Žárovka

Z Multimediaexpo.cz

Žárovka nejběžnější velikosti, závit E27
Menší varianta žárovky, závit E27
Otevřená žárovka, ze které uniká inertní plyn

Žárovka je jednoduché zařízení k přeměně elektrické energie na světlo. Funguje na principu zahřívání tenkého vodiče elektrickým proudem, který jím protéká. Při vysoké teplotě vlákno žárovky září především v infračervené oblasti, zčásti i ve viditelném světle. U přežhavených žárovek (projekční typy, halogeny apod.) najdeme ve spektru i ultrafialové záření, avšak baňka žárovky z obyčejného skla je pro ultrafialové záření prakticky nepropustná. Z optického hlediska se vlákno žárovky nechová jako absolutně černý zářič, ale jakoby bylo o několik set kelvinů teplejší (wolfram je selektivní zářič).

Obsah

Využití a charakteristika

Obyčejná žárovka se dosud často používá v domácnostech a je také základem většiny přenosných svítidel. V automobilových světlometech nebo v domácnostech, když má být světlo soustředěno do jednoho místa, se často využívají halogenové žárovky. Mezi hlavní výhody žárovky jako světelného zdroje patří vysoce automatizovaná výroba, vynikající podání barev (Ra = 100), možnost přímého napájení z elektrické sítě, absence zdraví škodlivých látek. Mezi nevýhody patří především nízká účinnost a měrný výkon (kolem 10-15 lm/W), krátký život a velká závislost parametrů na napájecím napětí. Klasické žárovky mají baňku obvykle z měkkého sodno-vápenatého skla. Vnitřní prostor baňky je vyčerpán a je obvykle plněn dusíkem (někdy s příměsí argonu či kryptonu).

Historie

Vynález

Technologicky výrobu žárovky zvládl Thomas Alva Edison v roce 1879, na trh byly uvedeny žárovky v provedení s bambusovým vláknem a standardní šroubovací paticí E27 v roce 1881. Edison ale není vynálezcem žárovky. Jeho předchůdcem byl Heinrich Göbel. První pokusy se žárovkou (principiálně vznik světla žhavením materiálů průchodem elektrického proudu) lze datovat k roku 1805 (Humphry Davy). Jako datum jejího vynalezení je často uváděn rok 1854 a jméno Göbel (Goebel), ale výrobou žárovky v soudní síni Edison dokázal, že prvenství ve využití patří jemu.

Další vynálezy

Ze žárovky se později vyvinula elektronka, která byla základem elektronických přístrojů až do vynálezu tranzistoru. Efekt vyzařování elektronů z rozžhaveného vlákna objevil kolem roku 1890 T. A. Edison a tento efekt je po něm pojmenován. Střední doba života standardní žárovky je 1000 hodin. (Střední doba života znamená, že po uvedené době musí být v provozu nejméně 50% původních žárovek).

Žárovka v českých zemích

První elektrické světlo v našich zemích měl Robertův cukrovar v Židlochovicích, jeden z nejmodernějších podniků té doby. Zde se rozsvítila žárovka již v roce 1880. Na pařížské výstavě svítily žárovky v roce 1881 a téhož roku měla elektrické osvětlení Daňkova strojírna v Praze. První divadlo s vlastním elektrickým osvětlením na evropské pevnině mělo Brno–Mahenovo divadlo bylo otevřeno koncem roku 1882. Elektrické osvětlení v Národním divadle bylo zadáno v roce 1883. I přes protesty Františka Křižíka se však v Čechách nejprve upřednostňovalo obloukové osvětlení.

  1. Skleněná baňka
  2. Náplň: nízkotlaký inertní plyn
  3. Wolframové vlákno
  4. Kontaktní vlákno
  5. Kontaktní vlákno
  6. Podpůrná vlákna
  7. Držák (sklo)
  8. Kontaktní vlákno
  9. Závit pro objímku
  10. Izolace
  11. Elektrický kontakt fáze

Konstrukce

Původní Edisonovy žárovky měly uhlíkové vlákno (zuhelnatělý bambus), dnes se obvykle využívá wolfram, který lépe odolává vysokým teplotám. Aby vlákno neshořelo, je umístěno v baňce z obyčejného skla, ze které je vyčerpán vzduch. U standardních žárovek do 15 W je obvykle baňka vakuovaná (vzduchoprázdná), u silnějších žárovek je plněná směsí dusíku a argonu, ale také řidčeji kryptonem, nebo dokonce xenonem. Tyto náplně umožňují vyšší provozní teploty vlákna, omezují jeho stárnutí rozprašováním nebo odpařováním. U standardních a velkých žárovek je náplň volena tak, aby se za provozu tlak v baňce přibližně srovnal s tlakem atmosférickým.

