Jakie oświetlenie domowe wybrać? Rodzaje i charakterystyka żarówek i innych źródeł światła

Światło w żarówkach tradycyjnych emitowane jest przez żarnik, rozgrzany w wyniku przepływu prądu. Żarówki emitują ciepłe światło, zapalają się bez opóźnień i mogą być sterowane przy pomocy tzw. ściemniacza. Nie są one jednak wydajnym źródłem światła. Zaledwie nieznaczny procent dostarczanej do żarówek energii przeznaczony jest na emitowanie światła. Pozostała jej ilość wykorzystywana jest na ogrzanie żarnika i emitowana w postaci ciepła. Żarniki wykonywane są z wolframu, który charakteryzuje wysoka temperatura topnienia (ok. 3420°C). Skuteczność świetlna żarówek jest bardzo niska i podatna nawet na niewielkie zmiany napięcia. Żarówki tradycyjne nie są także trwałym źródłem światła. Ich żywotność sięga zaledwie 1000 godzin, jednak ich ceny nie są wysokie. Stopniowo jednak występuje całkowita eliminacja tradycyjnych żarówek z rynku europejskiego począwszy od 1.09.2009 r. i są one zastępowane energooszczędnymi zamiennikami. Jednak określenie „energooszczędny”, zgodnie z dyrektywą UE, powinno być stosowane wyłącznie do źródeł światła z najwyższą klasą energetyczną (klasa A). Regulacje UE zawarte w dyrektywie przedstawiają jedynie wymagania jakie muszą spełniać nowe lampy produkowane na rynek unijny.

Rys. 1. Żarówka tradycyjna.

Żarówki halogenowe

Żarówki halogenowe zostały wprowadzone na rynek w 1960 r. Źródłem światła żarówek halogenowych jest także żarnik wolframowy. Jednak w bańce znajdują się także pary halogenków (jodków, chlorków, fluorków i bromków), które zwiększają skuteczność świetlną takiej żarówki w stosunku do tradycyjnej o ok. 70%. Cząsteczki wolframu łączą się z cząsteczkami halogenu przed osiągnięciem powierzchni bańki, co powoduje nieosadzanie się wolframu i zachowanie przezroczystej bańki. Cykl regeneracyjny sprawia, że trwałość żarówek halogenowych może osiągać wartość nawet blisko 3500 godzin. Na etapie produkcji, w celu wyeliminowania szkodliwego promieniowania ultrafioletowego, bańkę żarówki halogenowej umieszcza się w dodatkowej bańce szklanej, albo bańkę wykonuje się ze specjalnego szkła kwarcowego nieprzepuszczającego promieniowania ultrafioletowego. Żarówki halogenowe wykonywane są przede wszystkim na niskie napięcie (12V, 24 V), aby przy małych wymiarach bańki istniała możliwość inicjowania regeneracyjnego cyklu halogenowego. Od 1.09.2016 roku zakazem produkcji i obrotu rynkowego objęte zostały również klasyczne żarówki halogenowe typu GU10 oraz niektóre bezkierunkowe lampy halogenowe z trzonkami G4 i G6.35. Jednak ze względu na pojawiające się problemy związane przede wszystkim z zapewnieniem odpowiedniej ilości właściwych zamienników – termin ten został przesunięty o 2 lata.

Rys. 2. Żarówka halogenowa z kapsułą niskonapięciową.

Świetlówki kompaktowe i liniowe

Pojęciem świetlówki kompaktowe określamy świetlówki jednotrzonkowe zintegrowane z elektronicznym układem zasilającym. Świetlówki kompaktowe zostały wprowadzone na rynek w połowie lat 80-tych. W przeciwieństwie do tradycyjnej żarówki, świetlówka kompaktowa przetwarza ok. 25 – 30% energii elektrycznej na światło. Świetlówki kompaktowe posiadają także pięciokrotnie wyższą skuteczność świetlność w stosunku do żarówek tradycyjnych. Dzięki temu świetlówka o mocy czynnej 20 W wytwarza taką samą, lub zbliżoną, wartość strumienia świetlnego, co żarówka tradycyjna o mocy 100 W. Źródłem wytwarzania światła przez świetlówki kompaktowe jest luminofor znajdujący się na ściankach bańki szklanej, pobudzony przez promieniowanie ultrafioletowe powstałe od par rtęci znajdujących się między elektrodami świetlówki. Świetlówka z klasycznym układem zapłonowym zapala się po krótkim czasie lekko migocząc, a z układem elektronicznym natychmiast i bezgłośnie – jest jednak nieco droższa. Maksymalny strumień świetlny zimna lampa osiąga po kilku minutach. Niektórych typów świetlówek nie wolno włączać powtórnie tuż po ich wyłączeniu. Ich elementy elektroniczne potrzebują, bowiem czasu na wystygnięcie. Cena świetlówek kompaktowych jest droższa w porównaniu do tradycyjnych żarówek, jedna ze względu na ich długotrwałość ostateczny koszt eksploatacji wychodzi znacznie taniej.

