan atom individu), ternyata, dari sudut pandangan sifat mata manusia, kecacatan asas yang terdiri daripada struktur linear spektrum.
Kelemahan ini tidak dapat diatasi sepenuhnya dengan menggunakan pelepasan secara langsung sebagai sumber cahaya. Penyelesaian yang memuaskan didapati apabila bit hanya diberi fungsi pengujaan cahaya fosfor (lampu pendarfluor).
Lampu pendarfluor mempunyai sifat yang tidak menguntungkan berbanding dengan lampu pijar, yang terdiri daripada turun naik yang kuat dalam fluks bercahaya apabila beroperasi pada arus ulang alik.
Sebab untuk ini adalah inersia cahaya fosfor yang jauh lebih rendah berbanding dengan inersia filamen lampu pijar, akibatnya pada sebarang voltan yang melalui sifar, yang membawa kepada penamatan pelepasan, fosfor berjaya kehilangan sebahagian besar daripada kecerahannya sebelum pelepasan dalam arah yang bertentangan berlaku. Ternyata turun naik ini dalam fluks bercahaya lampu pendarfluor melebihi 10 - 20 kali.
Fenomena yang tidak diingini ini boleh menjadi sangat lemah dengan menghidupkan dua lampu pendarfluor bersebelahan supaya voltan salah satu daripadanya ketinggalan di belakang voltan kedua sebanyak satu perempat daripada tempoh.Ini dicapai dengan memasukkan kapasitor dalam litar salah satu lampu, yang mewujudkan peralihan fasa yang dikehendaki. Menggunakan bekas secara serentak menambah baik dan Faktor kuasa keseluruhan pemasangan.
Keputusan yang lebih baik diperoleh apabila menukar dengan anjakan fasa tiga dan empat lampu. Dengan tiga lampu, anda juga boleh mengurangkan turun naik dalam fluks cahaya dengan menghidupkannya dalam tiga fasa.
Walaupun terdapat beberapa kecacatan yang dinyatakan di atas, lampu pendarfluor, disebabkan kecekapannya yang tinggi, menjadi meluas, dan pada satu masa, dalam bentuk reka bentuk lampu pendarfluor padat, lampu pijar telah diganti di mana-mana. Tetapi era lampu ini juga sudah berakhir.
Pada masa ini, sumber cahaya LED digunakan terutamanya dalam pencahayaan elektrik:
Peranti dan prinsip operasi lampu LED