Žárovka

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Žárovka nejběžnější velikosti, závit E27
Menší varianta žárovky, závit E27

Žárovka je jednoduché zařízení k přeměně elektrické energie na světlo. Funguje na principu zahřívání tenkého, obvykle wolframového 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 jako by bylo o několik set kelvinů teplejší (wolfram je selektivní zářič).

Využití a charakteristika[editovat | editovat zdroj]

Schématická značka žárovky

Obyčejná žárovka se dosud často používá v domácnostech a je také základem většiny přenosných svítidel.[zdroj?] 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), a velká závislost parametrů (včetně životnosti) na napájecím napětí.

Historie[editovat | editovat zdroj]

Vynález[editovat | editovat zdroj]

Technologicky výrobu žárovky zdokonalil a patentoval Thomas Alva Edison v roce 1879 - první žárovka byla rozsvícena 21. října 1879 a svítila 40 hodin. Na trh byly uvedeny žárovky v provedení s bambusovým vláknem a standardní šroubovací paticí E 27 v roce 1881. Svítily asi 600 hodin a byly drahé - 1 dolar a 15 centů. Edison ale není původním vynálezcem žárovky. Jeho předchůdcem byl Heinrich Göbel. První pokusy se žárovkou (principiálně vznik světla žhavením materiálů průchodem elektrického proudu) lze datovat k roku 1802 (Humphry Davy). Jako datum jejího vynalezení je často uváděn rok 1854 a jméno Göbel (Goebel), ale výrobou žárovky Edison v soudní síni dokázal, že prvenství ve využití patří jemu.

Další vynálezy[editovat | editovat zdroj]

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 800 - 1000 hod. (Střední doba života znamená, že po uvedené době musí být v provozu nejméně 50 % původních žárovek).

Žárovka v českých zemích[editovat | editovat zdroj]

  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

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.

Konstrukce[editovat | editovat zdroj]

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 řidčeji také 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[editovat | editovat zdroj]

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 (ty bez elektronického zapalovače).

Výhody žárovek[editovat | editovat zdroj]

  • Jas žárovek se dá plynule regulovat.
  • Je možné získat vyšší světelný tok zvýšením napájecího napětí; u běžné žárovky při užívání o 5 % vyššího napájecího napětí vzroste světelný tok asi o 20 %, zatímco životnost takové žárovky klesne na 50 % z původní hodnoty.
  • Výroba žárovek je mnohem jednodušší, levnější a energeticky úspornější. Konstrukčně jsou jednoduché, neobsahují žádný elektronický zapalovač.
  • Žárovky jsou z hlediska materiálů ekologicky nezávadné, protože neobsahují žádné nebezpečné látky (sklo, wolfram, inertní plyn jako je dusík a argon a běžný konstrukční kov na patici a držák vlákna). Zářivky se musí složitě ekologicky likvidovat jako nebezpečný odpad, protože obsahují rtuť a toxický luminofor a u zářivek s elektronickým zapalovačem další elektrotechnické součástky.
  • Jsou několikanásobně (5 - 25 x) levnější.
  • Žárovky neemitují žádné nebezpečné záření.
  • Žárovky vyzařují spojité spektrum světla podobně, jako je tomu u slunečního záření.
  • Žárovky mohou sloužit jako kombinovaný světelný a tepelný zdroj (akvaristika, teraristika).
  • Žárovky téměř neblikají, z toho důvodu je jich možné použít i tam, kde se vyskytují rychle rotující předměty (zejména v dílnách s obráběcími stroji).

Nevýhody žárovek[editovat | editovat zdroj]

  • Velmi nízká energetická účinnost - většina elektrické energie (až 95 %) se promění v teplo. Účinnost žárovek ovšem roste s příkonem (viz tabulka Světelná účinnost). Pokrytí vlákna vrstvou však může zvýšit účinnost.[1]
  • Žárovky mají kratší životnost, která se pohybuje nejčastěji kolem 800. - 1000. hod. provozu. Jde o ekonomický kompromis mezi účinností a životností; vysoce účinné přežhavené žárovky (např. v kinoprojektorech) mají velmi krátkou životnost, naopak tzv. podžhavené (též dlouhoživotné) žárovky s nízkým světelným tokem (tedy nízkou účinností) mají násobně delší životnost.
  • Některé halogenidové žárovky emitují také UV záření.

Regulace výkonu[editovat | editovat zdroj]

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 nepoužitelné u obyčejných zářivek, například kompaktní zářivka se jím zničí.

Přežhavené žárovky[editovat | editovat zdroj]

U vysoko přežhavených žárovek (také halogenidových) 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 halogenidovými sloučeninami, původně čistým jódem, nyní různými organickými sloučeninami bromu (brommetan, bromofosfonitrit, apod.)

Halogenidová žárovka[editovat | editovat zdroj]

schéma halogenového cyklu
Podrobnější informace naleznete v článku Halogenidová žárovka.

Halogenidová 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 jódu). V žárovce probíhá tzv. halogenidový 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 asi o 10 % delší životnost a zvýšení světelného toku (měrný zářivý výkon až 20 lm/W).

Nahrazování[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku 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 (svítivé diody). Výhodou svítivých diod je mimořádná životnost, odolnost proti častému spínání a okamžitý start na plný světelný výkon. V některých případech i možnost nastavit libovolnou barvu světla (systémy s trojicí RGB diod).

Průměrná životnost LED se pohybuje kolem 50000. až 100000. hod. U LED osvětlení je také dosaženo vyšší provozní účinnosti a to až 98. %. U klasických svítidel se provozní účinnost pohybuje kolem pouhých 68. %.[2]

Srovnávání[editovat | editovat zdroj]

Při srovnávání led žádovek a klasických žárovek se nedoporučuje srovnávat výkon ve wattech, ale raději světelný tok v lumenech. Watty mohou být zavádějící a brzy srovnání brzy zastarává, protože dochází k vývoji LED žárovek s vyšší a vyšší účinností. Tabulka pro klasickou žárovku na srovnání na lumeny[3]:

Watty Světelný výkon (lumeny [lm])
100 1300-1400
75 920-970
60 700-750
40 410-430
25 220-230

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. http://echo24.cz/a/whivV/chysta-se-comeback-klasickych-zarovek-vedci-je-zefektivnili - Chystá se comeback klasických žárovek. Vědci je zefektivnili
  2. 8 výhod LED osvětlení (světelných diod), citováno 14. září 2015
  3. http://www.ireceptar.cz/domov-a-bydleni/interier-a-vybaveni/lumeny-watty-a-barva-svetla-cili-cim-se-ridit-pri-nakupu-ledek-a-zarivek/

Související články[editovat | editovat zdroj]

Literatura[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]