Rys. 3. Świetlówki kompaktowe o różnych kształtach.

Świetlówki liniowe natomiast należą do popularnych źródeł światła stosowanych w oświetleniu ogólnym wnętrz (znajdują zastosowanie głównie w obiektach użyteczności publicznej), a także są jak dotąd niezastąpionym źródłem światła. Obecnie produkowane wytwarzają światło charakteryzujące się wysokim wskaźnikiem oddawania barw. Cechuje je także wysoka trwałość oraz skuteczność świetlna. Pod względem rodzaju stosowanego luminoforu wyróżniamy trzy główne grupy świetlówek liniowych: standardowe, trójpasmowe i pięciopasmowe. Jednak świetlówki z luminoforem standardowym nie są sprzedawane w krajach Unii Europejskiej ze względu na wymagania Rozporządzenia Komisji Europejskiej nr 245/2009 i 347/2010. Ich wycofanie spowodowane było niższą skutecznością świetlną i znacznie krótszą trwałością od świetlówek z luminoforem trójpasmowym. Dobór luminoforu w świetlówkach liniowych decyduje o barwie światła i ma wpływ również na skuteczność świetlną. Strumień świetlny osiąga widocznie mniejsze wartości w niskiej temperaturze otoczenia.

Rys. 4. Świetlówka liniowa..

Lampy wyładowcze

Lampę wyładowczą stanowi hermetycznie zamknięta, przezroczysta krótka rurka, w którą wtopione są elektrody. Wyładowania między elektrodami powodują procesy zachodzące w jarzniku, w efekcie dające światło. Do działania lampy wyładowcze wymagają użycia specjalnego urządzenia do zapłonu (zapłonnika) oraz urządzenia do stabilizacji (statecznika) wartości przepływającego prądu. Zastosowanie statecznika ogranicza miganie podczas włączania i pracy, powodowane skokami napięcia. Do lamp wyładowczych stosowanych w celach oświetleniowych zalicza się następujące źródła światła: lampy rtęciowe wysokoprężne, lampy metalohalogenkowe, lampy sodowe wysokoprężne i lampy sodowe niskoprężne. Lampy rtęciowe wysokoprężne są jedną z najstarszych konstrukcji wyładowczych źródeł światła i zostały wycofane z użycia na mocy wymagań Rozporządzenia Komisji Europejskiej nr 245/2009 i 347/2010 na rzecz szerszego stosowania lamp metalohalogenkowych oraz lamp sodowych wysokoprężnych. Lampy metalohalogenkowe produkowane są w szerokim zakresie mocy (od 20 W do 3500 W), a także wytwarzają światło białe o wysokim współczynniku oddawania barw. Stosowane są zarówno w oświetleniu zewnętrznym, jak i wewnętrznym. Lampy sodowe wysokoprężne, ze względu na swoją bardzo wysoką skuteczność świetlną i długą trwałość, stosowane są w oświetleniu ulicznym. Natomiast lampy sodowe niskoprężne cechuje najwyższa skuteczność świetlna ze wszystkich dostępnych źródeł światła. Wytwarzają one jednak żółte, monochromatyczne światło, które nie charakteryzuje się żadnymi zdolnościami oddawania barw oświetlanych obiektów. Ich światło jednak zapewnia dużą ostrość widzenia, nawet w zapylonej lub zamglonej atmosferze. Swoje zastosowanie znajdują w oświetleniu zewnętrznym, np.: ulic, autostrad, dużych parkingów i dużych powierzchni.

Rys. 5. Lampy wyładowcze o różnych kształtach.

Diody elektroluminescencyjne (LED)

Diody LED są półprzewodnikowymi źródłami światła, emitującymi promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie widzialnym, podczerwieni i nadfiolecie. Światło generowane w diodach LED jest efektem wystąpienia zjawiska generacji i rekombinacji nośników ładunku elektrycznego w warstwie aktywnej złącza półprzewodnikowego p-n po przyłączeniu do diody zasilania. Na szerokość pasma i barwę światła emitowanego przez diody LED możemy wpływać stosując odpowiedni dobór materiałów uzyskany w efekcie odpowiedniego domieszkowania.

Lampy LED są źródłami światła opartymi o diody elektroluminescencyjne, umieszczone w obudowie pozwalającej zastosować je w oprawie oświetleniowej przeznaczonej dla żarówek 230 V. Do głównych zalet stosowania lamp diodowych, w porównaniu z lampami żarowymi, należą: znacznie większa trwałość, szeroki zakres napięć roboczych, większa sprawność, znacznie mniejsze nagrzewanie, brak zależności temperatury barwowej światła od napięcia zasilającego, możliwość uzyskania dowolnego koloru świecenia bez użycia barwnych filtrów. Natomiast do wad stosowania lamp LED należą: wysoka cena (jednak rekompensowana przez znacznie dłuższą trwałość), ograniczony kąt świecenia, brak kompatybilności z tradycyjnymi ściemniaczami dla żarówek.

Rys. 6. Źródła światła LED o różnych kształtach [2].

Przewiń do góry