Żarówka,elektryczne źródło światła

Żarówka – elektryczne źródło światła, w którym ciałem świecącym jest włókno wykonane z trudno topliwego materiału (pierwotnie grafit, obecnie wolfram). Drut wolframowy jest umieszczony w bańce szklanej 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. Światło uzyskiwane z żarówek jest światłem zbliżonym do słonecznego 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. Żarówka wykorzystuje ok. 5% energii na światło widzialne, a reszta energii jest tracona w emisji ciepła. 1 września 2009 w Unii Europejskiej rozpoczął się proces stopniowego (do 2012 roku) wycofywania żarówek z użycia i zastąpienia ich lampami fluorescencyjnymi i żarówkami diodowymi. Informacje o parametrach żarówki zawiera etykieta energetyczna umieszczona na opakowaniu. 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. 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 przedstawiają skuteczność świetlną dla większości typowych mocy żarówek głównego szeregu.

Pierwsze próby o minimalnej trwałości:

1838 – włókno węglowe żarzące się w próżni (Jobard)

1840 – drut platynowy żarzący się w próżni (Robert Grover)

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"

1890 – wolframowy żarnik (Aleksander Łodygin)

1 września 2009 – od tego dnia zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (WE) nr 244/2009 obowiązującym w Unii Europejskiej żarówki 100 watowe 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"

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.

Lampa LED − źródło światła oparte o diody elektroluminescencyjne, umieszczone w obudowie pozwalającej zastosować je w oprawie oświetleniowej przeznaczonej dla żarówek.

Proste konstrukcje, służące głównie jako kontrolki przeznaczone do zastępowania miniaturowych żaróweczek w tablicach synoptycznych lub samochodowych tablicach rozdzielczych, zawierają tylko diodę świecącą w dowolnym kolorze oraz opornik, pracują przy napięciach 6-24 V.

Lampy diodowe, służące do oświetlania, posiadają cokół, np. E14 lub E27, który pozwala umieścić je w oprawie dla żarówek 230 V, ale też znormalizowane przyłącza bagnetowe albo igiełkowe. Niskie napięcie konieczne do zasilania diod świecących: białych lub "ciepło białych" (Warm White), jest w nich wytwarzane za pomocą przetwornicy impulsowej.

Pewną popularnością cieszy się pomysł zastąpienia żaróweczki w miniaturowej latarce białą diodą świecącą. Biała dioda, aby emitować światło, potrzebuje napięcia około 4 V. Aby zasilać ją ze standardowego ogniwa 1,5 V, należy zbudować miniaturową przetwornicę impulsową. Układ można zmontować tak, że mieści się całkowicie w cokole zwykłej żarówki, co pozwala zastosować lampę diodową bez żadnych zmian w konstrukcji latarki.

Do podstawowych zalet lamp diodowych, w porównaniu z lampami żarowymi, należy znacznie większa trwałość, szerszy zakres napięć roboczych, większa sprawność, znacznie mniejsze nagrzewanie, brak zależności temperatury barwowej światła od napięcia zasilającego, a w przypadku kontrolek, dodatkowo możliwość uzyskania dowolnego koloru świecenia bez użycia barwnych filtrów.

Do wad należą: wysoka cena (rekompensowana przez dużo dłuższą żywotność), ograniczony kąt świecenia oraz niekompatybilność z tradycyjnymi ściemniaczami dla żarówek.