חסרונות של מנורות ליבון כמקור אור
עם כל היתרונות שלהן, לכל מנורות הליבון, החל בוואקום עם חוט פחמן וכלה באלה מלאות גז טונגסטן, יש שני חסרונות חשובים כמקורות אור:
- יעילות נמוכה, כלומר. יעילות נמוכה של קרינה גלויה ליחידה תחת אותו הספק;
- הבדל חזק בהתפלגות הספקטרלית של אנרגיה מתאורה טבעית (אור שמש ואור יום מפוזר), המאופיין בקרינה נראית ירודה של גלים קצרים ודומיננטיות של גלים ארוכים.
הנסיבות הראשונות הופכות את השימוש במנורות ליבון ללא רווחי מנקודת מבט כלכלית, השנייה - גוררת תוצאה של עיוות צבע של חפצים. שני החסרונות נגרמים מאותה נסיבות: קבלת קרינה על ידי חימום מוצק בטמפרטורת חימום נמוכה יחסית.
לא ניתן לתקן את התפלגות האנרגיה בספקטרום של מנורת ליבון, במובן של התכנסות משמעותית שלה עם ההתפלגות בספקטרום השמש, שכן נקודת ההיתוך של טונגסטן היא כ-3700°K.
אבל אפילו עלייה קלה בטמפרטורת העבודה של גוף הלהט, נניח, מטמפרטורת צבע של 2800°K ל-3000°K, מובילה להפחתה משמעותית בחיי המנורה (מ-1000 שעות ל-100 שעות בערך) בגלל להאצה משמעותית של תהליך אידוי טונגסטן.
אידוי זה מוביל בעיקר להשחרה של נורת המנורה המצופה טונגסטן, וכתוצאה מכך, לאובדן האור הנפלט מהמנורה ובסופו של דבר לשריפת החוט.
טמפרטורת הפעולה הנמוכה של בית החוט היא גם הסיבה לתפוקת האור הנמוכה וליעילות הנמוכה של מנורות ליבון.
הנוכחות של מילוי גז, המפחית את אידוי הטונגסטן, מאפשרת להגדיל מעט את חלק האנרגיה הנפלט בספקטרום הנראה עקב עלייה בטמפרטורת הצבע. השימוש בחוטים מפותלים ומילוי בגזים כבדים יותר (קריפטון, קסנון) מאפשר עלייה קלה נוספת בשיעור הקרינה הנופל על האזור הנראה, אך נמדד רק באחוזים בודדים.
החסכוני ביותר, כלומר. עם יעילות האור הגבוהה ביותר, יהיה מקור הממיר את כל הספק המבוא לקרינה באורך גל זה. יעילות האור של מקור כזה, כלומר היחס בין שטף האור שנוצר על ידו לשטף המקסימלי האפשרי באותו הספק כניסה, שווה לאחדות. מסתבר שתפוקת האור המקסימלית היא 621 lm/W.
מכאן ברור שיעילות האור של מנורות ליבון תהיה נמוכה משמעותית מהנתונים המאפיינים את הקרינה הנראית לעין (7.7 - 15 lm / W).ניתן למצוא את הערכים התואמים על ידי חלוקת עוצמת האור של המנורה בעוצמת האור של מקור בעל יעילות אור השווה לאחדות. כתוצאה מכך, אנו מקבלים יעילות אור של 1.24% עבור מנורת ואקום, ו-2.5% עבור מנורת גז.
דרך רדיקלית לשיפור מנורות ליבון תהיה למצוא חומרי גוף נימה שיכולים לפעול בטמפרטורות גבוהות משמעותית מאשר טונגסטן.
זה יגדיל את היעילות וישפר את הכרומה של הפליטה שלהם. אולם החיפוש אחר חומרים כאלה לא הוכתר בהצלחה, כתוצאה מכך נבנו מקורות אור חסכוניים יותר עם פיזור ספקטרלי טוב יותר על בסיס מנגנון שונה לחלוטין להמרת אנרגיה חשמלית לאור.