Použití

Žárovky stárnou podle doby svícení: Jejich životnost se počítá v tisících hodin a je téměř nezávislá na počtu cyklů rozsvícení a zhasnutí. Jakožto teplotní světelný zdroj dávají stálé spojité světelné spektrum, proto jsou vhodné do domácností, kuchyní, dílenských provozů a všude tam, kde je potřeba zachovat věrnost barev. Z tohoto pohledu vycházejí lépe než běžné výbojové zdroje, jako zářivky a výbojky, které naopak bývají monochromatické a pulsují s frekvencí elektrorozvodné sítě.

Srovnání s kompaktními zářivkami

Výhody

  • Jas žárovek se dá plynule regulovat.
  • Výroba žárovek je mnohem jednodušší, levnější a energeticky úspornější. Konstrukčně jsou jednoduché, neobsahují žádný elektronický předřadník.
  • Žárovky jsou ekologicky nezávadné, neobsahují žádné nebezpečné látky. Zářivky se musí složitě ekologicky likvidovat jako nebezpečný odpad, protože obsahují rtuť a toxický luminofor.
  • Jsou několikanásobně (pětkrát až 25krát) levnější.
  • Žárovky neemitují žádné nebezpečné záření. Levnější zářivky emitují UV záření, které může při dlouhodobé expozici nevratně poškodit zrak, v malém množství vyzařují, díky obsahu těžkých kovů, i rentgenové záření.
  • Žárovky vyzařují spojité spektrum světla podobně jako je tomu u slunečního záření.
  • Zářivky blikají frekvencí elektrorozvodné sítě. Z toho důvodu je jejich použití omezené tam, kde se vyskytují rychle rotující předměty, zejména se to týká dílen s obráběcími stroji. Vlivem stroboskopického jevu se totiž rotující předmět osvětlený přerušovaným světlem může jevit jako stojící.

Nevýhody

  • Žárovky mají kratší životnost, která se pohybuje nejčastěji kolem 1 000 hodin provozu, nejsou ovšem choulostivé na časté rozsvěcení/zhášení.
  • Nízká energetická účinnost - většina elektrické energie se promění v teplo. Účinnost ovšem zpravidla roste s příkonem.
  • Oproti zářivkám velmi omezené možnosti světelného spektra.

Regulace výkonu

Konstrukce žárovkám dovoluje jejich používání i při nižších než jmenovitých napětích: Příkon je přímo úměrný kvadrátu napětí, takže i produkovaný světelný zářivý výkon se s napětím plynule mění. Pro regulaci se i v domácnostech se běžně používají tzv. stmívače. Stmívače jsou naopak neopužitelné u zářivek, například kompaktní zářivka se jím zničí.

Přežhavené žárovky

U vysoko přežhavených žárovek (také halogenových) bývá provozní tlak mnohonásobně vyšší, než atmosférický. To je třeba brát na zřetel a omezit možnost exploze speciálním sklem, síťkou a podobně. Tam, kde tato možnost není (optická zařízení, reflektory) je nutno počítat s rizikem rozlétnutí žhavých střípků. Tyto žárovky bývají plněny halogenovými sloučeninami, původně čistým jódem, nyní různými organickými sloučeninami bromu (brommetan, bromofosfonitrit, a podobně).

Halogenová žárovka

Hlavní článek: Halogenová žárovka

Halogenová žárovka je speciální druh žárovky, u které se dosahuje vyšší teploty vlákna (a tedy vyšší světelné účinnosti a bělejšího světla) a/nebo delší životnosti tím, že se do atmosféry uvnitř baňky přidá sloučenina halového prvku (halogenu, např. bromu nebo jodu). V žárovce probíhá tzv. halogenový cyklus, kde se při vysoké teplotě vypařující wolfram slučuje a rozpadá např. s bromem. Díky tenzi wolframových par v blízkosti vlákna se omezuje jeho vypařování - výsledkem je delší životnost a zvýšení světelného toku (měrný zářivý výkon až 20 lm/W).

Nahrazování

Hlavní článek: Nahrazování žárovek

Pro delší životnost a lepší energetickou účinnost jsou žárovky nahrazovány (v některých zemích i nuceně, právními regulacemi), především zářivkami nebo výbojkami. Snahou je využít pro osvětlování také LED (svíticí diody). Výhodou svíticích diod je mimořádná životnost, možnost nastavit libovolnou barvu světla (systémy s trojicí RGB diod).

Související články

Literatura

  • Šťastný J., Remek B.: Autoelektrika a autoelektronika, T.Malina nakladatelství 2003, ISBN 80-86293-02-5
  • Habel Jiří: Světelná technika a osvětlování, FCC Public 1995, ISBN 80-901985-0-3
  • LÁNÍČEK, Robert. ELEKTRONIKA - obvody, součástky, děje. Praha : BEN - technická literatura, 1998. ISBN 80-86056-25-2. Kapitola 2.5, s. 77-78.

Externí odkazy


Flickr.com nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Žárovka
Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Žárovka
Citováno z „http://ww.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/%C5%BD%C3%A1rovka“