חסרון נוסף של מנורות ליבון:
מדוע מנורות ליבון נשרפות לרוב ברגע ההפעלה
למרות העליונות בחסכון, אף אחד מסוגי מנורות פריקת הגז לא הוכיח את עצמו כמסוגל להחליף מנורות ליבון לתאורה, למעט מנורות פלורסנט... הסיבה לכך היא ההרכב הספקטרלי הלא מספק של הקרינה, אשר מעוות לחלוטין את צבעם של העצמים.
מנורות בלחץ גבוה עם גזים אינרטיים בעלות יעילות אור גבוהה.דוגמה אופיינית היא מנורת נתרן, בעל יעילות האור הגבוהה ביותר מכל מנורות פריקת הגז, כולל אלו פלורסנט. היעילות הגבוהה שלו נובעת מהעובדה שכמעט כל הספק המבוא מומר לקרינה גלויה.פריקה באדי נתרן פולטת רק צבע צהוב בחלק הגלוי של הספקטרום; לכן, כאשר מוארים במנורת נתרן, כל החפצים מקבלים מראה לא טבעי לחלוטין.
כל הצבעים השונים נעים בין צהוב (לבן) לשחור (משטח מכל צבע שאינו משקף קרניים צהובות). תאורה מסוג זה היא מאוד לא נעימה לעין.
לפיכך, מקורות אור של פריקת גז, מעצם שיטת יצירת הקרינה (עירור של אטומים בודדים), מתבררים כמבט של תכונות העין האנושית, פגם יסודי המורכב במבנה הליניארי של העין האנושית. ספֵּקטרוּם.
על חסרון זה לא ניתן להתגבר לחלוטין על ידי שימוש ישיר בפריקה כמקור אור. נמצא פתרון מספק כאשר הביט קיבל רק את הפונקציה עירור זוהר של זרחנים (מנורות פלורסנט).
למנורות פלורסנט יש תכונה לא חיובית בהשוואה למנורות ליבון, המורכבות מתנודות חזקות בשטף האור כאשר הן פועלות על זרם חילופין.
הסיבה לכך היא האינרציה הנמוכה משמעותית של זוהר הזרחנים בהשוואה לאינרציה של החוטים של מנורות ליבון, וכתוצאה מכך בכל מתח שעובר באפס, מה שמוביל להפסקת הפריקה, מצליח הזרחן מאבדים חלק ניכר מהבהירות שלו לפני שמתרחשת פריקה בכיוון ההפוך. מתברר כי תנודות אלו בשטף האור של מנורות פלורסנט עולות על פי 10 - 20.
תופעה לא רצויה זו יכולה להיחלש מאוד על ידי הפעלת שתי מנורות פלורסנט סמוכות כך שהמתח של אחת מהן מפגר ברבע תקופה אחרי המתח של השנייה.זה מושג על ידי הכללת קבל במעגל של אחת המנורות, מה שיוצר את הסטת הפאזה הרצויה. שימוש במיכל בו זמנית משפר ו גורם כוח את כל ההתקנה.
תוצאות טובות אף יותר מתקבלות בעת החלפה עם הסטת פאזה של שלוש וארבע נורות. עם שלוש מנורות, אתה יכול גם להפחית את התנודות בשטף האור על ידי הדלקתן בשלושה שלבים.
למרות מספר פגמים שצוינו לעיל, מנורות פלורסנט, בשל היעילות הגבוהה שלהן, הפכו נפוצות, ובפעם אחת, בצורה של עיצובי מנורות פלורסנט קומפקטיות, הוחלפו מנורות ליבון בכל מקום. אבל גם עידן המנורות הללו הסתיים.
כיום, מקורות אור LED משמשים בעיקר בתאורה חשמלית:
המכשיר ועיקרון הפעולה של מנורת LED